- Avgasbehandling
- Slambehandling
- Vattenbehandling
- Bärbar vattenreningsbox av typ RO-system
- Omvänd osmos-system i rostfritt stål
- Containeriserade vattenreningssystem
- Avsaltningssystem för havsvatten
- UF vattenreningssystem
- NF vattenreningssystem
- EDI-vattenreningssystem etc.
- Flask-/hink-/påsevattenpåfyllningslinje
- MBR-avloppsreningssystem
- Omfattande vattenrening
0102030405
Industriellt omvänd osmossystem
Projektintroduktion
Principen för omvänd osmos-system
Vid en viss temperatur används ett semipermeabelt membran för att separera sötvattnet från saltlösningen. Sötvattnet rör sig till saltlösningen genom det semipermeabla membranet. När vätskenivån på saltlösningssidan av höger kammare stiger genereras ett visst tryck för att förhindra att sötvattnet från vänster kammare rör sig till saltlösningssidan, och slutligen uppnås jämvikt. Jämviktstrycket vid denna tidpunkt kallas lösningens osmotiska tryck, och detta fenomen kallas osmos. Om ett yttre tryck som överstiger det osmotiska trycket appliceras på saltlösningssidan av höger kammare, kommer vattnet i saltlösningen i höger kammare att röra sig till sötvattnet i vänster kammare genom det semipermeabla membranet, så att sötvattnet kan separeras från saltvattnet. Detta fenomen är motsatsen till permeabilitetsfenomenet, kallat omvänt permeabilitetsfenomen.
Således är grunden för avsaltningssystemet med omvänd osmos
(1) Den selektiva permeabiliteten hos ett semipermeabelt membran, det vill säga att det selektivt släpper igenom vatten men inte salt;
(2) Det yttre trycket i saltlösningskammaren är större än det osmotiska trycket i saltlösningskammaren och sötvattenskammaren, vilket ger drivkraften för vatten att röra sig från saltlösningskammaren till sötvattenskammaren. Typiska osmotiska tryck för vissa lösningar visas i tabellen nedan.
Det ovanstående semipermeabla membranet som används för att separera sötvatten från saltvatten kallas omvänd osmosmembran. Omvänd osmosmembran är mestadels tillverkat av polymermaterial. För närvarande är omvänd osmosmembran som används i värmekraftverk mestadels tillverkat av aromatiska polyamidkompositmaterial.
RO (Reverse Osmosis) omvänd osmosteknik är en membranseparations- och filtreringsteknik som drivs av tryckskillnader. Dess porstorlek är så liten som nanometer (1 nanometer = 10⁻⁶ meter). Under ett visst tryck kan H2O-molekyler passera genom RO-membranet. Oorganiska salter, tungmetalljoner, organiskt material, kolloider, bakterier, virus och andra föroreningar i källvattnet kan inte passera genom RO-membranet, så att det rena vattnet som kan passera och det koncentrerade vattnet som inte kan passera kan noggrant särskiljas.
I industriella tillämpningar använder omvända osmossystem specialutrustning för att underlätta omvänd osmosprocessen. Industriella omvända osmossystem är utformade för att behandla stora volymer vatten och används inom olika industrier, inklusive jordbruk, läkemedel och tillverkning. Utrustningen som används i dessa system är specifikt utformad för att säkerställa att omvänd osmosprocessen är effektiv och ändamålsenlig vid produktion av färskvatten från saltvattenkällor.
Omvänd osmos är en viktig teknik för avsaltning av havsvatten, vilket kan ge färskvatten till områden där vatten är knappt eller där traditionella vattenkällor är förorenade. I takt med att utrustning och teknik för omvänd osmos utvecklas förblir processen en viktig lösning på vattenbrist och kvalitetsproblem runt om i världen.
De viktigaste egenskaperna hos omvänd osmosmembran:
Riktnings- och separationsegenskaper för membranseparation
Praktiskt omvänd osmosmembran är ett asymmetriskt membran, det finns ett ytskikt och ett stödskikt, det har tydlig riktning och selektivitet. Den så kallade riktningsverkan innebär att membranytan placeras i högtryckssaltlösning för avsaltning, vilket ökar membranets vattenpermeabilitet och avsaltningshastigheten ökar också. När membranets stödskikt placeras i högtryckssaltlösning är avsaltningshastigheten nästan 0 med ökande tryck, men vattenpermeabiliteten ökar kraftigt. På grund av denna riktningsverkan kan den inte användas i omvänd riktning när den appliceras.
Separationsegenskaperna för omvänd osmos för joner och organiskt material i vatten är inte desamma, vilket kan sammanfattas enligt följande
(1) Organiskt material är lättare att separera än oorganiskt material
(2) Elektrolyter är lättare att separera än icke-elektrolyter. Elektrolyter med hög laddning är lättare att separera, och deras borttagningshastigheter är generellt i följande ordning. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - för elektrolyten gäller att ju större molekylen är, desto lättare att avlägsna.
(3) Borttagningshastigheten för oorganiska joner är relaterad till hydratet och radien för de hydratiserade jonerna i jonhydreringstillståndet. Ju större radien för den hydratiserade jonen är, desto lättare är det att avlägsna den. Ordningen för borttagningshastigheten är följande:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Separationsregler för polärt organiskt material:
Aldehyd > Alkohol > Amin > Syra, tertiär amin > Sekundär amin > Primär amin, citronsyra > Vinsyra > Äppelsyra > Mjölksyra > Ättiksyra
De senaste framstegen inom avgasrening representerar betydande framsteg när det gäller att hantera miljöutmaningar samtidigt som de ger företag möjligheter att blomstra på ett hållbart och miljövänligt sätt. Denna innovativa lösning kommer garanterat att ha en positiv inverkan inom områdena avgasrening och miljöskydd med sitt löfte om hög effektivitet, låga driftskostnader och noll sekundärföroreningar.
(5) Paraisomerer: tert- > Olika (iso-) > Zhong (sek-) > Ursprungliga (pri-)
(6) Natriumsaltseparationsförmågan hos organiskt material är god, medan fenol- och fenolradorganismerna uppvisar negativ separation. När vattenlösningar av polära eller opolära, dissocierade eller icke-dissocierade organiska lösta ämnen separeras av membran, bestämmer interaktionskrafterna mellan löst ämne, lösningsmedel och membran membranets selektiva permeabilitet. Dessa effekter inkluderar elektrostatisk kraft, vätebindningsbindningskraft, hydrofobicitet och elektronöverföring.
(7) Generellt sett har lösta ämnen liten inverkan på membranets fysikaliska egenskaper eller överföringsegenskaper. Endast fenol eller vissa lågmolekylära organiska föreningar får cellulosaacetat att expandera i vattenlösning. Närvaron av dessa komponenter kommer generellt att minska membranets vattenflöde, ibland mycket.
(8) Nitrat, perklorat, cyanid och tiocyanat har inte lika god avskiljningseffekt som klorid, och ammoniumsalt har inte lika god avskiljningseffekt som natriumsalt.
(9) De flesta komponenterna med en relativ molekylmassa större än 150, oavsett om de är elektrolyt eller icke-elektrolyt, kan enkelt avlägsnas.
Dessutom är separationsordningen för omvänd osmosmembran för aromatiska kolväten, cykloalkaner, alkaner och natriumklorid annorlunda.
(2) Högtryckspump
Vid drift av omvänd osmosmembran måste vatten skickas till det angivna trycket med en högtryckspump för att slutföra avsaltningsprocessen. För närvarande finns det centrifugal-, kolv- och skruvpumpar med hög tryck i värmekraftverk, bland vilka flerstegscentrifugalpumpen är den mest använda. Denna kan nå mer än 90 % och spara energi. Denna typ av pump kännetecknas av hög effektivitet.
(3) Omvänd osmos-ontologi
Omvänd osmos-kroppen är en kombinerad vattenreningsenhet som kombinerar och ansluter komponenterna i omvänd osmos-membranet med rör i ett visst arrangemang. Ett enda omvänd osmos-membran kallas ett membranelement. Ett antal sensorer i omvänd osmos-membranet är seriekopplade enligt vissa tekniska krav och monterade med ett enda omvänd osmos-membranskal för att bilda en membrankomponent.
1. Membranelement
Omvänd osmosmembranelement En grundenhet tillverkad av omvänd osmosmembran och stödmaterial med industriell användning. För närvarande används spolmembranelement huvudsakligen i värmekraftverk.
För närvarande producerar olika membrantillverkare en mängd olika membrankomponenter för olika användare i industrin. Membranelement som används i värmekraftverk kan grovt delas in i: membranelement för omvänd osmos för avsaltning av havsvatten med högt tryck; membranelement för omvänd avsaltning av bräckt vatten med lågt och ultralågt tryck; membranelement mot påväxt.
De grundläggande kraven för membranelement är:
A. Så hög filmpackningstäthet som möjligt.
B. Inte lätt att koncentrera polarisering
C. Stark föroreningsbekämpningsförmåga
D. Det är bekvämt att rengöra och byta ut membranet
E. Priset är billigt
2. Membranskal
Tryckkärlet som används för att ladda omvänd osmosmembranelement i omvänd osmoskroppsanordningen kallas membranhölje, även känt som "tryckkärl", tillverkningsenheten är Haide Energy, varje tryckkärl är cirka 7 meter långt.
Filmhöljet är vanligtvis tillverkat av epoxiglasfiberförstärkt plastduk, och den yttre borsten är epoxifärgad. Det finns också vissa tillverkare av produkter för filmhöljen i rostfritt stål. På grund av FRP:s starka korrosionsbeständighet väljer de flesta värmekraftverk FRP-filmhölje. Materialet i tryckkärlet är FRP.
De faktorer som påverkar prestandan hos ett vattenreningssystem med omvänd osmos:
För specifika systemförhållanden är vattenflöde och avsaltningshastighet egenskaper hos omvänd osmosmembran, och det finns många faktorer som påverkar vattenflödet och avsaltningshastigheten hos omvänd osmos, främst inklusive tryck, temperatur, återvinningshastighet, inkommande salthalt och pH-värde.
(1) Tryckeffekt
Inloppstrycket i ett membran för omvänd osmos påverkar direkt membranflödet och avsaltningshastigheten. Ökningen av membranflödet har ett linjärt samband med inloppstrycket vid omvänd osmos. Avsaltningshastigheten har ett linjärt samband med inloppstrycket, men när trycket når ett visst värde tenderar förändringskurvan för avsaltningshastigheten att vara platt och avsaltningshastigheten ökar inte längre.
(2) Temperatureffekt
Avsaltningshastigheten minskar med ökande inloppstemperatur vid omvänd osmos. Vattenflödet ökar dock nästan linjärt. Den främsta anledningen är att när temperaturen ökar minskar vattenmolekylernas viskositet och diffusionsförmågan är stark, vilket ökar vattenflödet. Med ökande temperatur accelereras saltets passage genom membranet för omvänd osmos, vilket minskar avsaltningshastigheten. Råvattentemperaturen är ett viktigt referensindex för design av omvänd osmos-system. Till exempel, när ett kraftverk genomgår teknisk omvandling av omvänd osmos-teknik, beräknas råvattnets vattentemperatur i konstruktionen enligt 25 ℃, och det beräknade inloppstrycket är 1,6 MPa. Vattentemperaturen i systemets faktiska drift är dock bara 8 ℃, och inloppstrycket måste ökas till 2,0 MPa för att säkerställa det dimensionerande flödet av färskvatten. Som ett resultat ökar energiförbrukningen för systemdriften, livslängden på den inre tätningsringen i membrankomponenten i omvänd osmosanordning förkortas och underhållsbehovet för utrustningen ökar.
(3) Saltinnehållets effekt
Saltkoncentrationen i vatten är ett viktigt index som påverkar membranets osmotiska tryck, och membranets osmotiska tryck ökar med ökande salthalt. Under förutsättning att inloppstrycket vid omvänd osmos förblir oförändrat ökar salthalten i inloppsvattnet. Eftersom ökningen av det osmotiska trycket kompenserar för en del av inloppskraften minskar flödet och avsaltningshastigheten minskar också.
(4) Återhämtningsgradens inverkan
Ökningen av återvinningsgraden i omvänd osmossystem leder till en högre salthalt i membranelementets inloppsvatten längs flödesriktningen, vilket resulterar i en ökning av det osmotiska trycket. Detta kompenserar den drivande effekten av inloppsvattentrycket vid omvänd osmos, vilket minskar vattenflödet. Ökningen av salthalten i membranelementets inloppsvatten leder till en ökning av salthalten i sötvattnet, vilket minskar avsaltningsgraden. I systemdesignen beror den maximala återvinningsgraden i ett omvänd osmossystem inte på begränsningen av det osmotiska trycket, utan ofta på saltsammansättningen och salthalten i råvattnet, eftersom mikrolösliga salter som kalciumkarbonat, kalciumsulfat och kisel kommer att skalas upp i koncentreringsprocessen med förbättringen av återvinningsgraden.
(5) pH-värdets inverkan
pH-intervallet som är tillämpligt för olika typer av membranelement varierar kraftigt. Till exempel tenderar vattenflödet och avsaltningshastigheten för acetatmembran att vara stabila i intervallet pH-värde 4-8, och påverkas kraftigt i intervallet pH-värde under 4 eller högre än 8. För närvarande är den stora majoriteten av membranmaterial som används i industriell vattenrening kompositmaterial, som anpassar sig till ett brett pH-värdesområde (pH-värdet kan kontrolleras i intervallet 3~10 vid kontinuerlig drift, och membranflödet och avsaltningshastigheten i detta område är relativt stabila.
Förbehandlingsmetod för omvänd osmosmembran:
Omvänd osmosmembranfiltrering skiljer sig från filterbäddsfiltrering. Filterbädden är en fullständig filtrering, det vill säga att råvattnet passerar genom hela filterlagret. Omvänd osmosmembranfiltrering är en korsflödesfiltreringsmetod, det vill säga att en del av vattnet i råvattnet passerar genom membranet i vertikal riktning med membranet. Vid denna tidpunkt fångas salter och olika föroreningar upp av membranet och förs ut av den återstående delen av råvattnet som strömmar parallellt med membranytan, men föroreningarna kan inte avlägsnas helt. Med tiden kommer de kvarvarande föroreningarna att göra membranelementets föroreningar allvarligare. Och ju högre råvattenföroreningarna och återvinningsgraden är, desto snabbare blir membranföroreningarna.
1. Skalkontroll
När de olösliga salterna i råvattnet kontinuerligt koncentreras i membranelementet och överskrider sin löslighetsgräns, kommer de att fällas ut på ytan av omvänd osmosmembran, vilket kallas "avlagring". När vattenkällan bestäms, ökar risken för avlagring i takt med att återvinningsgraden i omvänd osmos-systemet ökar. För närvarande är det vanligt att öka återvinningsgraden på grund av vattenbrist eller miljöpåverkan från avloppsvattenutsläpp. I detta fall är genomtänkta avlagringskontrollåtgärder särskilt viktiga. I omvänd osmos-system är de vanligaste eldfasta salterna CaCO3, CaSO4 och Si02, och andra föreningar som kan producera avlagringar är CaF2, BaS04, SrS04 och Ca3(PO4)2. Den vanliga metoden för avlagringshämmande medel är att tillsätta avlagringshämmare. De avlagringshämmare som används i min workshop är Nalco PC191 och Europe and America NP200.
2. Kontroll av kolloidal och fast partikelkontaminering
Kolloid- och partikelföroreningar kan allvarligt påverka prestandan hos omvänd osmos-membranelement, såsom en betydande minskning av färskvattenproduktionen, ibland även minskad avsaltningshastighet. Det första symptomet på kolloid- och partikelföroreningar är en ökning av tryckskillnaden mellan inloppet och utloppet hos omvänd osmos-membrankomponenter.
Det vanligaste sättet att bedöma vattenkolloiden och partiklarna i membranelement för omvänd osmos är att mäta vattnets SDI-värde, ibland kallat F-värde (föroreningsindex), vilket är en av de viktiga indikatorerna för att övervaka driften av ett förbehandlingssystem för omvänd osmos.
SDI (siltdensity index) är förändringen av vattnets filtreringshastighet per tidsenhet och indikerar föroreningen av vattenkvaliteten. Mängden kolloid och partiklar i vattnet påverkar SDI-storleken. SDI-värdet kan bestämmas med ett SDI-instrument.
3. Kontroll av mikrobiell kontaminering i membranet
Mikroorganismer i råvatten inkluderar huvudsakligen bakterier, alger, svampar, virus och andra högre organismer. I processen med omvänd osmos kommer mikroorganismer och upplösta näringsämnen i vattnet kontinuerligt att koncentreras och berikas i membranelementet, vilket blir en idealisk miljö och process för bildandet av biofilm. Den biologiska kontamineringen av membrankomponenterna i omvänd osmos kommer allvarligt att påverka prestandan hos omvänd osmos-systemet. Tryckskillnaden mellan inloppet och utloppet av omvänd osmos-komponenterna ökar snabbt, vilket resulterar i minskad vattenutbyte från membrankomponenterna. Ibland kan biologisk kontaminering uppstå på vattenproduktionssidan, vilket resulterar i kontaminering av produktvattnet. Till exempel, vid underhåll av omvänd osmos-anordningar i vissa värmekraftverk, finns grön mossa på membranelementen och färskvattenrören, vilket är en typisk mikrobiell förorening.
När membranelementet väl är kontaminerat av mikroorganismer och producerar biofilm är rengöringen av membranelementet mycket svår. Dessutom kommer biofilmer som inte avlägsnas helt att orsaka snabb tillväxt av mikroorganismer igen. Därför är bekämpning av mikroorganismer också en av de viktigaste uppgifterna vid förbehandling, särskilt för omvänd osmos-förbehandlingssystem som använder havsvatten, ytvatten och avloppsvatten som vattenkällor.
De viktigaste metoderna för att förhindra membranmikroorganismer är: klor, mikrofiltrering eller ultrafiltrering, ozonoxidation, ultraviolett sterilisering, tillsats av natriumbisulfit. De vanligaste metoderna i vattenreningssystem i värmekraftverk är klorering och ultrafiltrering av vattenreningsteknik före omvänd osmos.
Som steriliseringsmedel kan klor snabbt inaktivera många patogena mikroorganismer. Klorens effektivitet beror på klorkoncentrationen, vattnets pH och kontakttiden. I tekniska tillämpningar kontrolleras den kvarvarande kloren i vatten generellt till mer än 0,5~1,0 mg, och reaktionstiden kontrolleras till 20~30 minuter. Klordosen måste bestämmas genom felsökning, eftersom organiskt material i vatten också förbrukar klor. Klor används för sterilisering, och det bästa praktiska pH-värdet är 4~6.
Användningen av klorering i havsvattensystem skiljer sig från den i bräckt vatten. Vanligtvis finns det cirka 65 mg brom i havsvatten. När havsvatten kemiskt behandlas med väte reagerar det först med hypoklorsyrlighet för att bilda hypobromsyrlighet, så att dess bakteriedödande effekt är hypovätsyra snarare än hypoklorsyrlighet, och hypobromsyrlighet sönderfaller inte vid ett högre pH-värde. Därför är effekten av klorering bättre än i bräckt vatten.
Eftersom membranelementet i kompositmaterialet har vissa krav på kvarvarande klor i vattnet, är det nödvändigt att utföra dekloreringsreducerande behandling efter klorsterilisering.
4. Kontroll av organisk förorening
Adsorptionen av organiskt material på membranytan kommer att orsaka minskat membranflöde, och i allvarliga fall kommer det att orsaka irreversibel förlust av membranflöde och påverka membranets praktiska livslängd.
För ytvatten är det mesta vattnet naturprodukter. Genom koaguleringsrensning, DC-koaguleringsfiltrering och aktivt kolfiltrering i kombination kan man kraftigt minska mängden organiskt material i vattnet för att uppfylla kraven för omvänd osmosvatten.
5. Kontroll av koncentrationspolarisation
I omvänd osmos-processen finns det ibland en hög koncentrationsgradient mellan det koncentrerade vattnet på membranytan och det inkommande vattnet, vilket kallas koncentrationspolarisering. När detta fenomen inträffar bildas ett lager med relativt hög koncentration och relativt stabilt så kallat "kritiskt lager" på membranytan, vilket hindrar ett effektivt genomförande av omvänd osmosprocessen. Detta beror på att koncentrationspolariseringen ökar det lösningspermeabla trycket på membranytan, och drivkraften för omvänd osmosprocessen minskar, vilket resulterar i minskad vattenutbyte och avsaltningshastighet. När koncentrationspolariseringen är allvarlig kommer vissa lätt upplösta salter att fällas ut och avlagringar bildas på membranytan. För att undvika koncentrationspolarisering är den effektiva metoden att se till att flödet av koncentrerat vatten alltid bibehåller ett turbulent tillstånd, det vill säga genom att öka inloppsflödet för att öka flödeshastigheten för koncentrerat vatten, så att koncentrationen av mikroupplöst salt på membranytan reduceras till det lägsta värdet; Dessutom, efter att vattenreningsanordningen för omvänd osmos har stängts av, bör det koncentrerade vattnet på sidan av det utbytta koncentrerade vattnet sköljas i tid.
beskrivning2