- Čiščenje odpadnih plinov
- Obdelava blata
- Čiščenje vode
- Prenosna škatla za čiščenje vode tipa RO sistem
- Sistem za reverzno osmozo iz nerjavečega jekla
- Sistemi za čiščenje vode v kontejnerjih
- Sistem za razsoljevanje morske vode
- Sistemi za čiščenje vode z ultrafino dioksidom
- Sistemi za čiščenje vode NF
- Sistemi za čiščenje vode EDI itd.
- Linija za polnjenje vode v steklenice/vedra/vrečke
- Sistem za čiščenje odpadnih voda MBR
- Celovita obdelava vode
0102030405
Industrijski sistem za reverzno osmozo
Predstavitev projekta
Načelo sistema reverzne osmoze
Pri določeni temperaturi se za ločevanje sladke vode od slane raztopine uporabi polprepustna membrana. Sladka voda se skozi polprepustno membrano premakne v slano raztopino. Ko se gladina tekočine na slani strani desnega prekata dvigne, se ustvari določen tlak, ki prepreči premik sladke vode iz levega prekata na slano stran in končno se doseže ravnovesje. Ravnotežni tlak v tem trenutku se imenuje osmotski tlak raztopine, ta pojav pa se imenuje osmoza. Če na slano stran desnega prekata deluje zunanji tlak, ki presega osmotski tlak, se voda v slani raztopini desnega prekata premakne skozi polprepustno membrano v sladko vodo levega prekata, tako da se sladka voda lahko loči od slane vode. Ta pojav je nasproten pojavu prepustnosti in se imenuje pojav obratne prepustnosti.
Osnova sistema za razsoljevanje z reverzno osmozo je torej
(1) Selektivna prepustnost polprepustne membrane, to je, da selektivno prepušča vodo, ne pa tudi soli;
(2) Zunanji tlak v slani komori je večji od osmotskega tlaka v slani komori in komori s sladko vodo, kar zagotavlja gonilno silo za premikanje vode iz slane komore v komoro s sladko vodo. Tipični osmotski tlaki za nekatere raztopine so prikazani v spodnji tabeli.
Zgornja polprepustna membrana, ki se uporablja za ločevanje sladke vode od slane vode, se imenuje membrana za reverzno osmozo. Membrana za reverzno osmozo je večinoma izdelana iz polimernih materialov. Trenutno je membrana za reverzno osmozo, ki se uporablja v termoelektrarnah, večinoma izdelana iz aromatskih poliamidnih kompozitnih materialov.
Tehnologija reverzne osmoze (RO) je membranska ločevalna in filtracijska tehnologija, ki deluje na tlačni razliki. Velikost por je majhna, le nanometer (1 nanometer = 10⁻⁹ metrov). Pod določenim tlakom lahko molekule H20 prehajajo skozi RO membrano, medtem ko anorganske soli, ioni težkih kovin, organske snovi, koloidi, bakterije, virusi in druge nečistoče v izvorni vodi ne morejo preiti skozi RO membrano, zato je mogoče strogo ločiti čisto vodo, ki lahko prehaja skozi, od koncentrirane vode, ki ne more.
V industrijskih aplikacijah naprave za reverzno osmozo uporabljajo specializirano opremo za lažji postopek reverzne osmoze. Industrijski sistemi reverzne osmoze so zasnovani za čiščenje velikih količin vode in se uporabljajo v različnih panogah, vključno s kmetijstvom, farmacevtsko industrijo in proizvodnjo. Oprema, ki se uporablja v teh sistemih, je posebej zasnovana tako, da zagotavlja učinkovitost in uspešnost postopka reverzne osmoze pri proizvodnji sladke vode iz slanih virov.
Postopek reverzne osmoze je pomembna tehnologija za razsoljevanje morske vode, ki lahko zagotovi svežo vodo na območjih, kjer je vode malo ali kjer so tradicionalni vodni viri onesnaženi. Z napredkom opreme in tehnologije reverzne osmoze ostaja postopek ključna rešitev za pomanjkanje vode in težave s kakovostjo po vsem svetu.
Glavne značilnosti membrane za reverzno osmozo:
Smernost in ločevalne značilnosti membranske ločitve
Praktična membrana za reverzno osmozo je asimetrična membrana, ki ima površinsko in podporno plast ter jasno usmerjenost in selektivnost. Tako imenovana usmerjenost pomeni, da se površina membrane za razsoljevanje postavi v visokotlačno slanico, pri čemer tlak poveča prepustnost membrane za vodo in s tem se poveča tudi hitrost razsoljevanja. Ko se podporna plast membrane postavi v visokotlačno slanico, se hitrost razsoljevanja s povečanjem tlaka skoraj zmanjša na nič, vendar se prepustnost vode močno poveča. Zaradi te usmerjenosti je ni mogoče uporabiti v obratni smeri.
Ločevalne značilnosti reverzne osmoze za ione in organske snovi v vodi niso enake, kar lahko povzamemo takole:
(1) Organske snovi je lažje ločiti kot anorganske.
(2) Elektrolite je lažje ločiti kot neelektrolitske. Elektrolite z visokim nabojem je lažje ločiti, njihove hitrosti odstranjevanja pa so običajno v naslednjem vrstnem redu: Fe3+ > Ca2+ > Na+ PO43-> S042-> C | - za elektrolit velja, da večja kot je molekula, lažje ga je odstraniti.
(3) Hitrost odstranjevanja anorganskih ionov je povezana s hidratom in polmerom hidriranih ionov v stanju hidracije iona. Večji kot je polmer hidriranega iona, lažje ga je odstraniti. Vrstni red hitrosti odstranjevanja je naslednji:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravila ločevanja polarnih organskih snovi:
Aldehid > Alkohol > Amin > Kislina, terciarni amin > Sekundarni amin > Primarni amin, citronska kislina > Vinska kislina > Jabolčna kislina > Mlečna kislina > Ocetna kislina
Nedavni napredek pri čiščenju odpadnih plinov predstavlja pomemben napredek pri reševanju okoljskih izzivov, hkrati pa podjetjem ponuja priložnosti za trajnosten in okolju prijazen uspeh. Ta inovativna rešitev bo zagotovo pozitivno vplivala na področja čiščenja odpadnih plinov in varstva okolja, saj obljublja visoko učinkovitost, nizke obratovalne stroške in ničelno sekundarno onesnaževanje.
(5) Parni izomeri: tert- > Različni (izo-) > Zhong (sek-) > Originalni (pri-)
(6) Učinkovitost ločevanja natrijevih soli organskih snovi je dobra, medtem ko fenoli in organizmi v fenolni vrsti kažejo negativno ločevanje. Ko membrana loči vodne raztopine polarnih ali nepolarnih, disociiranih ali nedisociiranih organskih topljenih snovi, interakcijske sile med topljeno snovjo, topilom in membrano določajo selektivno prepustnost membrane. Ti učinki vključujejo elektrostatično silo, silo vezave vodikove vezi, hidrofobnost in prenos elektronov.
(7) Na splošno imajo topljenci le majhen vpliv na fizikalne lastnosti ali prenosne lastnosti membrane. Le fenol ali nekatere organske spojine z nizko molekulsko maso povzročijo širjenje celuloznega acetata v vodni raztopini. Prisotnost teh komponent običajno zmanjša pretok vode skozi membrano, včasih celo precej.
(8) Učinek odstranjevanja nitrata, perklorata, cianida in tiocianata ni tako dober kot pri kloridu, učinek odstranjevanja amonijeve soli pa ni tako dober kot pri natrijevi soli.
(9) Večino komponent z relativno molekulsko maso večjo od 150, ne glede na to, ali so elektrolitske ali neelektrolitske, je mogoče dobro odstraniti.
Poleg tega je vrstni red ločevanja aromatskih ogljikovodikov, cikloalkanov, alkanov in natrijevega klorida pri membrani reverzne osmoze drugačen.
(2) Visokotlačna črpalka
Pri delovanju membrane za reverzno osmozo je treba vodo s pomočjo visokotlačne črpalke poslati do določenega tlaka, da se zaključi postopek razsoljevanja. Trenutno se v termoelektrarnah uporabljajo centrifugalne, batne, vijačne in druge oblike visokotlačnih črpalk, med katerimi je najbolj razširjena večstopenjska centrifugalna črpalka. Ta lahko doseže več kot 90 % učinkovitosti in prihrani energijo. Ta vrsta črpalke se odlikuje po visoki učinkovitosti.
(3) Ontologija reverzne osmoze
Ohišje za reverzno osmozo je kombinirana enota za čiščenje vode, ki združuje in povezuje komponente membrane za reverzno osmozo s cevmi v določeni razporeditvi. Posamezna membrana za reverzno osmozo se imenuje membranski element. Zaznavno število komponent membrane za reverzno osmozo je zaporedno povezanih v skladu z določenimi tehničnimi zahtevami in sestavljenih z eno samo lupino membrane za reverzno osmozo, da tvorijo membransko komponento.
1. Membranski element
Membranski element za reverzno osmozo Osnovna enota iz membrane za reverzno osmozo in nosilnega materiala z industrijsko funkcijo uporabe. Trenutno se elementi tuljave z membrano uporabljajo predvsem v termoelektrarnah.
Trenutno različni proizvajalci membran proizvajajo različne membranske komponente za različne industrijske uporabnike. Membranske elemente, ki se uporabljajo v termoelektrarnah, lahko v grobem razdelimo na: membranske elemente za visokotlačno razsoljevanje morske vode in reverzno osmozo; membranske elemente za reverzno osmozo in nizkotlačno in ultra nizkotlačno razsoljevanje brakične vode; membranske elemente proti obraščanju.
Osnovne zahteve za membranske elemente so:
A. Gostota pakiranja filma čim višja.
B. Ni enostavno koncentrirati polarizacije
C. Močna sposobnost preprečevanja onesnaževanja
D. Membrano je priročno očistiti in zamenjati
E. Cena je nizka
2. Membranska lupina
Tlačna posoda, ki se uporablja za nalaganje membranskega elementa reverzne osmoze v napravo za reverzno osmozo, se imenuje membranska lupina, znana tudi kot "tlačna posoda", proizvodna enota pa je Haide Energy, vsaka tlačna posoda pa je dolga približno 7 metrov.
Plastična ovojnica je običajno izdelana iz epoksidne steklene vlaknene armature, zunanji čopič pa je iz epoksidne barve. Obstajajo tudi nekateri proizvajalci izdelkov za folijsko ovojnico iz nerjavečega jekla. Zaradi močne korozijske odpornosti FRP večina termoelektrarn izbere FRP folijsko ovojnico. Material tlačne posode je FRP.
Vplivni dejavniki na delovanje sistema za čiščenje vode z reverzno osmozo:
Za specifične sistemske pogoje sta pretok vode in hitrost razsoljevanja značilnosti membrane za reverzno osmozo, na pretok vode in hitrost razsoljevanja telesa reverzne osmoze pa vpliva veliko dejavnikov, vključno s tlakom, temperaturo, stopnjo izkoristka, dotočno slanostjo in pH vrednostjo.
(1) Učinek tlaka
Vhodni tlak membrane za reverzno osmozo neposredno vpliva na membranski pretok in hitrost razsoljevanja. Povečanje membranskega pretoka je linearno sorazmerno z vhodnim tlakom reverzne osmoze. Hitrost razsoljevanja je linearno sorazmerna z dovodnim tlakom, ko pa tlak doseže določeno vrednost, se krivulja spremembe hitrosti razsoljevanja ponavadi zravna in hitrost razsoljevanja se ne povečuje več.
(2) Vpliv temperature
Stopnja razsoljevanja se zmanjšuje z naraščanjem vhodne temperature reverzne osmoze. Vendar pa se pretok vode povečuje skoraj linearno. Glavni razlog je, da se z naraščanjem temperature viskoznost molekul vode zmanjša in difuzijska sposobnost postane močna, zato se pretok vode poveča. Z naraščanjem temperature se pospeši hitrost prehoda soli skozi membrano reverzne osmoze, zato se zmanjša stopnja razsoljevanja. Temperatura surove vode je pomemben referenčni indeks za načrtovanje sistema reverzne osmoze. Na primer, ko elektrarna doživlja tehnično prenovo inženirstva reverzne osmoze, se temperatura surove vode pri načrtovanju izračuna na 25 ℃, izračunani vhodni tlak pa je 1,6 MPa. Vendar pa je temperatura vode pri dejanskem delovanju sistema le 8 ℃, vhodni tlak pa je treba povečati na 2,0 MPa, da se zagotovi načrtovani pretok sladke vode. Posledično se poveča poraba energije pri delovanju sistema, skrajša se življenjska doba notranjega tesnilnega obroča membranske komponente naprave za reverzno osmozo in povečajo se stroški vzdrževanja opreme.
(3) Vpliv vsebnosti soli
Koncentracija soli v vodi je pomemben kazalnik, ki vpliva na osmotski tlak membrane, ta pa se povečuje z naraščanjem vsebnosti soli. Če vhodni tlak reverzne osmoze ostane nespremenjen, se vsebnost soli v vhodni vodi poveča. Ker povečanje osmotskega tlaka delno izravna vhodno silo, se pretok zmanjša in s tem tudi hitrost razsoljevanja.
(4) Vpliv stopnje okrevanja
Povečanje stopnje izkoristka sistema reverzne osmoze bo povzročilo večjo vsebnost soli v vhodni vodi membranskega elementa vzdolž smeri pretoka, kar bo povzročilo povečanje osmotskega tlaka. To bo izravnalo učinek vhodnega tlaka vode reverzne osmoze in s tem zmanjšalo pretok vode. Povečanje vsebnosti soli v vhodni vodi membranskega elementa vodi do povečanja vsebnosti soli v sladki vodi, s čimer se zmanjša stopnja razsoljevanja. Pri zasnovi sistema največja stopnja izkoristka sistema reverzne osmoze ni odvisna od omejitve osmotskega tlaka, temveč je pogosto odvisna od sestave in vsebnosti soli v surovi vodi, saj se bodo z izboljšanjem stopnje izkoristka mikrotopne soli, kot so kalcijev karbonat, kalcijev sulfat in silicij, med procesom koncentracije povečale.
(5) Vpliv pH vrednosti
Razpon pH, ki velja za različne vrste membranskih elementov, se zelo razlikuje. Na primer, pretok vode in hitrost razsoljevanja acetatne membrane sta običajno stabilna v območju pH vrednosti 4–8, močno pa se spreminjata v območju pH vrednosti pod 4 ali nad 8. Trenutno je velika večina membranskih materialov, ki se uporabljajo pri industrijski obdelavi vode, kompozitnih materialov, ki se prilagajajo širokemu območju pH vrednosti (vrednost pH je mogoče nadzorovati v območju od 3 do 10 pri neprekinjenem delovanju, pretok membrane in hitrost razsoljevanja pa sta v tem območju relativno stabilna).
Metoda predobdelave z membrano reverzne osmoze:
Membranska filtracija z reverzno osmozo se razlikuje od filtracije s filtrirnim slojem. Filtracija s filtrirnim slojem je popolna filtracija, torej surova voda prehaja skozi celotno plast filtra. Membranska filtracija z reverzno osmozo je metoda filtracije s prečnim tokom, kar pomeni, da del surove vode prehaja skozi membrano v navpični smeri. Pri tem membrana prestreže soli in različna onesnaževala, preostali del surove vode pa jih odnese, ko teče vzporedno s površino membrane, vendar onesnaževal ni mogoče v celoti odstraniti. Sčasoma bodo preostala onesnaževala poslabšala onesnaženje membranskega elementa. Višja kot je količina onesnaževal v surovi vodi in stopnja predelave, hitrejša je onesnaženost membrane.
1. Nadzor tehtnice
Ko se netopne soli v surovi vodi nenehno koncentrirajo v membranskem elementu in presegajo svojo mejo topnosti, se oborijo na površini membrane reverzne osmoze, kar imenujemo "nabiranje vodnega kamna". Ko je vir vode določen, se s povečanjem stopnje izkoristka sistema reverzne osmoze poveča tudi tveganje za nastanek vodnega kamna. Trenutno je običajno povečati stopnjo recikliranja zaradi pomanjkanja vode ali vplivov izpustov odpadne vode na okolje. V tem primeru so še posebej pomembni premišljeni ukrepi za nadzor nabiranja vodnega kamna. V sistemih reverzne osmoze so običajne ognjevzdržne soli CaCO3, CaSO4 in Si02, druge spojine, ki lahko povzročijo nastanek vodnega kamna, pa so CaF2, BaS04, SrS04 in Ca3(PO4)2. Običajna metoda zaviranja nabiranja vodnega kamna je dodajanje zaviralcev nabiranja vodnega kamna. V moji delavnici se uporabljata zaviralca nabiranja vodnega kamna Nalco PC191 in NP200 za Evropo in Ameriko.
2. Nadzor onesnaženja s koloidnimi in trdnimi delci
Koloidno in delčno onesnaženje lahko resno vpliva na delovanje elementov membrane za reverzno osmozo, na primer znatno zmanjša izpust sladke vode, včasih pa tudi zmanjša hitrost razsoljevanja. Začetni simptom koloidnega in delčnega onesnaženja je povečanje tlačne razlike med vhodom in izhodom komponent membrane za reverzno osmozo.
Najpogostejši način za presojo koloida in delcev vode v membranskih elementih reverzne osmoze je merjenje vrednosti SDI vode, včasih imenovane vrednost F (indeks onesnaženosti), ki je eden pomembnih kazalnikov za spremljanje delovanja sistema za predobdelavo reverzne osmoze.
SDI (indeks gostote mulja) je sprememba hitrosti filtracije vode na enoto časa, ki kaže na onesnaženost kakovosti vode. Količina koloida in delcev v vodi vpliva na velikost SDI. Vrednost SDI je mogoče določiti z instrumentom SDI.
3. Nadzor mikrobne kontaminacije membran
Mikroorganizmi v surovi vodi vključujejo predvsem bakterije, alge, glive, viruse in druge višje organizme. Med procesom reverzne osmoze se mikroorganizmi in raztopljena hranila v vodi nenehno koncentrirajo in obogatijo v membranskem elementu, kar postane idealno okolje in proces za nastanek biofilma. Biološka kontaminacija komponent membrane reverzne osmoze bo resno vplivala na delovanje sistema reverzne osmoze. Razlika v tlaku med vhodom in izhodom komponent reverzne osmoze se hitro poveča, kar povzroči zmanjšanje izkoristka vode membranskih komponent. Včasih pride do biološke kontaminacije na strani proizvodnje vode, kar povzroči kontaminacijo proizvedene vode. Na primer, pri vzdrževanju naprav za reverzno osmozo v nekaterih termoelektrarnah se na membranskih elementih in ceveh za sladko vodo nahaja zeleni mah, kar je tipično mikrobno onesnaženje.
Ko membranski element onesnažijo mikroorganizmi in nastane biofilm, je čiščenje membranskega elementa zelo težavno. Poleg tega biofilmi, ki niso popolnoma odstranjeni, povzročijo ponovno hitro rast mikroorganizmov. Zato je nadzor mikroorganizmov tudi ena najpomembnejših nalog predobdelave, zlasti za sisteme predobdelave z reverzno osmozo, ki kot vire vode uporabljajo morsko vodo, površinsko vodo in odpadno vodo.
Glavne metode za preprečevanje membranskih mikroorganizmov so: klor, mikrofiltracija ali ultrafiltracija, ozonska oksidacija, ultravijolična sterilizacija in dodajanje natrijevega bisulfita. Najpogosteje uporabljene metode v sistemih za čiščenje vode v termoelektrarnah so kloriranje, sterilizacija in ultrafiltracijska tehnologija čiščenja vode pred reverzno osmozo.
Kot sterilizacijsko sredstvo lahko klor hitro inaktivira številne patogene mikroorganizme. Učinkovitost klora je odvisna od koncentracije klora, pH-ja vode in časa stika. V inženirskih aplikacijah se preostali klor v vodi običajno nadzoruje na več kot 0,5–1,0 mg, reakcijski čas pa na 20–30 minut. Odmerek klora je treba določiti z odpravljanjem napak, saj organske snovi v vodi prav tako porabljajo klor. Klor se uporablja za sterilizacijo, najboljša praktična vrednost pH pa je 4–6.
Uporaba kloriranja v sistemih z morsko vodo se razlikuje od uporabe v brakični vodi. Običajno je v morski vodi približno 65 mg broma. Ko morsko vodo kemično obdelamo z vodikom, najprej reagira s hipoklorovodim kloridom in tvori hipobromovodim kloridom, tako da ima baktericidni učinek hipoklorovodim kloridom in ne hipoklorovodim kloridom, hipobromovodi klorid pa se pri višji vrednosti pH ne razgradi. Zato je učinek kloriranja boljši kot v brakični vodi.
Ker ima membranski element iz kompozitnega materiala določene zahteve glede preostalega klora v vodi, je po sterilizaciji s klorom potrebno izvesti redukcijsko obdelavo za dekloriranje.
4. Nadzor nad organskim onesnaženjem
Adsorpcija organskih snovi na površini membrane povzroči zmanjšanje membranskega pretoka, v hujših primerih pa povzroči nepopravljivo izgubo membranskega pretoka in vpliva na praktično življenjsko dobo membrane.
Pri površinski vodi je večina vode naravnih proizvodov, ki s kombiniranim postopkom čiščenja s koagulacijo, DC koagulacijsko filtracijo in filtracijo z aktivnim ogljem močno zmanjšajo organske snovi v vodi in tako izpolnijo zahteve za vodo z reverzno osmozo.
5. Nadzor polarizacije koncentracije
Med procesom reverzne osmoze včasih obstaja visok koncentracijski gradient med koncentrirano vodo na površini membrane in dotočno vodo, kar imenujemo koncentracijska polarizacija. Ko se pojavi ta pojav, se na površini membrane tvori plast z relativno visoko koncentracijo in relativno stabilno, tako imenovana "kritična plast", ki ovira učinkovito izvajanje procesa reverzne osmoze. To je zato, ker koncentracijska polarizacija poveča prepustni tlak raztopine na površini membrane, gonilna sila procesa reverzne osmoze pa se zmanjša, kar povzroči zmanjšanje izkoristka vode in hitrosti razsoljevanja. Ko je koncentracijska polarizacija močna, se bodo nekatere rahlo raztopljene soli oborile in odložile na površini membrane. Da bi se izognili koncentracijski polarizaciji, je učinkovita metoda, da se pretok koncentrirane vode vedno vzdržuje v turbulentnem stanju, torej se s povečanjem dovodnega pretoka poveča pretok koncentrirane vode, tako da se koncentracija mikroraztopljene soli na površini membrane zmanjša na najnižjo vrednost; Poleg tega je treba po izklopu naprave za čiščenje vode z reverzno osmozo pravočasno sprati koncentrirano vodo na strani nadomeščene koncentrirane vode.
opis2