Iðnaðar öfug osmósukerfi
Kynning á verkefni
Meginreglan um öfuga osmósukerfi
Við ákveðið hitastig er notað hálfgegndræp himna til að aðskilja ferskvatnið frá saltvatninu. Ferska vatnið fer í saltvatnið í gegnum hálfgegndræpa himnuna. Þegar vökvastigið á saltvatnshlið hægri slegils hækkar myndast ákveðinn þrýstingur til að koma í veg fyrir að ferskvatnið frá vinstri slegli fari í saltvatnshliðina og að lokum næst jafnvægi. Jafnvægisþrýstingurinn á þessum tímapunkti kallast osmósuþrýstingur lausnarinnar og þetta fyrirbæri kallast osmósa. Ef ytri þrýstingur sem er meiri en osmósuþrýstingurinn er beitt á saltvatnshlið hægri slegils, mun vatnið í saltlausn hægri slegils fara í ferskvatn vinstri slegils í gegnum hálfgegndræpu himnuna, þannig að ferskvatnið geti aðskilið sig frá saltvatninu. Þetta fyrirbæri er andstæða gegndræpisfyrirbærisins, kallað öfug gegndræpisfyrirbæri.
Þannig er grunnurinn að afsaltunarkerfi með öfugri osmósu
(1) Sértæk gegndræpi hálfgegndræprar himnu, þ.e. hleypir vatni sértækt í gegn en hleypir ekki salti í gegn;
(2) Ytri þrýstingur saltvatnshólfsins er meiri en osmósuþrýstingur saltvatnshólfsins og ferskvatnshólfsins, sem er drifkrafturinn fyrir vatn til að flytjast úr saltvatnshólfinu yfir í ferskvatnshólfið. Dæmigerður osmósuþrýstingur fyrir sumar lausnir er sýndur í töflunni hér að neðan.
Ofangreind hálfgegndræp himna sem notuð er til að aðskilja ferskt vatn frá saltvatni er kölluð öfug himna með himnu sem virkar með öfugum himnum. Himnan með öfugum himnum er að mestu leyti úr fjölliðaefnum. Eins og er eru himnurnar með öfugum himnum sem notaðar eru í varmaorkuverum að mestu leyti úr arómatískum pólýamíð samsettum efnum.
Öfug himnuhimna (RO) er himnuskiljunar- og síunartækni sem knúin er áfram af þrýstingsmun. Porastærð hennar er eins lítil og nanómetrar (1 nanómetri = 10-9 metrar). Undir ákveðnum þrýstingi geta H20 sameindir farið í gegnum RO himnuna. Ólífræn sölt, þungmálmjónir, lífrænt efni, kolloidar, bakteríur, veirur og önnur óhreinindi í upprunavatninu geta ekki farið í gegnum RO himnuna, þannig að hægt er að greina nákvæmlega á milli hreins vatns sem kemst í gegn og þykks vatns sem kemst ekki í gegn.
Í iðnaði nota öfug osmósukerfi sérhæfðan búnað til að auðvelda öfuga osmósuferlið. Iðnaðar öfug osmósukerfi eru hönnuð til að meðhöndla mikið magn af vatni og eru notuð í ýmsum atvinnugreinum, þar á meðal landbúnaði, lyfjafyrirtækjum og framleiðslu. Búnaðurinn sem notaður er í þessum kerfum er sérstaklega hannaður til að tryggja að öfug osmósuferlið sé skilvirkt og árangursríkt við framleiðslu á ferskvatni úr saltvatni.
Öfug osmósuaðferð er mikilvæg tækni til afsaltar sjávar, sem getur veitt ferskt vatn á svæðum þar sem vatn er af skornum skammti eða þar sem hefðbundnar vatnslindir eru mengaðar. Þar sem búnaður og tækni í öfugum osmósu þróast er ferlið enn lykillausn á vatnsskorti og gæðavandamálum um allan heim.
Helstu einkenni öfugs osmósuhimnu:
Stefnu- og aðskilnaðareiginleikar himnuaðskilnaðar
Hagnýt öfug osmósuhimna er ósamhverf himna, með yfirborðslagi og stuðningslagi, hún hefur greinilega stefnu og sértækni. Svokölluð stefnuvirkni er að setja yfirborð himnunnar í háþrýstings saltpækil til afsöltunar, þrýstingurinn eykur vatnsgegndræpi himnunnar og afsöltunarhraðinn eykst einnig; þegar stuðningslag himnunnar er sett í háþrýstings saltpækil er afsöltunarhraðinn næstum núll með auknum þrýstingi, en vatnsgegndræpið eykst til muna. Vegna þessarar stefnuvirkni er ekki hægt að nota hana í öfuga átt þegar hún er notuð.
Aðskilnaðareiginleikar öfugs osmósu fyrir jónir og lífrænt efni í vatni eru ekki þeir sömu, sem má draga saman á eftirfarandi hátt.
(1) Lífrænt efni er auðveldara að aðskilja en ólífrænt efni
(2) Rafvökvar eru auðveldari að aðskilja en aðrir. Rafvökvar með mikla hleðslu eru auðveldari að aðskilja og fjarlægingarhraði þeirra er almennt í eftirfarandi röð. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - fyrir rafvökvann, því stærri sem sameindin er, því auðveldara er að fjarlægja hann.
(3) Fjarlægingarhraði ólífrænna jóna tengist hýdrati og radíus hýdraðra jóna í jónahýdratunarástandi. Því stærri sem radíus hýdraðra jónanna er, því auðveldara er að fjarlægja þær. Röð fjarlægingarhraðans er sem hér segir:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Aðskilnaðarreglur fyrir lífrænt efni á pólsvæðum:
Aldehýð > Alkóhól > Amín > Sýra, tert amín > Annars stigs amín > Aðal amín, sítrónusýra > Vínsýra > Eplasýra > Mjólkursýra > Ediksýra
Nýlegar framfarir í meðhöndlun úrgangslofts eru mikilvægar framfarir í að takast á við umhverfisáskoranir og veita fyrirtækjum tækifæri til að dafna á sjálfbæran og umhverfisvænan hátt. Þessi nýstárlega lausn mun örugglega hafa jákvæð áhrif á sviði meðhöndlunar úrgangslofts og umhverfisverndar með loforð um mikla skilvirkni, lágan rekstrarkostnað og enga aukamengun.
(5) Parað ísómerar: tert- > Mismunandi (ísó-) > Zhong (sek-) > Upprunalegt (prí-)
(6) Aðskilnaður lífrænna efna með natríumsöltum er góður, en fenól- og fenólröð lífvera sýnir neikvæða aðskilnað. Þegar vatnslausnir af pólskum eða ópólískum, sundruðum eða ósundruðum lífrænum uppleystum efnum eru aðskildar með himnu, þá ákvarða víxlverkunarkraftar milli uppleystra efnisins, leysiefnisins og himnunnar sértæka gegndræpi himnunnar. Þessi áhrif eru meðal annars rafstöðukraftur, bindingarkraftur vetnistengis, vatnsfælni og rafeindaflutningur.
(7) Almennt hafa leyst efni lítil áhrif á eðliseiginleika eða flutningseiginleika himnunnar. Aðeins fenól eða einhver lífræn efnasambönd með lágan mólþunga valda því að sellulósaasetat þenst út í vatnslausn. Tilvist þessara efna mun almennt valda því að vatnsflæði himnunnar minnkar, stundum mikið.
(8) Fjarlægingaráhrif nítrats, perklórats, sýaníðs og þíósýanats eru ekki eins góð og klóríðs, og fjarlægingaráhrif ammoníumsalts eru ekki eins góð og natríumsalts.
(9) Flest efni með hlutfallslegan mólmassa meiri en 150, hvort sem þau eru raflausn eða ekki, er auðvelt að fjarlægja.
Að auki er aðskilnaðarröð öfugsmósuhimnu fyrir arómatísk kolvetni, sýklóalkana, alkana og natríumklóríð önnur.
(2) Háþrýstisdæla
Við notkun öfugs osmósuhimnu þarf að senda vatnið upp að tilgreindum þrýstingi með háþrýstidælu til að ljúka afsaltunarferlinu. Sem stendur eru háþrýstidælur sem notaðar eru í varmaorkuverum af gerðunum miðflúgunardæla, stimpildæla, skrúfudæla og aðrar, þar á meðal eru fjölþrepa miðflúgunardælur mest notaðar. Þær geta náð meira en 90% orkusparnaði og sparað orku. Þessi tegund dælu einkennist af mikilli skilvirkni.
(3) Öfug osmósu-ontologi
Öfug himnuhimna er samsett vatnshreinsieining sem sameinar og tengir íhluti öfugs himnuhimnunnar við rör á ákveðinn hátt. Ein öfug himna kallast himnuþáttur. Fjöldi skynjara íhluta öfugs himnuhimnunnar er tengdur í röð samkvæmt ákveðnum tæknilegum kröfum og settur saman með einni skel öfugs himnuhimnu til að mynda himnuþátt.
1. Himnuþáttur
Himnuþáttur fyrir öfuga himnuflæði Grunneining úr himnu fyrir öfuga himnuflæði og stuðningsefni með iðnaðarnotkunarhlutverki. Eins og er eru himnuþættir fyrir spíralhimnu aðallega notaðir í varmaorkuverum.
Sem stendur framleiða ýmsar himnuframleiðendur fjölbreytt úrval af himnuíhlutum fyrir mismunandi notendur í greininni. Himnuþætti sem notaðir eru í varmaorkuverum má gróflega skipta í: himnuþætti fyrir öfuga himnulosun með háþrýstingi í sjó; öfuga himnuþætti fyrir afsalt í brakki með lágum og ofurlágum þrýstingi; himnuþætti sem eru gegn gróðursetningu.
Grunnkröfur fyrir himnuþætti eru:
A. Þéttleiki filmuþjöppunar eins mikill og mögulegt er.
B. Ekki auðvelt að einbeita sér að skautun
C. Sterk mengunarvörn
D. Það er þægilegt að þrífa og skipta um himnuna
E. Verðið er lágt
2. Himnuhjúpur
Þrýstihylkið sem notað er til að hlaða himnuþáttinn í öfuga himnuflæðisbúnaðinum er kallað himnuhjúpur, einnig þekktur sem "þrýstihylki" framleiðslueiningin er Haide Energy, hvert þrýstihylki er um 7 metra langt.
Skel filmuhjúpsins er almennt úr epoxy glerþráða styrktum plastdúk og ytri burstinn er úr epoxy málningu. Það eru einnig nokkrir framleiðendur sem framleiða vörur fyrir filmuhjúp úr ryðfríu stáli. Vegna sterkrar tæringarþols FRP velja flestar varmaorkuver FRP filmuhjúp. Efni þrýstihylkisins er FRP.
Áhrifaþættir á afköst vatnshreinsikerfis með öfugri osmósu:
Fyrir tilteknar kerfisaðstæður eru vatnsflæði og afsöltunarhraði einkenni öfugs osmósuhimnu, og margir þættir hafa áhrif á vatnsflæði og afsöltunarhraða öfugs osmósuhimnu, aðallega þar á meðal þrýstingur, hitastig, endurheimtarhraði, innstreymissaltmagn og pH gildi.
(1) Þrýstingsáhrif
Inntaksþrýstingur öfugs osmósuhimnu hefur bein áhrif á himnuflæði og afsöltunarhraða hennar. Aukning himnuflæðis er í línulegu sambandi við inntaksþrýsting við öfuga osmósu. Afsöltunarhraðinn er í línulegu sambandi við inntaksþrýstinginn, en þegar þrýstingurinn nær ákveðnu gildi hefur breytingarkúrfan á afsöltunarhraðanum tilhneigingu til að vera flat og afsöltunarhraðinn eykst ekki lengur.
(2) Áhrif hitastigs
Afsaltunarhraðinn minnkar með hækkandi inntakshita við öfuga himnulosun. Hins vegar eykst vatnsflæðið nánast línulega. Helsta ástæðan er sú að þegar hitastigið hækkar minnkar seigja vatnssameindanna og dreifingargetan er sterk, þannig að vatnsflæðið eykst. Með hækkandi hitastigi eykst hraði saltsins sem fer í gegnum himnuna við öfuga himnulosun, þannig að afsaltunarhraðinn minnkar. Hitastig hrávatns er mikilvægur viðmiðunarvísir fyrir hönnun kerfa fyrir öfuga himnulosun. Til dæmis, þegar virkjun er í tæknilegri umbreytingu á verkfræði öfugrar himnulosunar, er vatnshitastig hrávatnsins í hönnuninni reiknað út frá 25 ℃ og reiknaður inntaksþrýstingur er 1,6 MPa. Hins vegar er vatnshitastigið í raunverulegri notkun kerfisins aðeins 8 ℃ og inntaksþrýstingurinn verður að auka í 2,0 MPa til að tryggja hönnunarflæði ferskvatns. Þar af leiðandi eykst orkunotkun kerfisins, líftími innri þéttihringsins í himnuhluta öfugs osmósubúnaðarins styttist og viðhaldsþörf búnaðarins eykst.
(3) Áhrif saltinnihalds
Saltstyrkur í vatni er mikilvægur mælikvarði sem hefur áhrif á osmósuþrýsting himnunnar, og osmósuþrýstingurinn eykst með auknu saltinnihaldi. Að því gefnu að inntaksþrýstingurinn við öfuga osmósu haldist óbreyttur eykst saltinnihald inntaksvatnsins. Þar sem aukning osmósuþrýstingsins vegur upp á móti hluta af inntakskraftinum minnkar flæðið og afsöltunarhraðinn minnkar einnig.
(4) Áhrif endurheimtarhlutfalls
Aukning á endurheimtarhraða öfugs osmósukerfisins mun leiða til hærra saltinnihalds í inntaksvatni himnuþáttarins meðfram rennslisstefnunni, sem leiðir til aukningar á osmósuþrýstingi. Þetta mun vega upp á móti áhrifum inntaksvatnsþrýstingsins við öfuga osmósu og þannig draga úr vatnsflæði. Aukning á saltinnihaldi í inntaksvatni himnuþáttarins leiðir til aukningar á saltinnihaldi í ferskvatni og þannig draga úr afsaltunarhraða. Í kerfishönnun er hámarksendurheimtarhraði öfugs osmósukerfis ekki háður takmörkun osmósuþrýstings, heldur oft háður samsetningu og saltinnihaldi í hrávatninu, því með bættri endurheimtarhraða munu örleysanleg sölt eins og kalsíumkarbónat, kalsíumsúlfat og kísill magnast í þéttingarferlinu.
(5) Áhrif pH-gildis
Sýrustigsbilið sem á við um mismunandi gerðir himnuþátta er mjög breytilegt. Til dæmis er vatnsflæði og afsöltunarhraði asetathimnu yfirleitt stöðugur á bilinu 4-8 og hefur mikil áhrif ef sýrustigið er undir 4 eða hærra en 8. Eins og er eru langflestir himnuefni sem notuð eru í iðnaðarvatnsmeðhöndlun samsett efni, sem aðlagast breiðu sýrustigsbili (hægt er að stjórna sýrustiginu á bilinu 3~10 í samfelldri notkun, og vatnsflæði og afsöltunarhraði himnunnar á þessu bili eru tiltölulega stöðug.
Formeðferðaraðferð fyrir öfuga osmósuhimnu:
Öfug himnusíun með himnu er frábrugðin síun með síubaði. Síubaðsíun er heildarsíun, það er að segja, allt óhreinsað vatn fer í gegnum síulagið. Öfug himnusíun með himnu er krossflæðissíun, það er að segja, hluti af vatninu í óhreinsuðu vatni fer í gegnum himnuna í lóðrétta átt með himnunni. Á þessum tímapunkti grípa himnan saltur og ýmis mengunarefni og berast með afganginum af óhreinsuðu vatninu sem rennur samsíða yfirborði himnunnar, en mengunarefnin er ekki hægt að fjarlægja alveg. Með tímanum munu leifar af mengunarefnum valda meiri mengun í himnuþáttunum. Og því hærri sem mengunarefnin í óhreinsuðu vatninu og endurheimtarhraðinn eru, því hraðari verður mengunin í himnunni.
1. Kvarðastýring
Þegar óleysanleg sölt í hrávatninu eru stöðugt einbeitt í himnuhlutanum og fara yfir leysnimörk sín, munu þau setjast út á yfirborð öfugsmósuhimnunnar, sem kallast „útfelling“. Þegar vatnsuppspretta er ákvörðuð, eykst hættan á útfellingu eftir því sem endurheimtarhraði öfugsmósukerfisins eykst. Eins og er er venja að auka endurvinnsluhlutfall vegna vatnsskorts eða umhverfisáhrifa frárennslis frárennslis. Í þessu tilfelli eru ítarlegar aðgerðir til að stjórna útfellingu sérstaklega mikilvægar. Í öfugsmósukerfum eru algengustu eldföstu söltin CaCO3, CaSO4 og Si02, og önnur efnasambönd sem geta myndað útfellingu eru CaF2, BaS04, SrS04 og Ca3(PO4)2. Algeng aðferð til að hindra útfellingu er að bæta við útfellingarhemli. Útfellingarhemlarnir sem notaðir eru í verkstæði mínu eru Nalco PC191 og Europe and America NP200.
2. Stjórnun á mengun kolloidal og fastra agna
Óhreinindi af völdum kolloida og agna geta haft alvarleg áhrif á afköst himnuþátta öfugs osmósu, svo sem verulega minnkun á ferskvatnsframleiðslu og stundum einnig dregið úr afsöltunarhraða. Fyrsta einkenni kolloida og agnaóhreininda er aukning á þrýstingsmun milli inntaks og úttaks himnuþátta öfugs osmósu.
Algengasta leiðin til að meta vatnskolloid og agnir í himnuþáttum öfugs osmósu er að mæla SDI gildi vatnsins, stundum kallað F gildi (mengunarvísitala), sem er einn mikilvægasti vísirinn til að fylgjast með virkni formeðferðarkerfis fyrir öfuga osmósu.
SDI (silt density index) er breyting á síunarhraða vatns á tímaeiningu og gefur til kynna mengun vatnsgæða. Magn kolloids og agna í vatni hefur áhrif á stærð SDI. Hægt er að ákvarða SDI gildi með SDI mæli.
3. Eftirlit með örverumengun í himnunni
Örverur í hrávatni eru aðallega bakteríur, þörungar, sveppir, veirur og aðrar háþróaðar lífverur. Í ferli öfugrar himnuflæðis safnast örverur og uppleyst næringarefni í vatninu stöðugt saman og auðgast í himnuþættinum, sem verður kjörumhverfi og ferli fyrir myndun líffilmu. Líffræðileg mengun íhluta himnunnar mun hafa alvarleg áhrif á afköst öfugrar himnuflæðiskerfisins. Þrýstingsmunurinn á milli inntaks og úttaks íhluta öfugrar himnuflæðis eykst hratt, sem leiðir til minnkaðrar vatnsframleiðslu himnuþátta. Stundum verður líffræðileg mengun á vatnsframleiðsluhliðinni, sem leiðir til mengunar á afurðavatni. Til dæmis, við viðhald á öfugum himnuflæðisbúnaði í sumum varmaorkuverum, finnst grænn mosi á himnuþáttum og ferskvatnslögnum, sem er dæmigerð örverumengun.
Þegar himnuþátturinn hefur mengast af örverum og myndað líffilmu er mjög erfitt að þrífa hann. Þar að auki munu líffilmur sem eru ekki fjarlægðar að fullu valda hraðri vexti örvera á ný. Þess vegna er stjórnun örvera einnig eitt mikilvægasta verkefni forvinnslu, sérstaklega fyrir forvinnslukerfi með öfugri himnuflæði sem nota sjó, yfirborðsvatn og skólp sem vatnslindir.
Helstu aðferðirnar til að koma í veg fyrir örverur í himnunni eru: klór, ör- eða öfgasíun, ósonoxun, útfjólublá sótthreinsun, viðbót natríumbísúlfíts. Algengar aðferðir í vatnshreinsunarkerfum varmaorkuvera eru klórsótthreinsun og öfgasíun vatnshreinsunartækni fyrir öfuga osmósu.
Sem sótthreinsunarefni getur klór gert margar sjúkdómsvaldandi örverur óvirkar hratt. Virkni klórs fer eftir klórþéttni, sýrustigi vatnsins og snertitíma. Í verkfræðilegum tilgangi er klórleifar í vatni almennt stjórnað við meira en 0,5~1,0 mg og viðbragðstíminn er stýrður við 20~30 mínútur. Skammt klórs þarf að ákvarða með kembiforritun, því lífrænt efni í vatni mun einnig neyta klórs. Klór er notað til sótthreinsunar og besta raunhæfa sýrustigið er 4~6.
Notkun klórunar í sjókerfum er frábrugðin því sem er í brakvatni. Venjulega eru um 65 mg af brómi í sjó. Þegar sjór er efnameðhöndlaður með vetni mun hann fyrst hvarfast við undirklórsýru til að mynda undirbrómsýru, þannig að bakteríudrepandi áhrif þess eru frekar blautsýra en undirklórsýru, og undirbrómsýra mun ekki brotna niður við hærra pH gildi. Þess vegna eru áhrif klórunar betri en í brakvatni.
Þar sem himnuþáttur samsetts efnis hefur ákveðnar kröfur um klórleifar í vatninu, er nauðsynlegt að framkvæma afklórunarminnkunarmeðferð eftir klórsótthreinsun.
4. Eftirlit með lífrænni mengun
Adsog lífræns efnis á yfirborð himnunnar mun valda minnkun á himnuflæði og í alvarlegum tilfellum mun það valda óafturkræfum tapi á himnuflæði og hafa áhrif á líftíma himnunnar.
Fyrir yfirborðsvatn er megnið af vatninu náttúrulegar vörur, með því að hreinsa storknun, sía DC storknun og sía virkt kolefni í samsettri meðferð, er hægt að draga verulega úr lífrænum efnum í vatninu og uppfylla kröfur um vatn með öfugri osmósu.
5. Stjórnun á styrkskautun
Í ferli öfugsmósu myndast stundum mikill styrkhalli milli vatnsþéttni á yfirborði himnunnar og innrennslisvatnsins, sem kallast styrkskautun. Þegar þetta fyrirbæri á sér stað myndast lag með tiltölulega mikilli styrk og tiltölulega stöðugu svokölluðu „kritísku lagi“ á yfirborði himnunnar, sem hindrar árangursríka framkvæmd öfugsmósuferlisins. Þetta er vegna þess að styrkskautunin eykur gegndræpisþrýsting lausnarinnar á yfirborði himnunnar og drifkraftur öfugsmósuferlisins minnkar, sem leiðir til minnkaðrar vatnsframleiðslu og afsöltunarhraða. Þegar styrkskautunin er alvarleg munu lítillega uppleyst sölt setjast út og mynda kalk á yfirborði himnunnar. Til að forðast styrkskautun er áhrifarík aðferð að halda flæði þétts vatns alltaf í ókyrrðarástandi, það er að segja með því að auka innrennslishraðann til að auka flæði þétts vatns, þannig að styrkur öruppleysts salts á yfirborði himnunnar lækki í lægsta gildi; Að auki, eftir að vatnshreinsitækið með öfugri osmósu er slökkt, ætti að skola þykkni vatnið af hliðinni á því sem hefur verið skipt út með tímanum.
lýsing2