Przemysłowa instalacja odwróconej osmozy: zasady, instrukcje instalacji, filtry i zasada działania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Przemysłowe instalacje odwróconej osmozy charakteryzują się wysokim stopniem oczyszczania wody i niskimi kosztami eksploatacji. Głównym elementem modułu roboczego jest blok membran, przez który przepływa płyn. Powstające nadciśnienie przyczynia się do procesu odwróconej osmozy – przepływu „rozpuszczalnika” (czystej wody) przez membranę. W przeciwieństwie do tradycyjnego odsalania chemicznego, ta technologia jest bardziej przyjazna dla środowiska, ponieważ nie wymaga stosowania agresywnych odczynników.

Miejsce docelowe

Przemysłowe instalacje odwróconej osmozy służą do oczyszczania wody z soli mineralnych w celu jej dalszego wykorzystania w celach przemysłowych, handlowych i domowych. Technologia ta jest bardzo obiecująca, ponieważ pozwala usunąć z cieczy bardzo małe cząsteczki - do 0,0001 mikrona (sole wapnia i magnezu, które wpływają na twardość wody, siarczany, azotany, cząsteczki barwnika).

Oczyszczanie wody tą metodą jest stosowane wobszary takie jak:

• zmniejszenie ilości soli w wodach wydobywanych z lokalnych źródeł naziemnych (źródła, rzeki, jeziora) i podziemnych;
• odsalanie wody morskiej (słonawej);
• przygotowanie rozwiązań dla procesów technologicznych;
• uzdatnianie wody do kotłowni i kotłowni;
• dokończenie oczyszczania ścieków w zamkniętym obiegu wody;
• dezynfekcja wody do celów medycznych;
• przemysł spożywczy - klarowanie, stabilizacja i zagęszczanie soków, napojów bezalkoholowych i win.

Najczęściej przemysłowe instalacje odwróconej osmozy są częścią dwustopniowych systemów oczyszczania. W pierwszym etapie ciecz poddawana jest filtracji mechanicznej, która usuwa większe cząstki.

Esencja technologii

Zasada działania instalacji odwróconej osmozy polega na tym, że oczyszczana ciecz przechodzi przez półprzepuszczalne membrany, które całkowicie lub częściowo zatrzymują cząsteczki. Przy bezpośredniej osmozie woda przepływa w kierunku roztworu. Jeżeli w pierwszej kompozycji zastosujemy ciśnienie powyżej wartości równowagi (osmotycznej), to woda popłynie w przeciwnym kierunku. Zapewnia to selektywność czyszczenia.

Wymagany poziom ciśnienia w instalacji filtra odwróconej osmozy zależy od stężenia soli (im wyższe, tym wyższe ciśnienie). Czyli przy mineralizacji 20-30 g/l jest to 5-10 MPa. Sprzęt czyszczący może wykorzystywać własne ciśnienieprzemysłowe instalacje wodociągowe lub podwyższone średnie ciśnienie (zastosowanie pomp). Rodzaj membrany wpływa na stopień czystości wody. Gdy zostanie zatkany, system traci swoją skuteczność, dlatego konieczne jest przeprowadzenie konserwacji tego urządzenia na czas.

Pakiet

Głównymi elementami przemysłowych instalacji odwróconej osmozy są:

• podstawa (stojak);
• filtr wstępny (sprzęt do uzdatniania wody);
• zespoły membranowe (ich liczba określana jest na podstawie wydajności jednego urządzenia i całej instalacji);
• pompy wysokociśnieniowe zapewniające niezbędną różnicę ciśnień;
• rurociągi z oprzyrządowaniem i zaworami;
• jednostka płucząca do czyszczenia membran;
• Elektryczna szafa sterownicza i sterowniki.

Nowoczesne jednostki mają konstrukcję modułową, co pozwala na końcowy montaż na miejscu z wybranymi specyfikacjami, które można modyfikować w razie potrzeby. Główną jednostką są zbiorniki ciśnieniowe z membranami do odwróconej osmozy. Dodatkowo instalacja systemu odwróconej osmozy może być wyposażona w następujące rodzaje sprzętu:

• system uzdatniania wody przed uzdatnianiem osmotycznym;
• pojemność czystej lub oryginalnej cieczy;
• system wysyłki.

Sprzęt może również zawierać system do hamowaniaosady soli (węglanów, siarczanów i fosforanów) na membranach, w tym pompa dozująca do podawania odczynników, czujniki poziomu, zawory i rurki. Instalacja pompy odwróconej osmozy odbywa się osobno. Montuje się go na zbiorniku odczynnika za pomocą wspornika, po czym montuje się przewód dolotowy odczynnika i czujnik poziomu w zbiorniku. To wyposażenie technologiczne pozwala przedłużyć żywotność membran i obniżyć koszty konserwacji. Do wody dodaje się antyskalant (inhibitor sedymentacji) w stężeniu 2-5 mg/l.

Zalecane schematy

Istnieje kilka opcji układu dla przemysłowych instalacji odwróconej osmozy, które są wybierane w zależności od właściwości wody źródłowej:

1. Oczyszczanie wody zmineralizowanej pochodzącej ze studni: filtr zgrubny (CSF) - jednostka odwróconej osmozy (ROO).
2. Oczyszczanie wody z dużą zawartością żelaza, zawiesin, wysokiej barwy: CSF - mechaniczne filtry zasypowe (poprzez warstwę obciążenia filtra) - sorpcyjne filtry oczyszczające - UOO.
3. Uzdatnianie wody o wysokiej mineralizacji: CSF - ultrafiltracja (zmiękczanie wody) - sorpcyjne filtry oczyszczające - UOO.

Kluczowe funkcje

Instalacje różnią się na kilka kluczowych sposobów:

• Czystość przepływu przez membranę (80-99,8%).
• Wielkość porów membrany osmotycznej (do usunięcia ciężkich cząstek organicznych nie są wymagane żadne bardzo drobne membrany).
• Wydajność.

Rodzaje membranmoduły

Następujące główne typy membran wyróżnia lokalizacja i wygląd:

• Rurowy. Membrana znajduje się wzdłuż wewnętrznej cylindrycznej powierzchni rury, przepływ oczyszczonej wody wypływa przez boczne otwory, a zawieszone cząstki osadzają się. Średnica rurek najczęściej zawiera się w przedziale 4-25 mm, umieszcza się je w obudowie równolegle lub szeregowo. Zaletami takiego schematu są duża prędkość przepływu (do 6 m/s), brak konieczności wstępnej filtracji dokładnej oraz łatwa konserwacja. Wady to duże wymiary i wysokie koszty przetwarzania.
• Włókno. Stosowane są puste włókna o średnicy 0,6-2 mm. Woda może płynąć zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. W niektórych modelach włókna są mocowane siatką z tkaniny. Te moduły membranowe wytrzymują ciśnienie zewnętrzne i wewnętrzne i mogą być regularnie płukane wstecznie. Systemy światłowodowe są używane głównie do ultrafiltracji, ponieważ otwory zatykają się dużymi cząsteczkami.
• Talerz. Membrany mocowane są w płycie mocującej, a sam moduł to kaseta z zestawem prostokątnych ramek. Są łatwe w montażu i czyszczeniu, ale zawiła i złożona konfiguracja bloku powoduje spadki ciśnienia i zmniejsza niezawodność sprzętu.
• Spirala. Membrany i odbiorniki oczyszczonej wody (permeatu) są owinięte kilkoma warstwami wokół centralnej rury kolektora. Takie moduły są najbardziej kompaktowe pod względemw porównaniu z innymi typami, ale bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia.

Membrany płaskie są najczęściej wykonane z folii z octanu celulozy lub poliamidu.

Zasada działania

Zasada działania przemysłowej instalacji odwróconej osmozy jest następująca:

1. Wstępne czyszczenie w filtrach wstępnych.
2. Woda jest dostarczana pompą wysokociśnieniową do modułu membranowego, gdzie jest dzielona na 2 strumienie - oczyszczoną ciecz i koncentrat o wysokim zasoleniu.
3. Wyjście oczyszczonej wody z jednostki odwróconej osmozy, pomiar jej przepływu, zbieranie jej do pojemnika.
4. Odprowadzenie koncentratu do kanalizacji lub skierowanie go do wlotu pompy (powtarzalny recykling oczyszczania).

W przypadku niedopuszczalnego wzrostu ciśnienia wstecznego aktywowany jest przekaźnik, który wyłącza instalację. To samo dzieje się, gdy zbiornik na wodę uzdatnioną (przełącznik poziomu) jest napełniony. Płukanie membrany rozpoczyna się automatycznie.

Przygotowanie wody

Technologia membran odwróconej osmozy zakłada prawie całkowity brak zanieczyszczeń mechanicznych w cieczy źródłowej. Oczyszczanie wody przemysłowej w tym przypadku jest nieefektywne, ponieważ podczas transportu wody przez rurociągi dostają się do niej obce cząstki. Dlatego system odwróconej osmozy musi zawierać filtry wstępne na wlocie do jednostki membranowej.

Taki sprzęt jest zwykle wykonany w wersji uniwersalnejkonstrukcja i składa się z co najmniej 3 rodzajów filtrów: zgrubnych i dokładnych, a także do zbierania substancji organicznych (filtry sorpcyjne). Dodatkowe opcje to systemy ultrafiltracji, usuwania żelaza i klarowania. Niezastosowanie tego urządzenia powoduje szybkie zatykanie się pracujących membran, zmniejszając wydajność procesu odwróconej osmozy.

Instalacja i uruchomienie

Zgodnie z instrukcją instalacji odwróconą osmozę należy zainstalować w pomieszczeniu. Jednostki te nie są przeznaczone do użytku na zewnątrz.

Prace instalacyjne prowadzone są w następującej kolejności:

• instalacja systemu odczynników;
• połączenie rurociągów do dostarczania wody surowej i odbioru wody uzdatnionej;
• programowanie sterownika (ustawienie maksymalnej dopuszczalnej wartości przewodności elektrycznej, temperatury wody, czasu trwania mycia membran przed cyklem pracy, odstępu czasu między ich czyszczeniem a innymi parametrami);
• Sprawdzenie pracy w trybie ręcznym (otwarcie źródła wody, kurki wylotu oczyszczonej cieczy i koncentratu, włączenie pompy wysokiego ciśnienia);
• przenieś urządzenie w tryb automatyczny.