Zasada technologii odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza to proces przepuszczania uzdatnionej wody przez membranę pod działaniem przyłożonego ciśnienia, które przekracza ciśnienie osmotyczne.
Technologia oczyszczania w zakładzie polega na filtrowaniu cieczy przez półprzepuszczalne membrany, które przepuszczają rozpuszczalnik (wodę), ale zatrzymują substancje rozpuszczone (jony uwodnionej soli i cząsteczki związków organicznych). Odwrócona osmoza to metoda baromembranowa, której siłą napędową jest ciśnienie (przekroczenie ciśnienia osmotycznego).
W systemach uzdatniania wody najczęściej stosuje się elementy walców odwróconej osmozy. Elementy rolkowe składają się z dwóch półprzepuszczalnych membran i wodociągowej warstwy zlewniowej z elastycznych elementów taśmowych nawiniętych wokół centralnej perforowanej rury zlewnej (rys. 1). Woda surowa wpływa do modułu walca, z którego odprowadzane są dwa strumienie - woda oczyszczona / zdemineralizowana zwana permeatem oraz woda ze skoncentrowanymi zanieczyszczeniami, zwana koncentratem.
Rysunek 1. Struktura elementu rolki odwróconej osmozy
Elementy rolek są podzielone: według zakresu (oczyszczanie wody wodociągowej, słonawej lub morskiej), według wydajności.
Zalety instalacji odwróconej osmozy nad instalacjami jonowymiennymi:
- wysoki poziom automatyzacji i niezawodności;
- niskie koszty eksploatacji;
- łatwość konserwacji;
- minimalne zapotrzebowanie na miejsce do instalacji;
- brak urządzeń do odczynników.
Skład instalacji IT-M(O)
Instalacja obejmuje:
- jednostka czyszczenia wstępnego;
- blok dozujący odczynniki;
- bloki modułów membranowych;
- jednostka spłukująca
- systemy oprzyrządowania i automatyki.
Opis instalacji
Na ryc. 2 przedstawia instalację wraz z oznaczeniami jej bloków składowych.
Aby zapobiec przedostawaniu się zawieszonych cząstek na membrany odwróconej osmozy, woda źródłowa jest najpierw dostarczana do jednostki obróbki wstępnej (1). W zależności od jakości wody, za urządzeniem do obróbki wstępnej, odczynnik (kwas siarkowy i/lub inhibitor) może być podawany proporcjonalnie do natężenia przepływu wody źródłowej; aby zapobiec tworzeniu się osadu na membranach. Ponadto do modułów membranowych (2) dostarczana jest pompa wysokociśnieniowa o wymaganym ciśnieniu i przepływie wody. Woda na modułach odwróconej osmozy podzielona jest na dwa strumienie: koncentrat (15-40%) i permeat (woda zdemineralizowana) (85-60%).
Wodą źródłową dla instalacji odwróconej osmozy może być woda klarowana po instalacji klarowania (ultrafiltracja lub odstojnik z filtrami mechanicznymi) lub permeat instalacji odwróconej osmozy pierwszego stopnia.
Podczas pracy instalacji następuje stopniowy spadek jej wydajności. Wynika to z zanieczyszczeń (nieorganicznych lub organicznych) powstających na powierzchni membrany. Możliwe jest usunięcie zanieczyszczeń i przywrócenie sprawności bloków membranowych podczas prewencyjnych płukań regeneracyjnych (1-2 razy w roku, w zależności od jakości wody). Mycie odbywa się za pomocą myjki (3).
Rysunek 2. Instalacja odwróconej osmozy:
1 - jednostka czyszczenia wstępnego, 2 - jednostka modułu membranowego, 3 - jednostka płucząca
Zasada doboru sprzętu
Specjaliści Ion Exchange Technologies JSC opracowują jednostkę odwróconej osmozy pod konkretne potrzeby techniczne klienta.
Standardowo przed dostawą instalacji wykonywane są następujące etapy pracy:
- kalkulacja technologiczna instalacji
- pilotażowe testy terenowe na rzeczywistej wodzie klienta (w razie potrzeby)
- dobór optymalnego rozwiązania technicznego dla konkretnej wody (dobór rodzaju elementu odwróconej osmozy, określenie realnych potrzeb własnych instalacji itp.)
- opracowanie dokumentacji projektowej dla urządzenia z uwzględnieniem wymaganej wydajności, wyników badań pilotażowych, dostępności określonych odczynników u klienta itp.
- projekt wymaganej instalacji, biorąc pod uwagę dostępność wolnego miejsca na budowę i inne cechy witryny.
Zakres opracowanych instalacji odwróconej osmozy wynosi od 50 do 1000 m3/h.
Instalacje standardowe przeznaczone są do:
- zawartość zmętnienia - do 1NTU (0,5 mg/l);
- zawartość chloru - do 0,1 mg/l;
- zakres temperatur - 5-45 ° C;
- Wartość SDI - do 5.
Próby pilotażowe odwróconej osmozy
W większości przypadków do opracowania instalacji odwróconej osmozy nie są wymagane testy pilotażowe. Obliczając, prawie zawsze można rozwiązać problemy z usuwaniem wapnia, magnezu, zasadowości, sodu, krzemu, azotanów, fluorków, siarczanów i chlorków.
Czasami jednak konieczne jest usunięcie z wody substancji (praktycznie wszystkich innych, które nie są wymienione w powyższym wykazie), dla których nie ma standardowej metody obliczeniowej. Ponadto zdarzają się przypadki, gdy konieczne jest usunięcie w/w substancji w niestandardowych warunkach (np. bardzo wysoka lub niska wartość pH) lub wymagane jest przeprowadzenie badań zasobowych instalacji w warunkach roztworów przetwórczych które są na nim w stanie nierównowagi. W takich przypadkach konieczne jest przeprowadzenie testów pilotażowych.
Ion Exchange Technologies SA posiada własną pilotażową jednostkę odwróconej osmozy, która między innymi może stanowić element pełnego schematu technologicznego obejmującego np. zmiękczanie odczynników, klarowanie na ultrafiltracji czy filtry mechaniczne itp.
Instalacja pilotażowa (patrz rys. 4) jest zaprojektowana na maksymalną wydajność 5m3/h.
Zakład obejmuje m.in. trzy etapy odsalania koncentratu. Ostatni stopień przeznaczony jest do pracy na wodzie o zasoleniu powyżej 20 g/l (praktycznie na wodzie morskiej).
Ryż. 4. Wygląd i układ pilotażowej instalacji odwróconej osmozy
Skład instalacji pilotażowej:
- zbiornik na wodę źródłową;
- źródłowa pompa zasilająca;
- drobne filtry;
- jednostka dozująca odczynnik;
- trzy etapy bloków modułów membranowych;
- zbiorniki pośrednie i pompy podnoszące ciśnienie między etapami odsalania;
- zbiornik permeatu;
- jednostka spłukująca
- Oprzyrządowanie (manometry, czujniki ciśnienia, czujniki przepływu, czujniki temperatury, pH, poziomu),
- szafy sterownicze elektryczne ze sterownikiem i monitorem
