Чтоочиститель обратного осмоса Статья ориентирована на людей, у которых мало или вообще нет опыта работы сочиститель обратного осмоса воды и попытаюсь объяснить основы простыми словами, что должно дать читателю лучшее общее пониманиеочиститель обратного осмоса водная технология и ее применение.

Пониманиеочиститель обратного осмоса

Очиститель обратного осмоса (РО) — это метод деминерализации на основе мембраны, используемый для отделения растворенных твердых веществ, таких как ионы, из раствора (большинство применений включают растворы на водной основе, что и является предметом данной работы). очиститель обратного осмосаМембраныв целом действуют как селективные барьеры, барьеры, которые позволяют некоторым видам (например, воде) избирательно проникать через них, избирательно удерживая другие растворенные вещества (например, ионы). На рисунке 1.1 показано, как селективность РО по сравнению со многими другими мембранными и традиционными методами фильтрации. Как показано на рисунке, РО предлагает самую тонкую фильтрацию, доступную в настоящее время, удаляя большинство растворенных твердых веществ, а также взвешенных твердых частиц. (Обратите внимание, что хотяРО мембраныудалит взвешенные твердые частицы, эти твердые частицы, если они присутствуют в питательной воде обратного осмоса, будут собираться на поверхности мембраны и загрязнять мембрану.

Рисунок 1.1 Мембранная селективность

Осмос

Осмос – это процесс где вода течет через полупроницаемая мембрана от раствора с низкой концентрацией растворенных веществ к раствору с высокой концентрацией растворенных веществ.

Представьте себе клетку, разделенную полупроницаемой мембраной на два отсека, как показано на рисунке 1.2. Эта мембрана пропускает через себя воду и некоторые ионы, но непроницаема для большинства растворенных твердых веществ. В одном отсеке ячейки находится раствор с высокой концентрацией растворенных твердых веществ, а в другом отсеке — раствор с низкой концентрацией растворенных твердых веществ. Осмос – это естественный процесс, при котором вода перетекает из отсека с низкой концентрацией растворенных твердых веществ в отсек с высокой концентрацией растворенных твердых веществ. Вода будет продолжать течь через мембрану до тех пор, пока концентрация не выровняется по обе стороны мембраны.

Рисунок 1.2 Блок-схема процесса осмоса

В состоянии равновесия концентрация растворенных веществ одинакова в обоих отсеках (рис. 1.2); нет больше чистого потока из одного отсека в другой. Однако в отсеке, который когда-то содержал раствор более высокой концентрации, теперь уровень воды выше, чем в другом отсеке.

Разница в высоте между двумя отсеками соответствует осмотическому давлению раствора, который теперь находится в равновесии.

Очиститель обратного осмоса

Очиститель обратного осмоса – это процесс обратного осмоса. В то время как осмос происходит естественным путем без затрат энергии, чтобы обратить вспять процесс осмоса, вам необходимо применить энергию к более соленому раствору. Мембрана очистителя обратного осмоса представляет собой полупроницаемую мембрану, которая пропускаетмолекулы водыно не большинство растворенных солей, органики, бактерий и пирогенов. Однако вам необходимо «протолкнуть» воду через мембрану очистителя обратного осмоса, применяя давление, превышающее естественное осмотическое давление, чтобы опреснять (деминерализовать или деионизировать) воду в процессе, пропуская чистую воду, удерживая при этом большинство загрязнений.

Рисунок 1.3 Блок-схема процесса обратного осмоса

Какочиститель обратного осмоса Работа?

Очиститель обратного осмоса это технология очистки воды с непрерывной работой, при которой для прохождения источника используется давление вода через мембрану, это олово и тем самым отделяют примеси от воды.

Очиститель обратного осмоса(РО) работаетпутем изменения принципа осмоса, естественной тенденции воды с растворенными солями течь через мембрану от более низкой концентрации соли к более высокой. Этот процесс встречается во всей природе. Растения используют его для поглощения воды и питательных веществ из почвы. У людей и других животных почки используют осмос для поглощения воды из крови.

Принцип очистки обратного осмоса обращает этот процесс вспять. Всистема обратного осмосаДавление – обычно создаваемое насосом – используется для преодоления естественного осмотического давления, проталкивая питательную воду с содержанием растворенных солей и других примесей через сложную полупроницаемую мембрану, которая удаляет высокий процент примесей. Продуктом этого процесса является вода высокой степени очистки.

Отброшенные соли и примеси концентрируются и собираются над мембраной и передаются из системы в дренаж или в другие процессы. Таким образом, при типичном коммерческом или промышленном применении очищается 75% питательной воды. В приложениях, где важна экономия воды, 85% питательной воды используется дистиллированная вода.

В системе обратного осмоса используется перекрестная фильтрация, при которой раствор проходит через фильтр с двумя выходами: отфильтрованная вода идет в одну сторону, а загрязненная вода - в другую. Таким образом, чтобы избежать накопления загрязнений, фильтрация с поперечным потоком позволяет воде сметать накопленные загрязнения и обеспечивает достаточную турбулентность, чтобы поддерживать поверхность мембраны чистой.

Что делают загрязняющие веществаочиститель обратного осмоса (РО) Удалить?

• Очиститель обратного осмоса Системы обладают очень высокой эффективностью в удалении простейших (например, Криптоспоридии, Лямблии);

• Системы РО обладают очень высокой эффективностью в удалении бактерий (например, Кампилобактер, Сальмонелла, Шигелла, E. палочка);

• Очиститель обратного осмоса Системы обладают очень высокой эффективностью в удалении вирусов (например, кишечных, гепатита А, норовирусов, ротавирусов);

• Системы осмоса удалят распространенные химические загрязнения (ионы металлов, водные соли), включая натрий, хлорид, медь, хром и свинец; может снизить содержание мышьяка, фторида, радия, сульфата, кальция, магния, калия, нитратов и фосфора.

  
  

Расчеты производительности и конструкции дляочиститель обратного осмоса (РО) Системы

Когда мы проектируем очиститель обратного осмоса система во-первых, мы должны знать источник воды, отчет об анализе воды и применение. Поскольку эти три проблемы важны для выбора материала, применение давления и поток. Между тем, после получения этой информации, чтобы точно измерить производительность системы обратного осмоса. очистка воды вам нужны как минимум следующие параметры работы для водоснабжение:

· Давление подачи

· Давление пермеата

· Концентрировать давление

· Проводимость питания

· Проводимость пермеата

· Поток корма

· Поток пермеата

· Температура

Восстановление

Восстановление (иногда называемое «конверсией») — это термин, используемый для описания того, какой объемный процент поступающей воды «восстанавливается» в виде пермеата. Как правило, степень восстановления системы обратного осмоса варьируется от 50% до 85%, при этом большинство систем рассчитано на 75% восстановления. (Коэффициент извлечения отдельных спирально-навитых мембранных модулей варьируется примерно от 10% до 15%. Коэффициент восстановления системы, равный 75%, означает, что на каждые 100 галлонов притока в минуту 75 галлонов в минуту станут пермеатом по меревода обратного осмоса и 25 галлонов в минуту останутся в виде концентрата, это концентрированный раствор.

Восстановление рассчитывается по следующему уравнению:

% извлечения = (поток пермеата / поток сырья) * 100

При извлечении 75% объем концентрата составляет одну четверть объема входящего потока. Если предположить, что мембрана удерживает все растворенные твердые вещества, то они будут содержаться в одной четверти объема поступающей воды. Следовательно, концентрация удерживаемых растворенных твердых веществ будет в четыре раза выше концентрации входящего потока (поскольку не все растворенные твердые вещества удерживаются мембраной, это остается лишь приблизительным). Это называется «коэффициентом концентрации». При извлечении 50% объем концентрата будет составлять половину объема поступающей воды. В этом случае растворенные твердые вещества будут концентрироваться в два раза, поэтому коэффициент концентрации будет равен 2. В таблице показан коэффициент концентрации как функция извлечения. Понимание концентрации отбросов важно, поскольку концентрированная сторона мембраны — это область, где соответственно происходит загрязнение и накипь.

Отказ

Отторжение — это термин, используемый для описания того, какой процент влияющих видов остается в мембране. Например, 98%-ное удаление кремнезема означает, что мембрана будет удерживать 98% поступающего кремнезема. Это также означает, что 2% поступающего кремнезема пройдет через мембрану в пермеат (так называемый «солевой проход»).

Отторжение данного вида рассчитывается по следующему уравнению:

% отклонения = [(См. – КП)/ См.] * 100
См. = входящая концентрация конкретного компонента
КП = концентрация определенного компонента в пермеате

Прохождение соли %

Это просто обратная реакция отторжения соли, описанная в предыдущем уравнении. Итак, это количество солей, выраженное в процентах, которые проходят через систему обратного осмоса. Таким образом, чем ниже проход для соли, тем лучше работает система. Высокий уровень прохождения соли может означать, что мембраны требуют очистки или замены.

Прохождение соли % = (1 – Отторжение соли %)

Поток

Поток определяется как объемный расход жидкости через заданную область. В случае РО жидкостью является вода, а площадь равна площади мембраны. На языке РО поток выражается в галлонах воды на квадратный фут площади мембраны в день (gfd). Таким образом, поток воды через мембрану обратного осмоса пропорционален чистой движущей силе давления, приложенной к воде.

J=K(ΔP-ΔP)

где:

J = поток воды

K = коэффициент переноса воды = проницаемость / толщина активного слоя мембраны

ΔP = перепад давления на мембране

ΔΠ = разница осмотического давления на мембране

Концентрационная поляризация

Проще говоря, поток воды через мембрану обратного осмоса аналогичен потоку воды через трубу (рис. 1.4). Итак, течение в объёмном растворе является конвективным, а течение в пограничном слое — диффузионным и перпендикулярно конвективному течению объёмного раствора. Соответственно, конвективное течение в пограничном слое отсутствует.

Рисунок 1.4 Гидравлический пограничный слой, образующийся при движении жидкости в трубе.

Таким образом, чем медленнее скорость воды по трубе, тем толще становится пограничный слой. Теперь рассмотрим течение по поверхности мембраны. Образуется тот же пограничный слой, что и при течении по трубе. Однако в мембранной системе, поскольку существует чистый поток через мембрану, существует конвективный поток к мембране, но только диффузионный поток от мембраны. Поскольку диффузия ниже, чем конвекция, растворенные вещества, отбрасываемые мембраной, имеют тенденцию накапливаться на поверхности и в пограничном слое. Таким образом, концентрация растворенных веществ на поверхности мембраны выше, чем в объеме раствора.

Очиститель обратного осмоса (РО) Система: понимание разницы между проходами и этапами вочиститель обратного осмоса (РО) Система

Термины «стадия» и «проход» часто ошибочно принимают за одно и то же в системе РО и могут сбить с толку терминологию оператора РО. Важно понимать разницу между 1- и 2-ступенчатым РО и 1- и 2-проходным РО.

Рисунок 1.5 1-ступенчатая система обратного осмоса

Массивы

Сосредоточив внимание на мембранных модулях со спиральной намоткой, как на наиболее распространенном типе мембранных модулей, используемых сегодня в промышленности, матрица обратного осмоса, или «полоз», или «поезд», состоит из ряда сосудов под давлением, расположенных по определенной схеме. На рис. 1.6 показана группа из трех сосудов под давлением соответственно.

Рисунок 1.6 2-ступенчатая система обратного осмоса

Сосуды под давлением разделены на 2 комплекта: 2 сосуда под давлением расположены параллельно, за которыми следует 1 одиночный сосуд под давлением. Два комплекта сосудов под давлением расположены последовательно. Каждый набор сосудов под давлением, подключенных параллельно (даже если сосуд только 1), называется ЭТАПОМ.

Система обратного осмоса, показанная на рисунке 1.6, называется двухступенчатой ​​решеткой или решеткой 2:1, что указывает на то, что имеется 2 ступени (двумя цифрами), причем первая ступень имеет 2 сосуда под давлением, а вторая ступень имеет 1 сосуд под давлением. Массив 10:5 будет иметь 2 ступени; первая ступень будет иметь 10 сосудов под давлением, а вторая ступень будет иметь 5 сосудов под давлением. Группа 4:2:1 будет иметь 3 ступени: 4 сосуда под давлением на первой ступени, 2 сосуда под давлением на второй ступени и 1 сосуд под давлением на третьей ступени.

Перерабатывать

На рис. 5.6 показана установка обратного осмоса с рециркуляцией концентрата. Рециркуляция концентрата обычно используется в небольших системах обратного осмоса, где скорость поперечного потока недостаточно высока для обеспечения хорошей очистки поверхности мембраны. Возврат части концентрата в подачу увеличивает скорость поперечного потока и снижает извлечение отдельных модулей, тем самым снижая риск загрязнения.

Рисунок 1.7. Массив «два на один» с рециркуляцией концентрата.

Рециркуляция также имеет некоторые недостатки:

· Снижение общего качества продукции. Это связано с тем, что к притоку с более низкой концентрацией добавляются отходы с относительно высокой концентрацией.

· Повышенные требования к питающему насосу, поскольку питательный насос обратного осмоса теперь должен создавать давление как в входящем потоке, так и в рециркулируемом отброшенном потоке. В результате питательный насос обратного осмоса должен быть больше, что может означать более высокий капитал для системы обратного осмоса.

· Более высокое потребление энергии, опять же из-за того, что отбракованные и входящие потоки собираются вместе и требуют повторного повышения давления. Это приводит к увеличению эксплуатационных расходов на систему.

Двойной пропуск

Двойной проход (или двухпроходной) относится к дальнейшей очистке пермеата из одного РО путем пропускания его через другой РО. Первый РО, как описано в главе 5.1, будет первым проходом. Пермеат после первого прохода затем направляется в другой РО, известный как РО второго прохода. РО второго прохода «полирует» продукт РО первого прохода для получения воды более высокого качества.

Рисунок 1.8 Двухпроходной обратный осмос

На рис. 1.8 показана двухпроходная система обратного осмоса. Принципы проектирования для второго прохода в целом такие же, как и для первого прохода. Однако из-за низкой концентрации растворенных и взвешенных веществ в притоке второго прохода потоки притока и концентрата могут быть выше и ниже соответственно, чем для системы обратного осмоса первого прохода.

Предварительная обработкаочиститель обратного осмоса

Производительность и успешная работа системы обратного осмоса напрямую зависит от качества воды, подаваемой в систему обратного осмоса. Природа компонентов питательной воды может влиять на характеристики мембраны, вызывая образование накипи, загрязнение или деградацию мембраны.

Качество воды Прежде чем подавать воду на полупроницаемые обратноосмотические мембраны, важно, чтобы предварительная обработка эффективна для уменьшения загрязнения мембраны, образования накипи или проблем с деградацией.

Взвешенные вещества

Взвешенные твердые вещества обычно измеряются по мутности. Мутность измеряет светорассеивающую способность частиц в воде. Рекомендации по качеству воды требуют, чтобы мутность поступающей воды составляла менее 1 нефелометрической единицы мутности (НТУ), что также является гарантийным требованием производителей мембран. Превышение 1 НТУ приведет к аннулированию гарантии на мембрану. Чем ниже мутность, тем меньше вероятность загрязнения мембран взвешенными твердыми частицами. Передовые методы обратного осмоса требуют, чтобы мутность питательной воды была менее 0,5 НТУ.

Микробы

Микробиологическое загрязнение мембран обратного осмоса является серьезной проблемой. Бактериальные колонии будут расти практически в любом месте мембранного модуля, где есть благоприятные условия. Концентрационная поляризация обеспечивает среду вблизи поверхности мембраны, обогащенную питательными веществами для микробов. Колонии-сателлиты могут отделиться и начать расти в другом месте мембранного модуля, увеличивая площадь поверхности мембраны, покрытой микробами и связанной с ними биопленкой. Микробное загрязнение снизит производительность мембраны, увеличит рабочее давление и увеличит перепад давления.

Органика

Органические вещества адсорбируются на поверхности мембраны, что приводит к потере потока, которая в некоторых случаях может быть постоянной.4 Адсорбция благоприятствует при рН менее 9 и когда органические соединения заряжены положительно. Особую опасность представляют эмульгированные органические вещества, которые могут образовывать органическую пленку на поверхности мембраны. Органические загрязнения усугубляют микробное загрязнение, поскольку многие органические вещества являются питательными веществами для микробов. Рекомендуется, чтобы концентрация органических веществ, измеренная по общему органическому углероду (ТОС), была менее 3 частей на миллион, чтобы свести к минимуму возможность загрязнения. Органическое загрязнение мембраны снижает производительность мембраны.

Цвет

Цвет также адсорбируется на поверхности мембраны обратного осмоса. Цвет обычно состоит из встречающихся в природе гуминовых веществ, которые образуются при гниении органических веществ, таких как листья. Гуминовые вещества сами по себе состоят из трех различных типов органических соединений. Гуминовая кислота — это цвет, который выпадает в осадок при подкислении; эти органические вещества имеют цвет от темно-коричневого до черного. Фульвокислота не выпадает в осадок при подкислении; эти вещества имеют цвет от желтого до желто-коричневого. Наконец, гумин не растворяется при любом рН и имеет черный цвет.

Металлы

Мембраны обратного осмоса легко загрязняются осажденными металлами, включая железо, марганец и алюминий. Растворимое железо и марганец (и кобальт, присутствующие в некоторых растворах бисульфита, используемых для дехлорирования) также представляют собой проблему для мембран обратного осмоса. Эти металлы будут катализировать окисление мембраны обратного осмоса, что приведет к ее разрушению. Снижая рН и уменьшая концентрацию кислорода, можно переносить более высокие концентрации растворимого железа. Металлические загрязнения увеличивают перепад давления и снижают производительность. Окисление мембраны растворимыми металлами приведет к снижению отторжения солей и повышению производительности.

Сероводород

Сероводород обычно содержится в колодезной воде, лишенной кислорода. Это соединение легко окисляется и выделяет элементарную серу, которая очень липкая и приводит к необратимому загрязнению мембран обратного осмоса. Также могут образовываться сульфиды металлов, которые могут выпадать в осадок. Отложения могут быть угольно-черными или пастообразно-серыми. Загрязнение элементарной серой или сульфидами металлов приведет к уменьшению потока и увеличению прохождения соли.

Кремнезем

Кремнезем, как нерастворимые силикаты, так и растворимый или «реактивный» кремнезем, может вызвать проблемы в системе обратного осмоса. Нерастворимые силикаты образуются при осаждении кремнезема. В присутствии железа и алюминия силикаты этих металлов могут образовываться быстро и при концентрации кремнезема ниже насыщения. Насыщение растворимым кремнеземом зависит от температуры и рН. Кремнезем более растворим при более высокой температуре и при рН ниже 7,0 и выше 7,8.

Растворимый кремнезем часто ограничивает восстановление системы обратного осмоса из-за возможности образования накипи и сложности удаления кремнезема с мембран. Доступны кремнеземные антискаланты, которые могут обрабатывать до 200 частей на миллион диоксида кремния (в зависимости от условий и производителя антискаланта).

Карбонат кальция

Отложения карбоната кальция, пожалуй, наиболее распространенный тип проблемы, за исключением, возможно, микробного загрязнения, с которым сталкиваются мембраны обратного осмоса. К счастью, его довольно легко обнаружить и устранить. По сути, если ионное произведение (ИП) карбоната кальция в отходах РО превышает константу растворимости (Ксп) в условиях отбраковки, то образуется накипь карбоната кальция. Если ИП &лт; Ксп, масштабирование маловероятно.

Следы металлов – барий и стронций

Барий и стронций образуют труднорастворимые сульфатные отложения. Фактически барий наименее растворим из всех сульфатов щелочноземельных металлов. Он может действовать как катализатор образования отложений сульфатов стронция и кальция. Анализ ионного продукта с константами растворимости сульфатов бария и стронция необходим для определения возможности образования отложений с этими частицами. Если ионное произведение (ИП) сульфата бария превышает константу растворимости, образуется накипь. Отметим, что в случае сульфата стронция, если ИП>Вероятно масштабирование 0,8Ksp. Однако индукционный период (время, необходимое для образования накипи) для этих отложений на основе сульфата длиннее, чем для отложений карбоната кальция.

Барий и стронций можно снизить в питательной воде обратного осмоса с помощью умягчения натрия. Антискалант можно использовать для контроля или предотвращения образования накипи без снижения концентрации любого из видов.

хлор

Полиамидные композитные мембраны очень чувствительны к свободному хлору (напомним из главы 4.2.1, что мембраны из ацетата целлюлозы могут непрерывно выдерживать содержание свободного хлора в концентрации до 1 ppm). Деградация полиамидной композитной мембраны происходит почти сразу после воздействия и может привести к значительному снижению отторжения после 200 и 1000 часов воздействия свободного хлора (другими словами, после 200-1000 часов воздействия свободного хлора в концентрации 1 ppm). Скорость деградации зависит от двух важных факторов:

1) деградация происходит быстрее при высоком рН, чем при нейтральном или низком рН,
2) присутствие переходных металлов, таких как железо, будет катализировать окисление мембраны.

Механизм деградации заключается в потере сшивки полимера. Это приводит к растворению полимера мембраны, подобно нейлоновому чулку при воздействии хлорного отбеливателя. Повреждения необратимы и будут продолжаться до тех пор, пока мембрана подвергается воздействию окислителя.

Решения для предварительной обработки

Мультимедийные напорные фильтры

Мультимедийные напорные фильтры предназначены для снижения мутности и коллоидов (измеренных по СОИ) в воде. Эти фильтры могут удалять частицы размером примерно до 10 микрон. Если в поток, входящий в фильтр, добавить коагулянт, иногда можно добиться уменьшения частиц до 1-2 микрон. Типичная эффективность удаления мультимедийных напорных фильтров составляет около 50% частиц размером от 10 до 15 микрон. Мутность входящего потока при предварительной очистке обратного осмоса ограничивается примерно 10 НТУ. При мутности более 10 НТУ эти фильтры могут подвергаться обратной промывке слишком часто, чтобы обеспечить стабильное качество сточных вод при разумной продолжительности пробега.

Мультимедийные напорные фильтры содержат градуированные слои антрацита, песка и граната. На рис. 1.9 показано сечение мультимедийного фильтра. Мелкий материал граната плотнее, чем крупный материал антрацита. Между каждым из слоев нет дискретной границы; происходит постепенный переход от одной плотности и грубости материала к другой. В противном случае на каждой границе раздела будет происходить скопление частиц. Частицы впоследствии удаляются через фильтр с использованием физического улавливания. Более крупные частицы удаляются сверху через антрацит, а более мелкие частицы впоследствии удаляются через песок и гранат. Мультимедийные фильтры обеспечивают более тонкую фильтрацию, чем фильтры с двойным фильтрующим материалом (антрацит и песок), благодаря относительно мелкой природе граната.

Угольные фильтры

Фильтры с активированным углем используются для снижения концентрации органических веществ в питательной воде обратного осмоса. Эти фильтры также используются для удаления окислителей, таких как свободный хлор, из Питательная вода РО.

Активированный уголь получают из природных материалов, таких как битуминозный уголь, бурый уголь, древесина, фруктовые косточки, кости и скорлупа кокосовых орехов, и это лишь некоторые из них. Сырье обжигается в среде с низким содержанием кислорода для образования угля, который затем активируется паром, углекислым газом или кислородом. Для большинства промышленных применений используется битуминозный углерод. Это связано с меньшим размером пор, большей площадью поверхности и более высокой плотностью, чем у других форм углерода, что придает битуминозному углероду более высокую способность к хлору. Углерод также может иметь одну из трех форм: порошкообразный (ПКК), экструдированный блок (КБ) и гранулированный (ПКК).

В большинстве промышленных применений используется ПКК, поскольку это самая низкая стоимость из трех типов углеродных сред, и этот тип углерода можно использовать повторно.

Весь углерод характеризуется большой площадью поверхности. Грамм углерода может иметь площадь поверхности более 500 м2, при этом можно достичь 1500 м2. Большая площадь поверхности необходима для снижения содержания органических веществ и хлора в течение разумного времени пребывания.

Железные фильтры

Многие колодезные воды содержат растворимое железо, марганец и сероводород, которые окисляются в присутствии кислорода или хлора с образованием нерастворимых гидроксидов и элементарной серы, которые загрязняют мембраны обратного осмоса (в случае элементарной серы загрязнение необратимо).

Диоксид марганца используется для окисления и фильтрации окисленных металлов. В частности, марганцевый зеленый песок и его альтернативы, такие как БИРМ (иногда называемый средой для более эффективного удаления железа) и Филокс, представляют собой три типа сред, содержащих диоксид марганца, которые используются для окисления и фильтрации железа, марганца и т.п. (БИРМ является зарегистрированной торговой маркой Клак Корпорация). , Виндзор, Висконсин). Филокс содержит больше всего диоксида марганца и имеет самый длительный срок службы из трех сред.

Смягчители натрия

Натриевые умягчители используются для очистки поступающей воды обратного осмоса для удаления растворимых жесткостей (кальций, магний, барий и стронций), которые могут образовывать накипь на мембранах обратного осмоса. Цеолиты, которые когда-то назывались умягчителями на основе цеолита натрия, были заменены гранулами синтетической пластиковой смолы. Для натриевых умягчителей эти гранулы смолы представляют собой сильнокислотную катионную полистирольную смолу (САК) в натриевой форме. Активной группой является бензолсульфоновая кислота в натриевой форме, а не в форме свободной кислоты.

Фильтры из отработанной смолы

Отработанная или отработанная смола иногда использовалась для фильтрации поступающей воды обратного осмоса. Эти фильтры предназначены для удаления ила и снижения СОИ из поверхностных источников воды.

Ультрафиолетовое облучение

Ультрафиолетовое (УФ) облучение используется для уничтожения бактерий и снижения содержания органических соединений (измеряется как ТОС), а также для разрушения хлора и хлораминов. Этот метод предполагает пропускание воды через УФ-лампу, излучающую энергию определенной длины волны.

Бактериям требуется доза радиации, эквивалентная примерно 10 000–30 000 микроватт-секунд/квадратный сантиметр. Этого можно достичь, используя длину волны 254 нанометра. Эта длина волны изменяет ДНК микробов, лишая их возможности размножаться, что приводит к их смерти.

Химическая предварительная обработка

Химическая предварительная обработка фокусируется на бактериях, окалине жесткости и окислителях. Химические вещества используются для удаления, уничтожения, ингибирования или химического сокращения этих видов.

Химические окислители для дезинфекцииочиститель обратного осмоса Системы

Химические окислители, используемые для дезинфекции систем обратного осмоса, включают перекись водорода (перекись), галогены и озон. Хотя галогены (и особенно хлор) являются наиболее популярными окислителями, используемыми в сочетании с предварительной очисткой РО, они не обладают самым высоким окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП). Как видно из таблицы, озон и перекись обладают почти в два раза большей ОВП или дезинфицирующей способностью, чем хлор.

Несмотря на относительно низкий ОЙ, хлор является наиболее часто используемым дезинфицирующим средством при предварительной очистке соленой воды при обратном осмосении из-за его простоты использования и способности обеспечивать остаточную дезинфекцию (для опреснения морской воды с использованием обратного осмоса преимущественно используется бром (как ХОБр), поскольку высокое содержание брома концентрация в типичной морской воде привела бы к быстрому образованию бромноватистой кислоты, если бы использовалась хлорноватиистая кислота).

Антискаланты

Секвестрирующие агенты (также известные как ингибиторы накипи или антискаланты) используются для минимизации возможности образования накипи на поверхности мембраны обратного осмоса. Антискаланты действуют одним из трех методов:

· Пороговое ингибирование – способность удерживать перенасыщенные соли в растворе.

· Модификация кристаллов – способность изменять форму кристаллов, в результате чего образуются мягкие, неклеящиеся чешуйки.

· Дисперсия – способность придавать кристаллу крайне отрицательный заряд, тем самым удерживая их отдельно и предотвращая распространение.

Противообрастающий

Загрязнение происходит, когда загрязнения накапливаются на поверхности мембраны, эффективно закупоривая мембрану. В муниципальной питательной воде содержится множество примесей, которые незаметны для человеческого глаза и безвредны для потребления человеком, но достаточно велики, чтобы быстро загрязнить (или закупорить) систему обратного осмоса. Загрязнение обычно происходит в передней части системы обратного осмоса и приводит к более высокому перепаду давления в системе обратного осмоса и более низкому потоку пермеата. Это приводит к более высоким эксплуатационным расходам и, в конечном итоге, к необходимости очистки или замены мембран обратного осмоса. Загрязнение в некоторой степени произойдет в конечном итоге, учитывая чрезвычайно мелкий размер пор мембраны обратного осмоса, независимо от того, насколько эффективен ваш график предварительной обработки и очистки. Однако, установив надлежащую предварительную обработку, вы сведете к минимуму необходимость регулярно решать проблемы, связанные с загрязнением очищенной воды.

Загрязнение может быть вызвано следующими причинами:

· Твердые или коллоидные вещества (грязь, ил, глина и т. д.)

· Органические вещества (гуминовые/фульвокислоты и т. д.)

· Микроорганизмы (бактерии и т.п.). Бактерии представляют собой одну из наиболее распространенных проблем загрязнения, поскольку используемые сегодня мембраны обратного осмоса не переносят дезинфицирующее средство, такое как хлор, и поэтому микроорганизмы часто способны процветать и размножаться на поверхности мембраны. Они могут образовывать биопленки, которые покрывают поверхность мембраны и приводят к сильному загрязнению.

· Прорыв фильтрующего материала перед установкой обратного осмоса. Угольные слои ПКК и слои умягчителя могут привести к утечке под дренажем, и если не установлена ​​адекватная постфильтрация, среда может загрязнить систему обратного осмоса.

Метабисульфит натрия

Дехлорирование питательной воды для полиамидных композитных мембран необходимо, поскольку полимер полиамидной мембраны не переносит никаких окислителей. Варианты дехлорирования включают активированный уголь, химическую подачу метабисульфита натрия и УФ-излучение. Как описано ранее, углерод имеет свои собственные трудности, а УФ-излучение может быть капиталоемким. Метабисульфит натрия является наиболее часто используемым методом дехлорирования поступающей воды обратного осмоса.

Очиститель обратного осмоса Полозья

Установка обратного осмоса включает в себя сосуды под давлением, в которых содержатся мембранные модули. Скидки также обычно включают в себя картриджные фильтры в корпусе или корпусах и подающем насосе обратного осмоса, хотя существуют комбинации только с сосудами под давлением или с сосудами под давлением с картриджными фильтрами. Наконец, на салазках расположены приборы и органы управления системой. На рисунке показана установка обратного осмоса с этими компонентами.

На рисунке показана подробная блок-схема процесса (ПФД) для системы обратного осмоса с массивом 2:1. На рисунке показаны основные компоненты системы обратного осмоса, включая контрольно-измерительные приборы, управляющие переключатели и клапаны.

Компоненты системы РО, обсуждаемые в этой главе, включают:

· Картриджные фильтры

· Подающие (подкачивающие) насосы РО

· Сосуды под давлением

· Распределительные материалы для строительства

· Инструментарий

· Элементы управления

· Сбор и управление данными

· Рама для обратного осмоса

· Вспомогательное оборудование

Картриджные фильтры

Картриджные фильтры обычно используются для непосредственной предварительной очистки поступающей воды непосредственно перед мембранами обратного осмоса. Картриджные фильтры предназначены для предотвращения попадания смолы и сред, которые могли попасть из расположенных выше умягчителей и фильтров, в питательный насос обратного осмоса и повреждения рабочего колеса, а также для достижения мембранных модулей обратного осмоса и блокировки каналов подачи. Они также предназначены для удаления макрочастиц, которые могут физически истирать или проникать в тонкий слой мембраны. Картриджные фильтры не предназначены для массового удаления взвешенных веществ, мутности или СОИ.

Очиститель обратного осмоса Питательные насосы

Наиболее распространенным типом промышленного питательного насоса обратного осмоса для солоноватой воды (иногда называемого «бустерным» насосом) является центробежный насос, хотя в некоторых старых агрегатах все еще используются насосы объемного действия. Центробежные насосы хорошо подходят для солоноватой воды. очиститель обратного осмоса Фильтр применения, поскольку эти насосы хорошо работают при средних расходах (обычно менее 1000 галлонов в минуту) и относительно низких давлениях (до 400 фунтов на квадратный дюйм). Насосы объемного типа имеют более высокий гидравлический КПД, но требуют более высоких требований к техническому обслуживанию по сравнению с центробежными насосами.

Сосуды под давлением

Сосуд высокого давления представляет собой корпус мембранных модулей, содержащий питательную воду под давлением. В зависимости от применения доступны различные номинальные значения давления:

· Умягчение воды: от 50 до 150 фунтов на квадратный дюйм.

· Солоноватая водаочиститель обратного осмоса: от 300 фунтов на квадратный дюйм до 600 фунтов на квадратный дюйм

· Морская водаочиститель обратного осмоса: от 1000 фунтов на квадратный дюйм до 1500 фунтов на квадратный дюйм

Сосуды под давлением изготавливаются специально для использования любого диаметра используемого мембранного модуля, будь то мембранный модуль для водопроводной воды диаметром 2,5 дюйма или промышленный мембранный модуль диаметром 18 дюймов. Длина сосуда высокого давления может составлять от одного мембранного модуля до семи последовательно соединенных мембранных модулей.

Коллектор-строительные материалы

Трубопроводы низкого давления на установке обратного осмоса обычно изготавливаются из ПВХ марки 80. Сюда входят подача питания, концентрат низкого давления и трубопроводы для продукта. Трубопроводы высокого давления обычно изготавливаются из нержавеющей стали марки 10316L (подходят для воды с потоками концентрата с содержанием ТДС ниже 7000 ppm). Санитарные применения (например, пищевая, фармацевтическая или биотехническая промышленность), как правило, полностью изготовлены из нержавеющей стали, что позволяет проводить дезинфекцию системы.

При рассмотрении трубопроводов распределения пермеата обратного осмоса необходимо учитывать тот факт, что пермеат обладает высокой коррозионной активностью. Модернизация системы обратного осмоса на объекте с трубопроводами для пермеата из углеродистой стали затруднена, поскольку трубопроводы подвергаются коррозии. Для трубопроводов распределения продуктов обратного осмоса при низком давлении рекомендуется использовать неметаллические материалы, такие как пластмассы и стекловолокно.

Инструментарий

Контрольно-измерительные приборы являются ключом к эксплуатации и мониторингу системы обратного осмоса. К сожалению, среди поставщиков оборудования для обратного осмоса нет единообразия в поставляемом ими оборудовании.

Большинство поставщиков поставляют перечисленные приборы для притока, отбраковки и пермеата, за исключением мониторов рН, температуры и хлора или ОВП, которые иногда доступны в качестве опций. Однако многие поставщики не включают в себя межкаскадное оборудование. Это важное упущение, поскольку этот инструментарий жизненно важен для определения того, вызваны ли проблемы с системой обратного осмоса загрязнением на первом этапе обратного осмоса или образованием накипи на последнем этапе обратного осмоса.

Элементы управления

Большинство установок обратного осмоса оснащены либо микропроцессором, либо программируемым логическим контроллером (ПЛК). И микропроцессор, и ПЛК заменили механические релейные панели, которые были очень большими по размеру и имели тенденцию затруднять поиск и устранение неисправностей. С самого начала производства РО панели управления в большинстве случаев были достаточно большими, чтобы на них мог стоять человек среднего роста. Сегодняшние технологии позволяют монтировать элементы управления непосредственно на блоки РО и экономить много места. ПЛК и микропроцессор используют технологию цифровых реле, которые соединены внутри базовых модулей, также известных как блоки (или наборы микросхем). Это противоположность электромеханическому реле.

Микропроцессоры обычно используются в небольших или недорогих системах обратного осмоса, в то время как элементы управления ПЛК используются для более крупных и сложных систем, требующих большего контроля над условиями процесса. Основными поставщиками блоков ПЛК для систем обратного осмоса являются компании Аллен-Брэдли и Сименс.

Сбор данных и управление ими

Интерфейс оператора используется для записи данных, собранных ПЛК. Интерфейс оператора обычно представляет собой другой компьютер (иногда называемый человеко-машинным интерфейсом или ЧМИ). ЧМИ использует дисплеи процесса с показаниями датчиков в реальном времени, чтобы оператор мог быстро оценить состояние системы. Оператор использует панель управления для настройки параметров сигнализации, а также для включения и выключения технологического оборудования. Однако после запуска ПЛК контролирует и запускает систему автоматически, без дополнительных действий со стороны оператора. Общие индикаторы состояния ЧМИ перечислены ниже:

· Все сигналы отключения

· Общее время работы

· Режим работы РО

· Восстановление

· Приток

· Отклонить поток

· Поток пермеата

· Статус насоса

· Статус клапана

Очиститель обратного осмоса Скидочная рама

Очиститель обратного осмоса полозья обычно заключены в раму из нержавеющей стали 304, оцинкованной стали или стали с уретановым покрытием. Полозья должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить легкий доступ для наблюдения и обслуживания. Необходим доступ к элементам управления, приборам, клапанам, насосу и двигателю, а также мембранам. Доступ к пермеату из каждого сосуда под давлением часто упускается из виду. Без такого доступа профилирование и проверка, используемые для устранения проблем с низкой производительностью, невозможны.

Система СИП для очистки на месте

Мембраны обратного осмоса неизбежно требуют периодической очистки, от 1 до 4 раз в год, в зависимости от качества питательной воды. Как правило, если нормализованное падение давления или нормализованный проход соли увеличился на 15%, то пришло время очистить РО-мембраны. Система СИП выполняет эту очистку автоматически или вручную. фильтрация воды процесс.

—— от Луиза@gzchunke.ком