优化海水反渗透装置的预处理过程

Ashwin谢诺¹,Abhita Dhavamani²Shifa S Fathima³Jagadish H帕蒂尔⁴Rajalakshmi米⁴

打开的学生,化学工程系,随机变数工程学院,卡纳塔克邦,印度班加罗尔
打开学生,伊拉斯谟世界纳米科学和纳米技术,硕士Katholiek Universitiet,比利时鲁汶
打开学生,Chimique精灵,ENSCCF大学,奥弗涅,法国
化学工程系副教授,随机变数工程学院,卡纳塔克邦,印度班加罗尔

文摘

随着地区的饮用水需求缺乏淡水资源,各种潜在的技术一直在探索消除水资源短缺。海水成为潜在来源等水贫困地区。海水反渗透技术的发展证明了自己是一个开创性的创新,使其更容易从海水中提取纯水。海水反渗透技术的发展有了许多的飞跃对能源高效、高产的系统。减少能源消耗,改善膜的生活和增加能量回收成为研究在这一领域的主要标准。工作涉及的关键目标的优化变量参与海水反渗透装置的预处理过程,这将导致增加膜生活降低原水的固体含量。实验进行,以确保最大的总固体量减少。结合沉降、磁盘和超滤过程进行了测试。类型(砾石和卵石)、大小(4 - 65毫米)和深度(1英寸14英寸)的过滤媒体多样。获得的结果是可以接受的,从而减少了51.21%的总固体含量的原水和合成泥沙密度指数2,比目前的10%降低TS植物。 These parameters were found to be desirable for the discharge from the pre-treatment to be fed into the reverse osmosis part of the plant.

关键字

反渗透、总固体、泥沙密度指数、沉降

我的介绍。

超过60%的世界人口居住在亚洲和欧洲大陆正迅速成为全球经济增长的强大引擎。快速的经济增长强有力的支持只能支撑的基础设施如电力和供水设施。此外,连续人口膨胀要求更多、质量更好的淡水,从而突显出越来越重要需要可靠的水源。考虑到固定的淡水供应全球传统来源像河流和地下水,简单的经济思想,以满足不断增长的需求,提供从非传统来源必须上升,如海水淡化。图1显示了全球海水淡化能力不断增加在过去的30年里,尤其是在过去的十年。这是一个明确的indicationthat画淡水从海上获得牵引时间在亚洲,和今天,海水淡化在亚洲几乎占全球产能的70% [1]。

多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏海水(地中海)和反渗透(SWRO)三个主要技术在海水淡化市场主导。无国界医生吩咐影响最大的行业在2000年之前,但SWRO迅速得到普及,SWRO的累积能力超过无国界医生组织的能力在2009 - 2010年,如图2所示。目前海水淡化厂的预处理过程是一个独特的三种非常规预处理技术的结合即沉降、磁盘过滤和超滤。

预处理的主要目的是减少原水的总固体(TS)内容尽可能使它一个合适的反渗透(RO)植物饲料。如果原水高悬浮物(SS), RO膜的寿命将减少成倍增长。原水是受到上述三个过程的结合。

目前,SS去除小于10%的数量在预处理过程的第一步,沉淀池。固体分离率被认为是极低的,它提出了增加这个速度尽可能地通过改变参数参与沉淀预处理过程的一部分。因此,一个实验设计制作的试验模型沉淀池,过滤媒体不同大小、形状和深度和设计床和测试它的最大党卫军分离效率成为可能。

二世。文献调查

海水淡化是指任何的几个过程,把一些盐和其他矿物质从盐水[2]。海水淡化生产淡水适合人类消费,工业用水和灌溉。大多数的现代海水淡化的兴趣集中于发展中具有成本效益的方式,为人类提供淡水使用[3]。随着回收废水,这是为数不多的rainfall-independent水源。大型海水淡化通常使用大量的能源和专业,昂贵的基础设施,使它更昂贵的比淡水从传统来源,像河流和地下水[4]。海水淡化是一个越来越普遍的解决方案供应淡水在世界的许多地区,这个资源是稀缺的[5]。在所有的海水淡化技术,SWRO国际是最广泛的技术。完全成熟,出现在世界上所有沿海地区有限的自然水文资源[6]。许多研究工作已经完成使用膜过滤(MF) pre -治疗提供稳定和可预测的RO系统的给水供应质量通量增加导致40%在传统预处理方法[7]。卡多纳·等。[8]使用聚丙烯膜0.2μm孔径在连续模式下100 Kpa的压力梯度,13 - 15%的节能报告了插入MF膜预处理系统。 Teng et. al. [9] observed that the higher permeate flux of the MF membrane pilot system was achieved at the cost of increased transmembrane pressure with Silt Density Index (SDI) in the permissible limit of RO feed. Ceramic membranes have longer life span due to their chemical and mechanical stability, Ahmad and Mariadas [10] used tubular single channel ceramic membranes with nominal pore size of 0.2 μm and found that the insertion of helical baffle increased the permeate flux (520.8 LMH) up to 104.9% as compared to a system without baffle using feed of 1.0 g/l TiO2 at 20 psi TMP.

三世。材料和方法

答:反渗透

扩散运动的分子从高浓度区域地区较低的浓度。渗透是一种特殊情况下的扩散分子水和浓度梯度发生在半渗透膜[11]。半渗透膜允许水的通道,但不是离子(例如,Na +、Ca2 +、Cl -)或更大的分子(如葡萄糖、尿素、细菌)。扩散和渗透是热动力有利的,并将继续,直到达到平衡。渗透可以慢、停止甚至逆转如果足够压力应用于膜的膜从“集中”[12],[13]。反渗透水穿过膜时浓度梯度,从较低浓度更高的浓度。在反渗透,压力就落在了一边,集中解决力的水分子膜到淡水[14]。

罗是一个净化技术,使用半渗透膜。这个膜技术不是一个因为在反渗透过滤方法,应用压力是用来克服渗透压,依数的属性(在前一节中解释),是由化学势,热力学参数[15]。结果是溶质保留在加压膜和纯溶剂允许传递给对方。“选择性”,这个膜应该不允许大分子或离子通过孔(孔),但应该允许解决方案的更小的组件(如溶剂)通过自由[16],[17]。在正常的渗透过程中,溶剂自然从溶质浓度低的地区(高水位),通过膜的高溶质浓度(低水势)[18]。

纯溶剂是驱动的运动系统的自由能降低膜两边平衡溶质浓度,产生渗透压。应用外部压力反向纯溶剂的自然流动,因此,反渗透。这个过程类似于其他膜技术应用[19]。然而,有关键的反渗透之间的差异和过滤。主要在膜过滤去除机制是紧张或大小排斥,所以理论上可以达到完美的排除过程的粒子无论操作参数等影响压力和浓度[20]。此外,RO涉及扩散机理,分离效率取决于溶质浓度、压力和水通量率[21]。

b .前处理

建立了从文学,反渗透(RO)膜对pH敏感,氧化剂,细菌、藻类、有机物和微粒。至关重要。因此,把原始的水,然后再把它寄到RO火车通过一个合适的饲料长久的膜的生活。为此,使用几种预处理技术及它们的组合与成功的结果和理想的效率。在目前植物植物的预处理部分由三个流行的预处理技术的结合即沉降、磁盘过滤和超滤。

四、实验工作

这个实验的主要目的是实现尽可能多的减少原水的TS内容尽可能的压力和能量在接下来的两个部分即可以减少磁盘过滤和超滤。原水TS含量小于10 mg / l和降低TS实现沉降坑小于10%的植物。所以这个实验的目的是增加减速率的TS使用过滤媒体不同的大小、形状和纹理。之后,最大的特定样本水分离是被带到下一个部分(磁盘过滤和超滤)和测试的最终分离固体。应该注意的是,在预处理过程中只党卫军在原始的水将被删除。水缺乏的大部分学生将被发送到RO室去除溶解的固体(DS)。

答:原水的分析

样品的实验室分析海水做是为了设置参数的范围,最终沉降后必须减少。参数测试TS内容和博士TS分析是由隔焰炉测试和pH值分析是使用酸碱计完成的。

b .沉淀池的驾驶员模型的建设

下流式沉淀池模型使用以来的压力需要摄入液体推到坦克从底部是难以实现的,。区别这两个流方法对过滤和分离率可以忽略不计。坦克设计以这样一种方式,它将有一个原始饮水机在顶部和底部卸料收集器。坦克模型规格如图。正常的实验室设备的使用最便宜。8毫米的坦克是由硼硅玻璃与开放底部装有夹以及管道流入和流出的原水进入沉淀池。水箱尺寸是18 x12x6英寸长方体形状。最后一箱设置如图3所示。

c .过滤媒体

这两种过滤媒体即砾石和卵石,从4毫米到65毫米,。砾石是分为三个不同的大小和使用四个不同大小的石子如图4所示。他们在实验室条件下然后彻底清洗和干燥。

十三对不同组合的七层过滤媒体中使用坦克。每一个组合被坦克进行测试。最低的组合TS结果的样本水是决定最终设计的床上。

海水是通过13个组合的七个过滤媒体分发层。生后水流通过媒体,在接收器收集槽。应该注意的是,在每一个试验中,大尺寸的媒体放在顶部和大小与深度降低。尽管13组合通过的原水收集的TS和测试内容。20毫升的样品收集从每个试验和放置在一个隔焰炉4小时在摄氏温度从1030年到1260年。十三审判所有的七层的大小降序排列从顶部TS还原效率最高。空运的样品水通过这个试验进一步发送到个人打滑的磁盘过滤和超滤模块和最后的TS和SDI被发现。然后示例发送到RO水室。

诉结果和讨论

答:结果

原始的TS内容waterwas发现隔焰炉测试。样本水量(S) - 20毫升。pH值分析了pH计。获得的TS和酸度计值列表在表I。

集值分析后得到的样品放电水沉淀池的十三个试验。TS的分析样本的值如表2所示(这里S = 20毫升的样品)。

样品13号即流出沉淀池中TS含量最少的试验。这个示例是选择进行进一步分析。水橇装到一个单独的寄给你的样品的磁盘过滤和分析TS内容显示高达100微米颗粒的去除。流经超滤的预处理的最后阶段,发现列车排放泥沙密度指数2。

b .推理

以下从实验的结果可以推断出部分:

目前沉积单位SWRO工厂降低TS的只有10%。

我。从13个不同的试验的结果推断各种过滤媒体床配置,可以得出的结论是,审判13号的七层的大小降序排列从顶部有highestTS还原效率。

二世。这个试验中使用的尺寸范围是4毫米到65毫米的床深度14英寸的18英寸的坦克。

三世。最初的TS发现在8到9 mg / L已经减少到3.95 mg / L

四、TS百分比减少试验13:| (3.95 - -8.10)/ (8.10)| * 100% = 51.2346%

诉这是一个更高的价值比目前使用的普通砾石床沉淀池SWRO植物。因此,取得的结果是非常可取的。

vi。至于沉淀池在预处理过程中,可以得出结论,一个过滤床的砾石和卵石大小从4毫米到65毫米减少了50%的原水的TS含量减少大量的工作负载和增加生活的预处理步骤。

七世。第二个和第三个预处理过程最后取得了2的SDI是发现是完全可取的参数满足反渗透部分的SWRO植物。

八世。任何饲料进入RO火车的SDI超过3将减少RO膜的生活7到10月的最小和最大1.5年。然而,2给出了生活的SDI的5年更换RO膜

六。结论

良好,有一个发展缺乏淡水可用性由于几个原因如人口爆炸、地下水枯竭、气候变化、全球变暖等。以满足饮用水需求上升,有一个不断增长的要求新颖,节能,经济可行的技术,将为国内和工业消费产生淡水。海水是目前最受欢迎的水源对这些技术由于其丰富的和免费的可用性。因此,海水淡化技术正在工作在世界各地的设备一个有效的方法来净化海水供人类食用。原水的预处理在发送之前是绝对必要的饲料海水淡化RO装置。未能这样做指数降低了膜,因此,植物。整个过程的主要目的是减少原水的TS内容尽可能多的使它成为一个可行的饲料RO列车。目前,沉淀池的上流式坑降低TS只有10%。因此,设计一个实验来增加TS还原速度通过改变沉降坑参数。

滤床深度13英寸的一百一十八英寸柜和过滤媒体大小介于4到65毫米的砾石和卵石,TS降低率为51.23%。这还原速度更可取的和示例从飞行员沉淀池废水被直接进行进一步分析。这是发送到一个打滑的磁盘过滤导致固体分离至11微米。其次是发送圆盘过滤机放电样本为超滤模块导致放电的盐密度指数(SDI) 2是非常可取的做法是一个可行的饲料送交选举主任植物的一部分。因此,可以得出结论,尺寸范围增加4毫米到65毫米,砾石和pebbles-textured过滤媒体的组合,可以实现TS减少的速率增加。

承认

我们要感谢博士Veezhinathan,罂粟有限公司对他的支持,建议和相关的言论在执行这项工作。

引用

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