УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД С СИСТЕМОЙ ОЧИСТКИ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ МЕМБРАН
DEVICE FOR FILTRATION OF SEWAGE WATERS WITH REVERSE OSMOSIS MEMBRANE PURIFICATION SYSTEM

Изобретение относится к технологии защиты окружающей среды, использующей фильтрующие обратноосмотические мембраны для очистки стоков, например, фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов.
Известна рекуперационная обратноосмотическая очистка сточных вод (RU 2088537 С1, опублик. 27.08.1997). В известном решении сточную воду, со стадии промывки гальванопроизводств, подвергают механической фильтрации, затем подвергают обратноосмотическому разделению с получением фильтрата и концентрата и последующим возвращением фильтрата на стадию промывки и направлением концентрата на стадию извлечения металлов электрохимическим методом.
Недостатком известного решения является снижение производительности установки за счет постоянного рекуперационного потока.
Известна система автоматической очистки фильтрующего элемента (RU 212855810 С1, опублик. 10.04.1999) В изобретении обеспечивается увеличение эффективности очистки фильтрующего элемента путем исключения постепенного, сколько-нибудь заметного его забивания с помощью постоянной или периодической очистки последнего без нарушения режима основной очистки данным элементом какой-либо среды (газа или жидкости). В системе проводится прочистка фильтрующего элемента, по меньшей мере, средой повышенного давления. В качестве прочищающей среды используют как минимум одну сконцентрированную среду, имеющую большее давление и/или скорость, чем у среды, прочищаемой фильтрующим элементом. При этом применяют отдельно или совместно с очищающей средой как минимум одну другую среду, отличную по составу и/или по состоянию от первой. Система содержит, по меньшей мере один трубопровод подвода очищающей среды, по меньшей мере одну опору для закрепления фильтрующего элемента.
Недостатком системы является необходимость в применении столь высокого перепада давления на мембране для ее очистки, что существует реальная опасности повреждения полимерного материала мембраны. Объясняется это весьма малыми размерами ячеек мембран для обратного осмоса и их низкой механической прочностью.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности периодической очистки фильтрующих элементов - обратноосмотических мембран и увеличения срока их службы.
Указанный технический результат достигается в изобретении следующим образом.
Устройство для фильтрации сточных вод с системой очистки обратноосмотических мембран содержит приемный резервуар, основной нагнетающий насос, входной трехпозиционный быстродействующий клапан, штуцер ввода очищаемого стока, мембранный блок, штуцер для вывода очищенного стока, выходной трехпозиционный быстродействующий клапан и резервуар очищенного стока, последовательно соединенные между собой трубопроводом для работы в режиме очистки стока.
В свою очередь резервуар очищенного стока, дополнительный насос, выходной трехпозиционный быстродействующий клапан, штуцер для вывода очищенного стока, мембранный блок, входной трехпозиционный быстродействующий клапан и отстойник последовательно соединены дополнительным трубопроводом для работы в режиме очистки обратноосмотической мембраны.
Мембранный блок соединен с ультразвуковым генератором.
Блок управления, которым снабжено устройство, соединен с входным и выходным трехпозиционными быстродействующими клапанами, дополнительным насосом и ультразвуковым генератором.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически изображено предложенное устройство.
Устройство содержит трубопровод 1 для работы в режиме очистки стока, приемный резервуар 2, основной нагнетающий насос 3, входной трехпозиционный быстродействующий клапан 4, мембранный блок 5, штуцер 6 ввода очищаемого стока, дополнительный трубопровод 7 для работы в режиме очистки обратноосмотической мембраны, резервуар 8 очищенного стока, штуцер 9 для вывода очищенного стока, выходной трехпозиционный быстродействующий клапан 10, дополнительный нагнетающий насос 11, отстойник 12, ультразвуковой генератор 13, блок управления 14, линии 15 управления.
Устройство работает следующим образом.
Очищаемый сток, например, фильтрат полигона захоронения твердых бытовых отходов, по трубопроводу 1 поступает в приемный резервуар 2. Далее с помощью основного нагнетающего насоса 3 сток подают во входной трехпозиционный быстродействующий клапан 4.
При превышении перепада давления на мембранном блоке 5, менее чем на 10% от номинального значения, клапан 4 вводит через штуцер 6 очищаемый сток в мембранный блок 5, в котором происходит очистка стока. Очищенный сток через штуцер 9 и выходной трехпозиционный быстродействующий клапан 10 поступает в резервуар 8.
В процессе очистки стока на поверхности обратноосмотической мембраны блока 5 образуется слой осадка, препятствующий фильтрации.
При превышении перепада давления на мембранном блоке 5, более чем на 10% от номинального значения, регистрируемого датчиком давления, на блок управления 14 поступает соответствующий сигнал и по сигналу от блока управления 14 клапан 4 перекрывает ввод очищаемого стока в мембранный блок 5.
После этого происходит очистка мембраны следующим образом. Из резервуара 8 с помощью дополнительного нагнетающего насоса 11 по трубопроводу 7 для работы в режиме очистки обратноосмотической мембраны очищенный сток через клапан 10 и штуцер 9 поступает в мембранный блок 5. Происходит промывка мембраны и продукты промывки сбрасываются в отстойник 12.
Таким образом происходит периодическая очистка мембранного блока 5 реверсивным потоком очищенного стока со сбросом продуктов промывки в отстойник 12.
Для снижения давления, создаваемого дополнительным нагнетающим насосом 11 при промывке мембранного блока 5 и во избежание его повреждения мембранный блок 5 соединен с ультразвуковым генератором 13.
Генератор 13 создает на мембране колебания с длиной волны и амплитудой, не меньшей среднего размера ячеек мембраны. В соответствие с теорией нелинейных колебаний наложенные колебания с длиной волны, соответствующей характерному размеру тела, к которому они приложены, вызывают колебательные процессы на его поверхности в слое, соответствующем по толщине амплитуде колебаний.
Как показывают эксперименты по очистке фильтрата полигона твердых бытовых отходов, толщина слоя осадка на мембране, при котором прекращается фильтрация, составляет 22-26 мкм. Зависимость толщины слоя от времени работы мембранного блока носит линейный характер.
Наиболее рациональным на практике оказалось наложение ультразвуковых колебаний на слой толщиной 10-12 мкм. При этом уменьшение расхода фильтрата через мембранный блок составляло 20%-25% от номинального значения.
Наложение ультразвуковых колебаний с частотой от 3,0 до 22,0 кГц в течение 30-50 секунд один раз за 10 суток работы позволило поддерживать постоянство объема очищаемого стока с точностью 1,5%.
Срок службы фильтрующих обратноосмотических мембран для очистки фильтрата без периодической промывки мембранного блока 6 реверсивным потоком очищенного стока 9 составил 92-96 суток.
Срок службы фильтрующих обратноосмотических мембран для очистки фильтрата с периодической промывкой мембранного блока 6 реверсивным потоком очищенного стока 9 составил 205-215 суток.
Срок службы фильтрующих обратноосмотических мембран для очистки фильтрата с периодической промывкой мембранного блока 6 реверсивным потоком очищенного стока 9 и наложением ультразвуковых колебаний с частотой от 3,0 до 22,0 кГц составил 725-760 суток.
При наложении ультразвуковых колебаний осадок на поверхности фрагментов разрушается, образуя хорошо заметный визуально, псевдоожиженный слой, который удаляется реверсивным потоком.
Экономическая эффективность предлагаемого изобретения определяется значительным снижением потребности в мембранных блоках при очистке сточных вод