Funzionamento dell'impianto ad osmosi inversa e trattamento delle incrostazioni delle membrane

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15 Dicembre 2022

Funzionamento dell'impianto ad osmosi inversa e trattamento delle incrostazioni delle membrane


La tecnologia dell'osmosi inversa utilizza principalmente la differenza di pressione su entrambi i lati della membrana come potenza per realizzare la separazione e la filtrazione della membrana. Si tratta di una tecnologia di separazione a membrana a risparmio energetico molto avanzata ed efficace.
Fondamenti e vantaggi dell'RO

La membrana ad osmosi inversa è il componente principale della tecnologia dell'osmosi inversa. È una membrana semipermeabile artificiale con determinate caratteristiche. È realizzato con materiali polimerici e simula materiali biologici semipermeabili a membrana.

Il sistema ad osmosi inversa, noto anche come osmosi inversa, è un'operazione di separazione a membrana che utilizza la differenza di pressione come forza motrice per separare i solventi dalle soluzioni acquose ed è un processo di filtraggio delle impurità dall'acqua. Poiché è opposta alla direzione dell'infiltrazione naturale, si chiama osmosi inversa.

Il principio tecnico consiste nell'applicare una pressione su un lato della membrana sotto l'azione di una pressione superiore alla pressione osmotica della soluzione. Quando la pressione supera la sua pressione osmotica, il solvente permea nella direzione opposta per separare queste sostanze dall'acqua. Il solvente ottenuto sul lato a bassa pressione della membrana è chiamato permeato; La soluzione concentrata sul lato ad alta pressione è chiamata concentrato.

Se la tecnologia dell'osmosi inversa viene utilizzata per trattare l'acqua di mare, l'acqua dolce si ottiene sul lato a bassa pressione della membrana e la salamoia sul lato ad alta pressione. La pressione dell'osmosi inversa può essere utilizzata per raggiungere lo scopo di separazione, estrazione, purificazione e concentrazione.
L'osmosi inversa è una tecnologia di trattamento dell'acqua che utilizza la separazione a membrana, che appartiene al metodo fisico di filtrazione a flusso incrociato. I suoi vantaggi sono i seguenti:
· A temperatura ambiente, facendo affidamento sulla pressione dell'acqua come forza motrice, il costo operativo è basso;

· Nessuna grande quantità di scarico acido e alcalino di scarto, nessun inquinamento dell'ambiente;

· Il sistema è semplice, facile da usare e altamente automatizzato;

· Ha un'ampia gamma di adattabilità alla qualità dell'acqua grezza e la qualità dell'acqua effluente è stabile;

· L'attrezzatura occupa una piccola area e il carico di lavoro di manutenzione è ridotto.

 
Processo di base per il trattamento delle acque RO
In primo luogo, un processo di trattamento in una fase e in una fase. Dopo che il liquido è entrato nel modulo a membrana, l'acqua pura e il liquido concentrato vengono aspirati. Rispetto ad altri processi di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa, il processo complessivo di questo processo è più conveniente e facile da usare, ma ha limitazioni elevate e non può soddisfare requisiti di qualità dell'acqua più elevati.

In secondo luogo, processo di trattamento in più fasi in una sola fase. Sulla base del processo di trattamento in una sola fase, il liquido viene concentrato in più fasi. Rispetto al processo di trattamento in una fase unica, la complessità di questo processo è maggiore, il che può soddisfare requisiti di qualità dell'acqua più elevati e realizzare il riciclaggio delle risorse idriche.

Terzo, processo di trattamento in due fasi in una fase. Nel caso in cui sia difficile soddisfare i requisiti effettivi di qualità dell'acqua utilizzando il metodo primario, è possibile utilizzare il processo di trattamento secondario e in una fase. Rispetto ai due processi di prima fase di cui sopra, l'uso del processo di trattamento in una fase di seconda fase può prolungare la durata dell'applicazione della membrana ad osmosi inversa e non richiede troppe operazioni di manodopera e anche il costo del trattamento corrispondente è ridotto.

Applicazione dell'osmosi alternata nel trattamento delle acque
Trattamento avanzato delle acque reflue urbane

Nel trattamento avanzato dell'inquinamento idrico urbano, la tecnologia dell'osmosi inversa può Aumenta il tasso di recupero delle acque reflue ed è ampiamente utilizzato.

Ci sono differenze negli effetti del trattamento avanzato dell'inquinamento dell'acqua prodotto da membrane ad osmosi inversa di materiali diversi. In generale, nel trattamento avanzato dell'inquinamento idrico urbano, dopo che le acque reflue domestiche dei residenti urbani sono state trattate secondo lo standard, i requisiti per la qualità dell'acqua trattata sono più elevati (come l'acqua recuperata). In questo momento, membrana a fibra cava in triacetato di cellulosa, il film composito di alcol polivinilico avvolto a spirale può svolgere un effetto migliore.

Rispetto alle membrane ad osmosi inversa realizzate con altri materiali, le membrane ad osmosi inversa dei due materiali di cui sopra hanno un tasso di ritenzione di 100% per i batteri coliformi fecali, una cromaticità non superiore a 1 grado e un permeato di 1mg/L~2mg/L. Allo stesso tempo, le membrane ad osmosi inversa di questi due materiali hanno un flusso d'acqua più elevato e una maggiore capacità anti-inquinamento.

Trattamento delle acque reflue industriali

1) Trattare con gli ioni di metalli pesanti

L'applicazione della tecnologia di trattamento delle acque ad osmosi inversa al trattamento delle acque reflue industriali ha un effetto molto buono, che è in linea con il principio generale di progettazione dell'economia industriale e della razionalità, e può ridurre il consumo di energia, i costi operativi e le difficoltà di funzionamento e gestione.

Il dispositivo ad osmosi inversa utilizzato per il trattamento delle acque reflue industriali è generalmente un tubo a pressione interno o un componente a rotolo. La pressione è generalmente stabile a circa 218 MPa e l'effetto è eccellente nel recupero di ioni di metalli pesanti. Tra questi, la pressione di esercizio del dispositivo ad osmosi inversa basato su componenti tubolari a pressione interna è stabile a 217 MPa. In questo momento, il tasso di recupero del nichel è superiore al 99% e il tasso di separazione del nichel è compreso tra il 97,12% ~ 97,17%.

2) Trattamento delle acque reflue oleose

In generale, l'olio nelle acque reflue oleose esiste principalmente in tre forme, tra cui olio emulsionato, olio disperso e olio galleggiante. In confronto, i metodi di trattamento della dispersione dell'olio e dell'olio galleggiante sono relativamente semplici. Dopo aver fatto affidamento sulla separazione meccanica, la precipitazione e l'adsorbimento del carbone attivo, il contenuto dell'olio corrispondente può essere notevolmente ridotto. Tuttavia, per l'olio emulsionato, contiene materia organica, che può svolgere il ruolo di tensioattivo, e l'olio esiste generalmente in particelle di dimensioni micron, quindi ha una stabilità estremamente elevata ed è difficile realizzare in modo efficace e rapido la separazione acqua-olio.

Con il supporto della tecnologia di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa, la concentrazione e la separazione possono essere raggiunte senza distruggere l'emulsione, quindi il liquido concentrato viene incenerito e il permeato viene riciclato o scaricato.

In questa fase, nel trattamento delle acque reflue oleose, a causa della considerazione dell'effetto del trattamento finale e della qualità dell'effluente, la tecnologia di trattamento delle acque ad osmosi inversa viene generalmente utilizzata in combinazione con altri metodi di trattamento. Ad esempio, il DEMUL-B1 auto-preparato viene utilizzato come demulsionante per demulsificare le acque reflue di finitura rotante O/W ad alta concentrazione, quindi il campione di acqua demulsificata viene ulteriormente trattato con la membrana ad osmosi inversa SE di OSMONICS. I risultati mostrano che il tasso di rimozione del COD raggiunge il 99,96% e il contenuto di olio è quasi impercettibile nell'acqua purificata dopo il trattamento di "demulsificazione-osmosi inversa".

Acqua salmastra desalinizzata

Nel processo di desalinizzazione dell'acqua salmastra, Introducendo la tecnologia di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa, può sopprimere efficacemente gli ioni salini inorganici come gli ioni magnesio e gli ioni calcio contenuti nell'acqua salata, e realizzare il miglioramento della qualità dell'acqua pura.

In questa fase, le esigenze delle persone per la qualità dell'acqua pura sono in aumento e il metodo di trattamento originale (aggiunta di antincrostante all'acqua salata) è difficile da soddisfare le effettive esigenze delle persone e l'introduzione della tecnologia di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa è una scelta inevitabile.

Nell'operazione di desalinizzazione dell'acqua salmastra mediante dispositivi ad osmosi inversa, è necessario testare regolarmente l'indice SDI, controllare rigorosamente il tasso di recupero, prestare attenzione alla differenza di pressione tra i moduli a membrana e misurare le variazioni nella produzione di acqua e nel tasso di desalinizzazione in tempo reale. In pratica, il tasso di desalinizzazione del dispositivo ad osmosi inversa è stabile al di sopra del 96% e la qualità dell'acqua dopo la desalinizzazione soddisfa lo standard dell'acqua potabile domestica.

 
Come affrontare l'incrostazione della membrana RO
L'incrostazione della membrana si riferisce alle particelle, alle particelle colloidali o alle macromolecole di soluto nel liquido di alimentazione a contatto con la membrana, che è causata da interazioni fisiche e chimiche con la membrana o dalla polarizzazione della concentrazione in modo che la concentrazione di alcuni soluti sulla superficie della membrana superi la sua solubilità e azione meccanica. L'adsorbimento e la deposizione sulla superficie della membrana o nei pori della membrana causano la riduzione o l'ostruzione della dimensione dei pori della membrana, con conseguente fenomeno di cambiamento irreversibile che riduce significativamente il flusso della membrana e le caratteristiche di separazione.
 
Contaminazione microbica

1) Cause

Il fouling microbico si riferisce al fenomeno in cui i microrganismi si accumulano sull'interfaccia membrana-acqua, influenzando così le prestazioni del sistema.

Questi microrganismi utilizzano la membrana ad osmosi inversa come vettore, si affidano ai nutrienti nella sezione dell'acqua concentrata dell'osmosi inversa per riprodursi e crescere e formano uno strato di biofilm sulla superficie della membrana ad osmosi inversa, con conseguente rapido aumento della differenza di pressione tra l'acqua in ingresso e in uscita del sistema ad osmosi inversa. rapido declino contaminando l'acqua del prodotto.

Il biofilm composto da microrganismi può degradare direttamente (attraverso l'azione di enzimi) o indirettamente (attraverso l'azione del pH locale o del potenziale di riduzione) i polimeri di membrana o altri componenti dell'unità di osmosi inversa, con conseguente riduzione della durata della membrana, danni all'integrità della struttura della membrana e persino causare gravi guasti al sistema.

2) Metodo di controllo

La contaminazione biologica può essere controllata mediante disinfezione continua o intermittente dell'acqua in ingresso. Dovrebbero essere installati dispositivi di sterilizzazione e dosaggio per l'acqua grezza raccolta dalla superficie e dal sottosuolo poco profondo e dovrebbero essere aggiunti fungicidi a base di cloro. Il dosaggio si basa generalmente sul contenuto di cloro residuo dell'affluente > 1 mg/L.

Inquinamento chimico

1) Cause

L'inquinamento chimico comune è la deposizione di incrostazioni di carbonato nell'elemento della membrana, la maggior parte delle quali sono malfunzionamenti, sistema di dosaggio imperfetto dell'inibitore di calcare, interruzione del dosaggio dell'inibitore di calcare durante il funzionamento, ecc. Se non viene scoperto in tempo, la pressione di esercizio aumenterà, la differenza di pressione aumenterà e il tasso di produzione dell'acqua diminuirà entro pochi giorni. Se l'inibitore di calcare selezionato non corrisponde alla qualità dell'acqua o il dosaggio è insufficiente, il fenomeno di incrostazione della membrana nell'elemento, la leggera incrostazione nell'elemento della membrana può ripristinare la sua funzione attraverso la pulizia chimica e, nei casi più gravi, causerà anche la rottamazione di alcuni elementi della membrana gravemente inquinati.

2) Metodo di controllo

Per evitare incrostazioni negli elementi della membrana, selezionare innanzitutto l'antincrostante ad osmosi inversa adatto alla qualità dell'acqua della fonte d'acqua del sistema e determinare la quantità di dosaggio ottimale. In secondo luogo, rafforzare il monitoraggio del sistema di dosaggio, prestare molta attenzione alle sottili variazioni dei parametri operativi e scoprire in tempo le ragioni delle anomalie. Inoltre, la maggior parte delle ragioni dell'elevato contenuto di Fe3+ nell'acqua sono causate dal sistema di tubazioni. Pertanto, le tubazioni del sistema, comprese le tubazioni della fonte d'acqua, utilizzano il più possibile tubazioni in plastica rivestite in acciaio per ridurre il contenuto di Fe3+.

Particolato in sospensione e inquinamento colloidale

1) Cause

Le particelle sospese e i colloidi sono le principali sostanze che sporcano le membrane dell'osmosi inversa e sono anche la principale causa dell'eccessivo SDI (indice di densità dei fanghi) degli effluenti.

A causa delle diverse fonti d'acqua e regioni, anche la composizione delle particelle sospese e dei colloidi è molto diversa. Generalmente, i componenti principali delle acque superficiali non inquinate e delle acque sotterranee poco profonde sono: batteri, argilla, silicio colloidale, ossidi di ferro, prodotti dell'acido umico e flocculanti e coagulanti artificialmente eccessivi (come i sali di ferro) nel sistema di pretrattamento, sali di alluminio, ecc.) and so on.

Inoltre Anche la combinazione di polimeri caricati positivamente nell'acqua grezza e antincrostanti caricati negativamente nei sistemi di osmosi inversa per formare precipitati è una delle cause di questo tipo di inquinamento.

2) Metodo di controllo

Quando il contenuto di solidi sospesi nell'acqua grezza è superiore a 70 mg/L, i metodi di pretrattamento di coagulazione, chiarificazione e filtrazione sono solitamente utilizzati; quando il contenuto di solidi sospesi nell'acqua grezza è inferiore a 70 mg/L, il metodo di pretrattamento coagulazione e filtrazione è solitamente usato; Quando <10mg/L, the pretreatment method of filtrazione diretta viene solitamente utilizzato.

Inoltre La microfiltrazione o ultrafiltrazione è un metodo efficace per il trattamento a membrana della torbidità e della materia organica non disciolta emerso di recente. È in grado di rimuovere tutti i solidi sospesi, i batteri, la maggior parte dei colloidi e la materia organica non disciolta. È un processo di pretrattamento ideale per i sistemi ad osmosi inversa. .

 
Precauzioni per l'utilizzo dell'osmosi inversa

Durante l'applicazione della tecnologia dell'osmosi inversa nel trattamento delle acque, è necessario eseguire la necessaria filtrazione delle acque reflue. La filtrazione è la base per la tecnologia dell'osmosi inversa. Il processo di filtrazione deve essere rigorosamente controllato per evitare che le impurità entrino nel sistema di osmosi inversa nell'acqua, in modo da proteggere la membrana permeabile e le apparecchiature, aumentare la produzione d'acqua e ridurre la possibilità di corrosione.

Il dispositivo ad osmosi inversa deve essere lavato regolarmente, in particolare per pulire la bilancia, mantenere le buone prestazioni della membrana semipermeabile e prolungare la durata del dispositivo.

Quando il dispositivo ad osmosi inversa non è in uso, sarà influenzato dalle acque reflue confinanti, allevando così microrganismi. Pertanto, durante il periodo di spegnimento del dispositivo, deve essere lavato e disinfettato e la temperatura durante il periodo di spegnimento deve essere impostata bene per garantire la protezione della membrana ad osmosi inversa.

Gli operatori devono attenersi rigorosamente alle procedure operative e alle specifiche operative, migliorare continuamente la propria qualità professionale e controllare attentamente il dispositivo prima dell'uso per evitare danni al dispositivo dovuti a errori dell'operatore, assicurarsi che il dispositivo possa funzionare normalmente ed eseguire senza problemi il lavoro di trattamento delle acque reflue.

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