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了解反渗透阀的功能

作者: 美国MILLER米勒阀门中国运营中心 时间:2022-09-21 16:15:57 阅读:24

反渗透(RO)是一种从水中去除杂质的水净化过程。拥有干净的水对于工业应用至关重要。锅炉、制药、食品和饮料以及农业应用在其过程中需要纯水,而反渗透是一种常见的解决方案。为了控制这些系统中的水流,使用了阀门。根据系统的复杂程度,使用各种阀门来精确控制受污染的水的流量,将其净化成干净的水。

渗透和反渗透的基础知识

当两种溶液被半透膜隔开时,渗透是自然界中自然发生的现象。半透膜允许某些分子或离子通过它并阻止其他分子或离子通过 - 基于大小和电荷。图 1 显示了淡水(溶剂)和盐水(浓缩溶液)的示例。自然地,分子的浓度试图平衡,这迫使干净的水通过半透膜与盐水混合。这种通过膜的力被定义为“渗透压”。


渗透和反渗透示意图
图 1. 渗透和反渗透示意图


在反渗透中,系统旨在将浓缩溶液(例如盐水)通过半透膜,半透膜只允许水分子通过而阻止其他分子通过。这有效地清洁和净化了水。然而,由于这不是自然现象,并且渗透压的作用与所需的水运动方向相反,因此需要有外部压力才能使水沿所需方向运动。RO 系统通常使用泵或重力供水来实现这一点。

RO 系统的工业应用

一些工业应用要求水的纯度具有相同的质量标准,甚至高于饮用水的质量标准。通常,这些是在100 psig和1000 psig之间的压力下处理大量水的连续系统。根据处理后所需的水质,可以使用许多膜和通道来提高效率和减少废水量。以下是典型的应用示例:

锅炉 : 使用蒸汽驱动涡轮机的工厂通常在将水煮沸成蒸汽之前对水进行净化。如果污水变成蒸汽,会损坏涡轮叶片,导致停机和维护问题。这使得净化水以增加涡轮机的使用寿命更具成本效益。

制药 : 为了生产一致和纯净的产品,制药公司需要不含溶解颗粒、细菌和有机物的纯净水。一般药品所需的溶解颗粒水平比安全饮用水低一万倍。反渗透系统可以与其他水处理工艺相结合来实现这一目标。

食品和饮料 : 纯净水是预防健康问题和保持食品和饮料生产质量所必需的。RO系统与其他处理系统结合使用来净化水,以确保产品安全和一致的味道和气味。

农业 : 灌溉用水通常不需要像饮用水一样纯净,但仍然很难找到合适的水。通过获得不可饮用的水,并将其通过简单的反渗透系统,即使不可饮用的水也可以达到农业标准。


反渗透阀选型

根据反渗透系统中的步骤,使用不同的阀门来精确和安全地控制流量。阀的功能在使用中产生优点和缺点,因此不同的阀可以在不同的步骤中最佳地使用。

电磁阀

电磁阀柱塞用于打开和关闭节流孔,从而阻止或允许介质流动。通过利用磁体产生的电磁场上下移动来打开和关闭柱塞。根据阀门是常闭还是常开,阀门将在通电或断电时切换位置。这些阀门具有快速的反应时间。

球阀和蝶阀

球阀和蝶阀通常由杠杆手动控制,但也可以电动或气动控制。球阀有一个带孔的球,以阻止或允许球根据方向流动。蝶阀采用一个薄的阀瓣或薄片,可以旋转和打开来允许流体流动。这些阀门具有良好的密封性能。

自动截止阀

自动截止阀根据流体压力开启和关闭。它与下游阀门(即控制流入罐内流量的阀门)一起工作,能根据压力的增加感知下游关闭的流量,然后关闭。它机械运转,不需要电力,节约能源,防止水成本损失。


止回阀

图 2. 止回阀


止回阀

止回阀是一种单向阀。一般是弹簧式的,当流量从错误的方向来时,阀门会随着压力关闭以阻止流动。图 2 显示了一个止回阀,它可以与管道螺纹连接。

浮球阀

浮阀用于罐中,以在到达某个填充点时关闭流入的流量。随着水箱的水量增加,阀门的浮子向上移动,并连接到机械关闭阀门的杠杆。随着水位下降,浮阀将重新打开。

单级反渗透系统

根据所需的纯度和进水水质,不同的净化步骤可以与 RO 系统串联。仅查看 RO 部分,图 3 显示了一个单级系统的示例,该系统再循环废液或未净化的水。给水进入并通过 RO 膜泵送,将净化水与未净化水分离。工业反渗透系统可以设计成多级,水通过多个膜进行更好的过滤,需要额外的阀门来控制流量。注意:单级 RO 系统的阀门数量可能比图 3 所示的更多或更少。


单级反渗透系统
图 3. 工业单级 RO 系统示例


RO系统中常用的阀门

给水阀

当给水进入工业 RO 系统时,它通常会通过一个初始阀门,如图 3 中的阀门 #1 所示。该阀控制受污染的水流入系统,并可将系统与预处理程序隔离或用于维护目的。根据 RO 系统的复杂程度,它可以是电磁阀、球阀或蝶阀。

自动截止阀

受污染的水通过泵后,通常会通过一个自动截止阀,如图 3 中的阀门 #2 所示。该阀要么通过监测压力来控制,要么是电磁阀。一个压力控制阀将监控输出端的压力,如果它增加(管线下方的阀门关闭或有什么阻碍流动),那么它将关闭以防止流入 RO 膜。随着压力恢复正常,它将重新开放。

拒绝排水阀

图 3 显示了再循环废水的选项。不管是否有废水的再循环,仍然会有废水进入下水道。通常,如果需要精确的流量控制,可以使用球阀、蝶阀或针阀来监测和控制这种流量。该阀在图 3 中可以看到为 3 号阀。

再循环排除阀

如果废水被再循环,它将通过球阀、蝶阀或针阀进行监测和控制。在多级或通过系统中,这些水将进入额外的 RO 膜。该阀在图 3 中可以看到为 4 号阀。

止回阀

止回阀通常直接位于 RO 膜之后,以防止任何回流通过它。它可以在图 3 中看到为阀门#5。如果通过关闭的阀门或管道阻止下游流动,则渗透压将导致纯化水通过 RO 膜返回,这可能对系统造成损坏。一个简单的止回阀可以防止这种情况发生,如果使用自动截止阀,则需要安装到位。


三通球阀

图 4. 三通球阀


分配阀

如果通过 RO 系统的流量大于或小于工业应用所需的流量,则纯化水通常保存在水箱中。要将水分配到这些水箱,可以使用三通球阀(见图 4);它在图 3 中也显示为阀门 #6。

浮球阀

为了防止纯净水箱溢出,通常使用浮阀来确保水箱不会超过三分之二。它们与自动截止阀配合使用,因为溢水的成本很高。该阀门在图 3 中可以看到为阀门 #7 和 #8。

取样阀

为了在 RO 膜之后立即监测纯化水,可以安装一个取样阀来测试水的质量。这可以在图 3 中看到为 9 号阀门,它通常只是一个简单的球阀。

阀门材料注意事项

当 RO 系统处理受污染的给水(盐水、富含氯化物的水、化学品和离子等)时,可能会发生腐蚀并使阀门的密封件和外壳退化。在选择这些材料以确保阀门的使用寿命和正常功能时,了解环境条件和介质特性非常重要。通常,不锈钢阀门用于高压系统,PVC阀门用于低压系统。