- Obrada otpadnih plinova
- Obrada mulja
- Pročišćavanje vode
- Prijenosni sustav za pročišćavanje vode tipa RO
- Sustav reverzne osmoze od nehrđajućeg čelika
- Kontejnerski sustavi za pročišćavanje vode
- Sustav za desalinizaciju morske vode
- UF sustavi za pročišćavanje vode
- NF sustavi za pročišćavanje vode
- EDI sustavi za pročišćavanje vode itd.
- Linija za punjenje vode u boce/kante/vreće
- MBR sustav za pročišćavanje otpadnih voda
- Sveobuhvatni tretman vode
0102030405
Industrijski sustav reverzne osmoze
Uvod u projekt
Princip rada sustava reverzne osmoze
Na određenoj temperaturi, polupropusna membrana se koristi za odvajanje slatke vode od slane otopine. Slatka voda prelazi u slanu otopinu kroz polupropusnu membranu. Kako se razina tekućine na slanoj strani desne klijetke povećava, stvara se određeni tlak koji sprječava da se slatka voda iz lijeve klijetke kreće prema slanoj strani, te se konačno postiže ravnoteža. Ravnotežni tlak u ovom trenutku naziva se osmotski tlak otopine, a taj se fenomen naziva osmoza. Ako se na slanu stranu desne klijetke primijeni vanjski tlak koji premašuje osmotski tlak, voda u slanoj otopini desne klijetke će se pomaknuti u slatku vodu lijeve klijetke kroz polupropusnu membranu, tako da se slatka voda može odvojiti od slane vode. Ovaj fenomen je suprotan fenomenu propusnosti, nazvanom fenomen obrnute propusnosti.
Dakle, osnova sustava za desalinizaciju reverznom osmozom je
(1) Selektivna propusnost polupropusne membrane, odnosno selektivno propušta vodu, ali ne propušta sol;
(2) Vanjski tlak slane komore veći je od osmotskog tlaka slane komore i komore slatke vode, što osigurava pogonsku silu za kretanje vode iz slane komore u komoru slatke vode. Tipični osmotski tlakovi za neke otopine prikazani su u donjoj tablici.
Gore navedena polupropusna membrana koja se koristi za odvajanje slatke vode od slane vode naziva se membrana reverzne osmoze. Membrana reverzne osmoze uglavnom je izrađena od polimernih materijala. Trenutno se membrana reverzne osmoze koja se koristi u termoelektranama uglavnom izrađuje od aromatskih poliamidnih kompozitnih materijala.
RO (reverzna osmoza) tehnologija reverzne osmoze je tehnologija membranske separacije i filtracije koju pokreće razlika tlaka. Veličina pora je mala kao nanometar (1 nanometar = 10-9 metara). Pod određenim tlakom, molekule H20 mogu proći kroz RO membranu, dok anorganske soli, ioni teških metala, organske tvari, koloidi, bakterije, virusi i druge nečistoće u izvornoj vodi ne mogu proći kroz RO membranu, tako da se čista voda koja može proći i koncentrirana voda koja ne može proći može strogo razlikovati.
U industrijskim primjenama, postrojenja za reverznu osmozu koriste specijaliziranu opremu za olakšavanje procesa reverzne osmoze. Industrijski sustavi reverzne osmoze dizajnirani su za obradu velikih količina vode i koriste se u raznim industrijama, uključujući poljoprivredu, farmaceutsku industriju i proizvodnju. Oprema koja se koristi u tim sustavima posebno je dizajnirana kako bi se osiguralo da je proces reverzne osmoze učinkovit i djelotvoran u proizvodnji slatke vode iz izvora slane vode.
Proces reverzne osmoze važna je tehnologija za desalinizaciju morske vode, koja može osigurati slatku vodu područjima gdje je voda oskudna ili gdje su tradicionalni izvori vode onečišćeni. Kako oprema i tehnologija reverzne osmoze napreduju, proces ostaje ključno rješenje za nestašicu vode i probleme s kvalitetom diljem svijeta.
Glavne karakteristike membrane za reverznu osmozu:
Usmjerenost i karakteristike separacije membranske separacije
Praktična membrana za reverznu osmozu je asimetrična membrana, postoji površinski sloj i potporni sloj, ima očito usmjerenje i selektivnost. Takozvana usmjerenost znači da se površina membrane stavi u visokotlačnu slanu otopinu radi odsoljavanja, pri čemu tlak povećava propusnost membrane za vodu, a time se povećava i brzina odsoljavanja. Kada se potporni sloj membrane stavi u visokotlačnu slanu otopinu, brzina odsoljavanja je gotovo nula s porastom tlaka, ali se propusnost vode znatno povećava. Zbog ove usmjerenosti, ne može se koristiti u obrnutom smjeru.
Karakteristike odvajanja iona i organske tvari u vodi kod reverzne osmoze nisu iste, što se može sažeti na sljedeći način
(1) Organska tvar se lakše odvaja od anorganske tvari
(2) Elektroliti se lakše odvajaju od neelektrolita. Elektroliti s visokim nabojima lakše se odvajaju, a njihove brzine uklanjanja općenito su sljedećim redoslijedom. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - za elektrolit, što je veća molekula, to se lakše uklanja.
(3) Brzina uklanjanja anorganskih iona povezana je s hidratom i radijusom hidratiziranih iona u stanju hidratacije iona. Što je veći radijus hidratiziranog iona, to ga je lakše ukloniti. Redoslijed brzine uklanjanja je sljedeći:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravila odvajanja polarne organske tvari:
Aldehid > Alkohol > Amin > Kiselina, tercijarni amin > Sekundarni amin > Primarni amin, limunska kiselina > Vinska kiselina > Jabučna kiselina > Mliječna kiselina > Octena kiselina
Nedavni napredak u obradi otpadnih plinova predstavlja značajan napredak u rješavanju ekoloških izazova, a istovremeno pruža mogućnosti tvrtkama da napreduju na održiv i ekološki prihvatljiv način. Ovo inovativno rješenje zasigurno će imati pozitivan utjecaj na područja obrade otpadnih plinova i zaštite okoliša, obećavajući visoku učinkovitost, niske operativne troškove i nulto sekundarno onečišćenje.
(5) Parni izomeri: tert- > Različiti (izo-)> Zhong (sek-)> Izvorni (pri-)
(6) Performanse odvajanja natrijevih soli organske tvari su dobre, dok fenol i organizmi fenolnog reda pokazuju negativno odvajanje. Kada se vodene otopine polarnih ili nepolarnih, disociranih ili nedisociranih organskih otopljenih tvari odvajaju membranom, sile interakcije između otopljene tvari, otapala i membrane određuju selektivnu propusnost membrane. Ti učinci uključuju elektrostatsku silu, silu vezanja vodikove veze, hidrofobnost i prijenos elektrona.
(7) Općenito, otopljene tvari imaju mali utjecaj na fizikalna svojstva ili svojstva prijenosa membrane. Samo fenol ili neki organski spojevi niske molekularne težine uzrokovat će širenje celuloznog acetata u vodenoj otopini. Prisutnost ovih komponenti općenito će smanjiti protok vode kroz membranu, ponekad i znatno.
(8) Učinak uklanjanja nitrata, perklorata, cijanida i tiocijanata nije tako dobar kao kod klorida, a učinak uklanjanja amonijeve soli nije tako dobar kao kod natrijeve soli.
(9) Većina komponenti s relativnom molekularnom masom većom od 150, bilo da su elektrolitske ili neelektrolitske, može se dobro ukloniti
Osim toga, redoslijed odvajanja aromatskih ugljikovodika, cikloalkana, alkana i natrijevog klorida kod membrane reverzne osmoze je drugačiji.
(2) Visokotlačna pumpa
Pri radu membrane za reverznu osmozu, voda se mora poslati do određenog tlaka pomoću visokotlačne pumpe kako bi se dovršio proces odsoljavanja. Trenutno, visokotlačne pumpe koje se koriste u termoelektranama imaju centrifugalne, klipne i vijčane te druge oblike, među kojima je višestupanjska centrifugalna pumpa najčešće korištena. To može doseći više od 90% i uštedjeti potrošnju energije. Ova vrsta pumpe karakterizira se visokom učinkovitošću.
(3) Ontologija reverzne osmoze
Tijelo za reverznu osmozu je kombinirana jedinica za pročišćavanje vode koja kombinira i povezuje komponente membrane za reverznu osmozu s cijevima u određenom rasporedu. Jedna membrana za reverznu osmozu naziva se membranski element. Broj osjetljivih komponenti membrane za reverznu osmozu spojen je serijski prema određenim tehničkim zahtjevima i sastavljen s jednom ljuskom membrane za reverznu osmozu kako bi se formirala membranska komponenta.
1. Membranski element
Membranski element za reverznu osmozu Osnovna jedinica izrađena od membrane za reverznu osmozu i potpornog materijala s industrijskom funkcijom upotrebe. Trenutno se elementi spiralne membrane uglavnom koriste u termoelektranama.
Trenutno, razni proizvođači membrana proizvode razne membranske komponente za različite industrijske korisnike. Membranski elementi koji se primjenjuju u termoelektranama mogu se grubo podijeliti na: membranske elemente za reverznu osmozu i desalinizaciju morske vode visokog tlaka; reverzne membranske elemente za desalinizaciju bočate vode niskog i ultraniskog tlaka; membranske elemente protiv obraštanja.
Osnovni zahtjevi za membranske elemente su:
A. Gustoća pakiranja filma što je moguće veća.
B. Nije lako koncentrirati polarizaciju
C. Snažna sposobnost protiv zagađenja
D. Praktično je čistiti i zamijeniti membranu
E. Cijena je niska
2. Membranska ljuska
Tlačna posuda koja se koristi za punjenje membranskog elementa reverzne osmoze u tijelu uređaja za reverznu osmozu naziva se membranska ljuska, poznata i kao "tlačna posuda", proizvodna jedinica je Haide Energy, a svaka tlačna posuda duga je oko 7 metara.
Omotač folije obično je izrađen od epoksidne plastične tkanine ojačane staklenim vlaknima, a vanjski premaz je od epoksidne boje. Postoje i neki proizvođači proizvoda za foliju od nehrđajućeg čelika. Zbog jake otpornosti FRP-a na koroziju, većina termoelektrana bira FRP foliju. Materijal tlačne posude je FRP.
Čimbenici koji utječu na performanse sustava za obradu vode reverznom osmozom:
Za specifične uvjete sustava, protok vode i brzina odsoljavanja su karakteristike membrane reverzne osmoze, a postoje mnogi čimbenici koji utječu na protok vode i brzinu odsoljavanja tijela reverzne osmoze, uglavnom uključujući tlak, temperaturu, brzinu oporavka, ulaznu slanost i pH vrijednost.
(1) Učinak tlaka
Ulazni tlak membrane za reverznu osmozu izravno utječe na membranski fluks i brzinu odsoljavanja membrane za reverznu osmozu. Povećanje membranskog fluksa ima linearni odnos s ulaznim tlakom reverzne osmoze. Brzina odsoljavanja ima linearni odnos s ulaznim tlakom, ali kada tlak dosegne određenu vrijednost, krivulja promjene brzine odsoljavanja ima tendenciju da bude ravna i brzina odsoljavanja se više ne povećava.
(2) Utjecaj temperature
Brzina odsoljavanja smanjuje se s porastom ulazne temperature reverzne osmoze. Međutim, protok vode raste gotovo linearno. Glavni razlog je taj što se s porastom temperature viskoznost molekula vode smanjuje, a sposobnost difuzije je jaka, pa se protok vode povećava. S porastom temperature, brzina prolaska soli kroz membranu reverzne osmoze ubrzava se, pa se smanjuje brzina odsoljavanja. Temperatura sirove vode važan je referentni pokazatelj za projektiranje sustava reverzne osmoze. Na primjer, kada elektrana prolazi kroz tehničku transformaciju inženjerstva reverzne osmoze, temperatura sirove vode u projektu izračunava se prema 25 ℃, a izračunati ulazni tlak je 1,6 MPa. Međutim, temperatura vode u stvarnom radu sustava je samo 8 ℃, a ulazni tlak mora se povećati na 2,0 MPa kako bi se osigurao projektirani protok slatke vode. Kao rezultat toga, povećava se potrošnja energije rada sustava, skraćuje se vijek trajanja unutarnjeg brtvenog prstena membranske komponente uređaja za reverznu osmozu, a povećava se i količina održavanja opreme.
(3) Učinak sadržaja soli
Koncentracija soli u vodi važan je pokazatelj koji utječe na osmotski tlak membrane, a osmotski tlak membrane raste s povećanjem sadržaja soli. Pod uvjetom da ulazni tlak reverzne osmoze ostane nepromijenjen, sadržaj soli u ulaznoj vodi se povećava. Budući da povećanje osmotskog tlaka poništava dio ulazne sile, protok se smanjuje, a time i brzina desalinizacije.
(4) Utjecaj stope oporavka
Povećanje stope oporavka sustava reverzne osmoze dovest će do većeg sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa duž smjera protoka, što će rezultirati povećanjem osmotskog tlaka. To će neutralizirati pogonski učinak tlaka ulazne vode reverzne osmoze, čime se smanjuje protok prinosa vode. Povećanje sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa dovodi do povećanja sadržaja soli u slatkoj vodi, čime se smanjuje stopa desalinizacije. U dizajnu sustava, maksimalna stopa oporavka sustava reverzne osmoze ne ovisi o ograničenju osmotskog tlaka, već često ovisi o sastavu i sadržaju soli u sirovoj vodi, jer će se s poboljšanjem stope oporavka mikrotopive soli poput kalcijevog karbonata, kalcijevog sulfata i silicija nakupljati u procesu koncentracije.
(5) Utjecaj pH vrijednosti
Raspon pH vrijednosti koji se primjenjuje na različite vrste membranskih elemenata uvelike varira. Na primjer, protok vode i brzina desalinizacije acetatne membrane obično su stabilni u rasponu pH vrijednosti 4-8, a uvelike su pogođeni u rasponu pH vrijednosti ispod 4 ili više od 8. Trenutno je velika većina membranskih materijala koji se koriste u industrijskoj obradi vode kompozitni materijali, koji se prilagođavaju širokom rasponu pH vrijednosti (pH vrijednost se može kontrolirati u rasponu od 3~10 u kontinuiranom radu, a protok membrane i brzina desalinizacije u tom rasponu su relativno stabilni).
Metoda predobrade membranom reverzne osmoze:
Membranska filtracija reverznom osmozom razlikuje se od filtracije kroz filter sloj. Filter sloj je potpuna filtracija, odnosno sirova voda prolazi kroz cijeli sloj filtera. Membranska filtracija reverznom osmozom je metoda filtracije s križnim protokom, odnosno dio sirove vode prolazi kroz membranu u vertikalnom smjeru s membranom. U tom trenutku, soli i razni zagađivači se presreću membranom, a preostali dio sirove vode teče paralelno s površinom membrane, ali zagađivači se ne mogu u potpunosti ukloniti. S vremenom, preostali zagađivači će ozbiljnije onečistiti membranski element. Što je veća količina zagađivača sirove vode i brzina oporavka, to je brže onečišćenje membrane.
1. Kontrola skale
Kada se netopljive soli u sirovoj vodi kontinuirano koncentriraju u membranskom elementu i prelaze svoju granicu topljivosti, taložit će se na površini membrane reverzne osmoze, što se naziva "nakupljanje kamenca". Kada se odredi izvor vode, kako se povećava stopa oporavka sustava reverzne osmoze, povećava se i rizik od nakupljanja kamenca. Trenutno je uobičajeno povećati stopu recikliranja zbog nedostatka vode ili utjecaja ispuštanja otpadnih voda na okoliš. U ovom slučaju, posebno su važne promišljene mjere kontrole nakupljanja kamenca. U sustavu reverzne osmoze, uobičajene vatrostalne soli su CaCO3, CaSO4 i Si02, a drugi spojevi koji mogu stvarati kamenac su CaF2, BaS04, SrS04 i Ca3(PO4)2. Uobičajena metoda inhibicije kamenca je dodavanje inhibitora kamenca. Inhibitori kamenca koji se koriste u mojoj radionici su Nalco PC191 i Europe and America NP200.
2. Kontrola kontaminacije koloidnim i krutim česticama
Koloidno i čestično onečišćenje može ozbiljno utjecati na performanse elemenata membrane reverzne osmoze, kao što je značajno smanjenje proizvodnje slatke vode, a ponekad i smanjenje brzine desalinizacije. Početni simptom koloidnog i čestičnog onečišćenja je povećanje razlike tlaka između ulaza i izlaza komponenti membrane reverzne osmoze.
Najčešći način procjene koloida i čestica vode u elementima membrane reverzne osmoze je mjerenje SDI vrijednosti vode, ponekad nazvane F-vrijednost (indeks onečišćenja), što je jedan od važnih pokazatelja za praćenje rada sustava za predobradu reverzne osmoze.
SDI (indeks gustoće mulja) je promjena brzine filtracije vode po jedinici vremena koja pokazuje onečišćenje kvalitete vode. Količina koloida i čestica u vodi utjecat će na veličinu SDI-ja. Vrijednost SDI-ja može se odrediti SDI instrumentom.
3. Kontrola mikrobiološke kontaminacije membrana
Mikroorganizmi u sirovoj vodi uglavnom uključuju bakterije, alge, gljivice, viruse i druge više organizme. U procesu reverzne osmoze, mikroorganizmi i otopljene hranjive tvari u vodi kontinuirano će se koncentrirati i obogaćivati u membranskom elementu, što postaje idealno okruženje i proces za stvaranje biofilma. Biološka kontaminacija komponenti membrane reverzne osmoze ozbiljno će utjecati na performanse sustava reverzne osmoze. Razlika tlaka između ulaza i izlaza komponenti reverzne osmoze brzo se povećava, što rezultira smanjenjem prinosa vode membranskih komponenti. Ponekad će se biološka kontaminacija dogoditi na strani proizvodnje vode, što rezultira kontaminacijom proizvedene vode. Na primjer, prilikom održavanja uređaja za reverznu osmozu u nekim termoelektranama, zelena mahovina se nalazi na membranskim elementima i cijevima za slatku vodu, što je tipično mikrobiološko onečišćenje.
Nakon što je membranski element kontaminiran mikroorganizmima i stvori biofilm, čišćenje membranskog elementa je vrlo teško. Osim toga, biofilmovi koji se ne uklone u potpunosti uzrokovat će ponovni brzi rast mikroorganizama. Stoga je kontrola mikroorganizama također jedan od najvažnijih zadataka predobrade, posebno za sustave predobrade reverzne osmoze koji koriste morsku vodu, površinsku vodu i otpadne vode kao izvore vode.
Glavne metode za sprječavanje membranskih mikroorganizama su: klor, mikrofiltracija ili ultrafiltracija, oksidacija ozonom, ultraljubičasta sterilizacija, dodavanje natrijevog bisulfita. Uobičajeno korištene metode u sustavima za obradu vode termoelektrana su kloriranje, sterilizacija i tehnologija ultrafiltracije prije reverzne osmoze.
Kao sterilizacijsko sredstvo, klor je sposoban brzo inaktivirati mnoge patogene mikroorganizme. Učinkovitost klora ovisi o koncentraciji klora, pH vrijednosti vode i vremenu kontakta. U inženjerskim primjenama, preostali klor u vodi općenito se kontrolira na više od 0,5~1,0 mg, a vrijeme reakcije se kontrolira na 20~30 minuta. Doziranje klora treba odrediti otklanjanjem pogrešaka, jer će organska tvar u vodi također trošiti klor. Klor se koristi za sterilizaciju, a najbolja praktična pH vrijednost je 4~6.
Upotreba kloriranja u sustavima s morskom vodom razlikuje se od one u bočatoj vodi. Obično se u morskoj vodi nalazi oko 65 mg broma. Kada se morska voda kemijski tretira vodikom, prvo će reagirati s hipoklorovodičnom kiselinom i formirati hipobromnu kiselinu, tako da je njezin baktericidni učinak hipovlažna kiselina, a ne hipoklorovodična kiselina, a hipobromna kiselina se neće razgraditi pri višoj pH vrijednosti. Stoga je učinak kloriranja bolji nego u bočatoj vodi.
Budući da membranski element od kompozitnog materijala ima određene zahtjeve u pogledu preostalog klora u vodi, nakon sterilizacije klorom potrebno je provesti tretman smanjenja klora.
4. Kontrola organskog onečišćenja
Adsorpcija organske tvari na površini membrane uzrokovat će smanjenje membranskog fluksa, a u težim slučajevima uzrokovat će nepovratan gubitak membranskog fluksa i utjecati na praktični vijek trajanja membrane.
Što se tiče površinskih voda, većina vode je prirodni proizvod, a kombiniranim postupkom obrade koagulacijom, DC koagulacijom i filtracijom aktivnim ugljenom može se uvelike smanjiti organska tvar u vodi, kako bi se zadovoljili zahtjevi vode za reverznu osmozu.
5. Kontrola polarizacije koncentracije
U procesu reverzne osmoze ponekad postoji visoki gradijent koncentracije između koncentrirane vode na površini membrane i dotoka vode, što se naziva koncentracijska polarizacija. Kada se dogodi ovaj fenomen, na površini membrane formira se sloj relativno visoke koncentracije i relativno stabilnog takozvanog "kritičnog sloja", što ometa učinkovitu provedbu procesa reverzne osmoze. To je zato što će koncentracijska polarizacija povećati tlak propusnosti otopine na površini membrane, a pokretačka sila procesa reverzne osmoze će se smanjiti, što rezultira smanjenjem prinosa vode i brzine desalinizacije. Kada je koncentracijska polarizacija jaka, neke blago otopljene soli će se taložiti i taložiti na površini membrane. Kako bi se izbjegla koncentracijska polarizacija, učinkovita metoda je da se protok koncentrirane vode uvijek održava u turbulentnom stanju, odnosno povećanjem ulazne brzine protoka kako bi se povećala brzina protoka koncentrirane vode, tako da se koncentracija mikrootopljene soli na površini membrane smanji na najnižu vrijednost; Osim toga, nakon što se uređaj za obradu vode s reverznom osmozom isključi, koncentrirana voda na strani zamijenjene koncentrirane vode treba se na vrijeme isprati.
opis2