Как повысить скорость восстановления промышленной мембраны?
В проектах по очистке воды степень восстановления является часто обсуждаемым параметром. Это относится к доле питательной воды, которая превращается в продуктивную воду (пермеат). Это важный показатель для оценки эффективности и экономичности промышленных мембранных систем обратного осмоса. Так как же можно повысить коэффициент восстановления в проектах очистки воды?
1. Какова скорость восстановления системы обратного осмоса?
Скорость восстановления относится к проценту исходной воды (после предварительной очистки), которая превращается в продуктивную воду (пермеат) в системе обратного осмоса (RO).
- Коэффициент восстановления системы Y (%) = (Расход продукционной воды / Расход питательной воды) × 100 %
Коэффициент окупаемости проекта по очистке воды тесно связан с коэффициентами окупаемости следующих модулей:
① Скорость восстановления одного мембранного элемента обратного осмоса: определяется производителем. Например, обычно он составляет около 15% для мембран из солоноватой воды и 10% для мембран из морской воды. Для стандартного 40-дюймового мембранного элемента обратного осмоса (1 дюйм = 2,54 см) фактическая эксплуатационная степень восстановления обычно не рекомендуется превышать 18% (за исключением систем обратного осмоса второго прохода, где она обычно не превышает 30%).
② Скорость восстановления за один проход в системе обратного осмоса: это относится к скорости восстановления за один проход, т. е. полученная вода из одного прохода делится на питательную воду этого прохода. Оно определяется конфигурацией и расположением мембранных элементов.
③ Общая скорость восстановления системы Y системы обратного осмоса: это общая скорость восстановления во время фактической эксплуатации. На него влияют как скорость извлечения за один проход, так и коэффициент повторного использования концентрата (рассола), и это наиболее часто рассматриваемый параметр восстановления при проектировании и эксплуатации системы.
2. Как повысить скорость восстановления системы обратного осмоса?
① Увеличение количества мембранных ступеней для улучшения восстановления.
Концентрат, выгружаемый из первой мембранной ступени, может быть непосредственно подан на вторую ступень для дальнейшей обработки. Многоступенчатые конфигурации (например, трехступенчатые или четырехступенчатые системы) позволяют достичь более высоких показателей восстановления.
В поэтапной системе обратного осмоса предыдущая ступень обычно обрабатывает больший поток, чем нижестоящая ступень; поэтому число мембранных элементов на первой стадии обычно больше, чем на последующих стадиях.
По мере увеличения количества стадий обратного осмоса коэффициент концентрации концентрата также увеличивается. Например, при восстановлении системы на 50% коэффициент концентрации равен примерно 2; при 75% восстановлении оно увеличивается примерно до 4; а при восстановлении 80% оно достигает около 5.
Из-за концентрационной поляризации внутри мембранной системы соленость вблизи поверхности мембраны значительно увеличивается. В результате загрязнение может произойти быстрее, чем ожидалось, поскольку питательная вода становится все более концентрированной. При опреснении солоноватой воды коэффициент восстановления обычно устанавливается в диапазоне 50–80%. Однако окончательный выбор рекуперации зависит от условий эксплуатации, характеристик сырой воды и других конструктивных факторов. Установка слишком высокой скорости восстановления может увеличить риск образования накипи и загрязнения.
Примечание:Увеличение длины корпуса мембраны также может увеличить количество последовательно соединенных мембранных элементов. Однако слишком длинные сосуды под давлением могут привести к недостаточному давлению в последних элементах и снижению потока, что отрицательно влияет на общее восстановление системы. В то же время более длинные корпуса требуют более высокого давления подачи, что приводит к увеличению потребления энергии.
② Повышение нефтеотдачи за счет рециркуляции концентрата.
Рециркуляция концентрата подразумевает возврат части потока концентрата системы обратного осмоса обратно на вход насоса высокого давления (с дополнительной предварительной обработкой или без нее, что имеет существенное значение). После смешивания с питательной водой она снова поступает в мембранную систему для дальнейшей очистки обратным осмосом. Это эффективный метод улучшения восстановления системы, особенно подходящий для систем с относительно низкой производительностью, где поток не может полностью использовать длинные мембранные сосуды (например, 12-метровые сосуды под давлением).
Общие стратегии рециркуляции включают в себя:
- Частичная рециркуляция концентрата обратного осмоса первого прохода обратно в резервуар сырой воды.
- Полная рециркуляция концентрата RO второго прохода обратно в резервуар сырой воды.
- Вода для промывки электродов EDI рециркулируется в резервуар пермеата второго прохода RO или перед системой RO второго прохода.
Однако рециркуляция концентрата увеличивает концентрацию загрязняющих веществ на входе питания, что повышает риск образования накипи и загрязнения в системе обратного осмоса. Поэтому необходим строгий оперативный контроль и системное управление. На основе анализа качества сырой воды необходимо правильно спланировать предварительную очистку, скорость восстановления, рабочую температуру и другие параметры системы.
Настоятельно не рекомендуется повышать степень восстановления системы просто путем регулирования отверстий и соотношений клапанов подачи/концентрата без надлежащего конструктивного рассмотрения. Такая неправильная эксплуатация может ускорить засорение мембраны и привести к серьезному повреждению системы.
Примечание:Когда рециркуляция концентрата не применяется, взаимосвязь между рекуперацией мембранного элемента и рекуперацией системы обычно соответствует стандартным расчетным корреляциям.
