Projekt systemu
Instalacja odsalania to kompletny system z wejściem wody zasilającej i oddzielnymi rurami odprowadzającymi dla koncentratu i permeatu. Dane rur wejściowych i wyjściowych należy zawsze porównywać z analizą wody, ciśnieniem wody zasilającej i zatrzymywanie soli.
Projektant systemu odwróconej osmozy będzie dążył do jak najniższego ciśnienia membrany i kosztów instalacji oraz maksymalnego odzysku i retencji soli.
Odzysk instalacji odsalania wody słonawej wynosi około 85%. Zależy to od rozpuszczalności zawiesin, które są obecne w wodzie zasilającej. Podczas odsalania wody morskiej pożądane jest odzyskanie od czterdziestu do pięćdziesięciu procent. Odzysk odsalania wody morskiej zależy od ciśnienia osmotycznego wody zasilającej i zastosowanych typów membran podczas procesu odsalania.
Ciągły proces
System filtracji membranowej jest zwykle zaprojektowany do obsługi procesu ciągłego. Wybór procesu ciągłego może być dokonany, ponieważ warunki procesu, takie jak przepływ wody zasilającej i przepływ permeatu, są ciągłe.
Schematyczna reprezentacja procesu ciągłego
To samo dotyczy systemów odwróconej osmozy. Są one również zaprojektowane do obsługi ciągłego procesu z ciągłym przepływem permeatu i stałą regeneracją systemu.
Wahania temperatury wody i stopnia zanieczyszczenia wody zasilającej są kompensowane przez regulację ciśnienia zasilającego.
System wielostopniowy
Systemy składające się z więcej niż jednego etapu nazywane są systemami wieloetapowymi. Systemy te mogą osiągnąć wyższy poziom odzyskiwania systemu bez przekraczania limitów odzyskiwania pojedynczego elementu. Aby uzyskać odzysk do 70%, należy wdrożyć dwa etapy w systemie uzdatniania wody zasilającej.
Schemat układu dwustopniowego
W celu uzyskania wyższych odzysków należy zastosować trzy etapy. Wartości te opierają się na założeniu, że stosowane są standardowe zbiorniki ciśnieniowe z sześcioma elementami. W przypadku krótszych zbiorników liczbę stopni należy podwoić.
Gdy odzysk systemu jest wyższy, należy połączyć szeregowo więcej elementów membranowych. Typowy system dwustopniowy wykorzystuje stosunek stopni 2:1 do odsalania wody morskiej o wysokiej zawartości rozpuszczonych ciał stałych.
Przepływ tłokowy i recyrkulacja koncentratu
Koncepcja przepływu tłokowego to standardowa konstrukcja systemu odwróconej osmozy do zastosowań odsalania wody.
Woda zasilająca przepływa przez system przepływu tłokowego tylko raz. Część wody zasilającej przechodzi przez membranę w celu wytworzenia permeatu. Reszta wody zasilającej nie pochodzi z soli i będzie się coraz bardziej koncentrować.
Kiedy liczba elementów membranowych w systemie z przepływem tłokowym jest zbyt mała, aby osiągnąć wystarczająco wysoki odzysk systemu, może być zaangażowana recyrkulacja koncentratu. Podczas recyrkulacji część koncentratu jest kierowana z powrotem na stronę wody zasilającej moduł. Odzyskany koncentrat miesza się z wodą zasilającą i zostanie ponownie oczyszczony.
Schemat instalacji z opcjami recyrkulacji koncentratu
Liczba elementów w każdym zbiorniku ciśnieniowym
Systemy odwróconej osmozy są zwykle projektowane pod kątem określonego przepływu permeatu. Aby osiągnąć ten przepływ, wymagana jest pewna liczba elementów membranowych. Liczba elementów membranowych, które są umieszczane w instalacji, zależy od projektowanego strumienia.
W przypadku odsalania wody morskiej czynnikiem ograniczającym jest maksymalne ciśnienie zasilania; nie może przekroczyć 69 barów.
Na podstawie zaprojektowanego strumienia można określić produkcję na jednostkę membrany:
Produkcja na element = strumień * powierzchnia elementu < br />
Liczba elementów = przepływ permeatu / produkcja na element
Liczba zbiorników ciśnieniowych = liczba elementów / liczba elementów na naczynie
Na podstawie przepływu permeatu i wymaganego odzysku obliczany jest przepływ wody zasilającej:
Przepływ wody zasilającej = przepływ permeatu / odzysk
Ciśnienie wody zasilającej
W zależności od konstrukcji systemu wymagane jest określone ciśnienie zasilania. Strumień, straty energii w systemie i ciśnienie osmotyczne określają ciśnienie zasilania wymagane przez system. Wymagane ciśnienie zasilania wzrośnie, gdy elementy membrany zostaną zanieczyszczone przez lata. Pompa zasilająca, która zapewnia większy przepływ niż przepływ wymagany teoretycznie, będzie wtedy odpowiedzialna za utrzymywanie stałego ciśnienia zasilania. Pompa zasilająca, która zwiększa ciśnienie zasilania o 25%, będzie w praktyce zadowalająca.
Po uruchomieniu systemu zapisywana jest sytuacja początkowa. Wszystkie istotne parametry powinny być zarejestrowane i odnotowane w dzienniku. Na podstawie tych danych można sprawdzić i wyregulować wydajność instalacji po uruchomieniu systemu.
Monitorowanie
Podczas monitorowania systemu będą wykonywane pomiary przepływu, ciśnienia i przewodności wody. Aby sprawdzić wydajność hydrauliczną systemu, należy zmierzyć ciśnienie zasilania na stopień i przepływ permeatu. Ciśnienie zasilania zależy od temperatury wody zasilającej. Kiedy temperatura wody zasilającej jest niska, wymagane jest większe ciśnienie, aby osiągnąć taki sam odzysk, jaki byłby osiągnięty, gdy temperatura wody zasilającej jest wysoka. W przypadku wahań temperatury wody należy znormalizować przepływ permeatu, aby umożliwić porównanie z sytuacją wyjściową.
Przy prawidłowej pracy instalacji przewodność permeatu jest niska, ze względu na usunięcie jedno- i dwuwartościowych jony. Gdy wyciek znajduje się w elemencie membranowym, przewodność wzrośnie. Dlatego stosuje się pomiary przewodności.
Pomiary te odbywają się w odpływie zbiorczym permeatu. Pomiary można wykonać dla każdego pojedynczego komina lub dla wszystkich istniejących kominów.
Odpowiednie monitorowanie systemu pozwoli użytkownikowi wiedzieć, kiedy system wymaga czyszczenia.
Ochrona materiału
W instalacjach odsalania istnieje środowisko, w którym dochodzi do korozji poszczególnych części systemu. Z tego powodu materiał musi posiadać określoną odporność na korozję. Dotyczy to zarówno części zewnętrznych, które są narażone na działanie słonej atmosfery (rozlania, wycieki), jak i części wewnętrznych. Korozji zewnętrznych części instalacji można zazwyczaj zapobiec poprzez wykonanie warstwy wierzchniej (malowanie, cynkowanie) oraz okresową konserwację instalacji i zamykanie przecieków.
Pomimo tego, że materiały są zabezpieczone przed potencjalną korozją, pełnią one muszą być odporne na ciśnienie, wibracje i zmiany temperatury.
Aby zapobiec korozji i reakcjom chemicznym w części systemu, w której ciśnienie jest niskie (często stosuje się PCV i włókno szklane). Do części wysokociśnieniowych (10 -70 bar), takich jak pompy, odpływy i pokrywy, należy użyć metali, aby zapewnić im ten sam rodzaj ochrony.
PVC i niektóre metale nie są wystarczająco odporne na korozję. Kiedy zaczną korodować, mogą zanieczyścić membrany. Kiedy ochrona przed korozją jest odpowiednia, musimy o tym pamiętać.
Główny materiał używanym do części wysokociśnieniowych jest stal nierdzewna Bez stali jest to, że jest odporny na korozję i korozję erozyjną. Stal nierdzewna rzadko jest narażona na korozję galwaniczną.
Rury i elementy instalacji powinny odpowiadać wymaganiom firmy, w której zlokalizowana jest instalacja. Rury i elementy instalacji są zwykle budowane z następujących materiałów:
Filtry świecowe i zbiornik ciśnieniowy: polipropylenowy w naczyniu PVC lub ze stali nierdzewnej
Pompy: ze stali nierdzewnej< br /> Rury niskociśnieniowe: PVC
Rury wysokociśnieniowe: stal nierdzewna
System czyszczący: PVC lub inny odporny na chemikalia materiał syntetyczny
Oszczędność energii
W systemie odsalania koncentrat jest uwalniany pod wysokim ciśnieniem, dlatego ważne jest, aby odzyskać energię z przepływu koncentratu. Można tego dokonać poprzez zastosowanie wymiennika ciśnienia. Przepływ koncentratu z membran jest kierowany przez wymiennik ciśnienia, gdzie bezpośrednio przekazuje energię do części dopływającej wody zasilającej z maksymalną wydajnością.
Przepływ wody zasilającej ma teraz taką samą objętość jak przepływ koncentratu. Zostanie ona skierowana do małej pompy wspomagającej, która koryguje straty hydrauliczne przepływu.
Zmodernizowany przepływ wody zasilającej będzie łączył się z przepływem wody zasilającej z pompy wysokiego ciśnienia.
W instalacji wykorzystującej wymiennika ciśnienia, pompa wysokiego ciśnienia oddaje 41% energii, pompa wspomagająca oddaje 2% energii, a wymiennik ciśnienia oddaje pozostałe 57%. Wymiennik ciśnienia nie wykorzystuje żadnej energii zewnętrznej, więc całkowita oszczędność energii wyniesie 57%.
Dzięki zastosowaniu ciśnienia bezpośrednio do wpływającej wody morskiej w systemie membranowym, zmniejszono o 60% rozmiar wysokiego -można osiągnąć pompę ciśnieniową. To nie tylko oszczędza energię; oszczędza również koszty zakupu pomp wysokociśnieniowych.
Instalacje odsalania
Odsalanie
Odsalanie metodą odwróconej osmozy
Wstępna obróbka odsalająca
Technologia membranowa
Scalanty i antyskalanty
|
