УСТАНОВКА ВОДОПОДГОТОВКИ

Полезная модель относится к области обработки воды, а именно, к оборудованию для водоподготовки, предназначенному для очистки воды перед подачей ее на бытовые и промышленные нужды, а также в котел на парообразование.
Известна установка для водоподготовки, состоящая из блока предварительной подготовки воды (БПП), блока нанофильтрации (БНФ), блок обратного осмоса (БОО), блока умягчения (БУМ), блока нанофильтрации (БНФ) и блока корректировки pH (БКР).
В процессе работы установки исходная вода подается на БПП, где из исходной воды удаляется большая часть коллоидов, значительная доля органики и микробиологических загрязнений. Фильтрат подается на блок нанофильтрации, где при небольшом рабочем давлении (до 6 атм) удаляется цветность, другие органические компоненты, оставшиеся в обрабатываемой воде после стадии предварительной очистки, а также 40-90% поливалентных ионов, присутствующих в исходной воде в растворенном состоянии. После прохождения блока БНФ жидкость подразделяется на два потока: пермеат и концентрат.
Концентрат поступает на блок обратного осмоса, где подвергается глубокому опреснению: из обрабатываемой воды под давлением до 30 атм. удаляется 97-99% растворенных солей.
После прохождения БОО поток пермеата смешивается с пермеатом, полученным в БНФ и подается на дальнейшую обработку, а поток концентрата возвращается на БПП для проведения взрыхления загрузки осветлительных фильтров или промывки обратным током ультрафильтрационных мембран.
В зависимости от значения остаточной жесткости и карбонатного индекса смесь пермеатов после БНФ и БОО может направляться либо непосредственно на блок корректировки pH, либо сначала на блок умягчения с использованием фильтрации Na-катионите, а затем на БКР.
В БУМ фильтрование на Na-катионите обеспечивает доумягчение воды методом ионного обмена. При этом периодически возникает необходимость регенерации ионообменной смолы раствором поваренной соли. Отработанный раствор поваренной соли после регенерации подается на блок нанофильтрации, где из него удаляется и сбрасывается в стоки основная масса солей жесткости (от 70% до 95%), после чего регенерационный раствор может быть использован повторно для регенерации ионообменной смолы в БУМ при условии добавки незначительного количества свежей поваренной соли.
Корректировка значения pH умягченной воды осуществляется в БКР, после которого умягченная вода направляется потребителям (например, в теплосеть или в котлы).
(см. патент РФ на полезную модель №68501, кл. C02F 9/00, 2007 г.).
В результате анализа известной установки необходимо отметить, что она весьма сложна конструктивно, при ее эксплуатации водоподготовка осуществляется на холодной воде, что значительно уменьшает эффективность очистки и увеличивает ее продолжительность.
Известна установка для обработки воды, включающая блоки грубой механической очистки и подачи исходной воды, блок глубокой очистки исходной воды, содержащий блоки микро- и ультрафильтрации, узел для отбора очищенной воды, систему трубопроводов, оснащенную запорно-регулирующей аппаратурой, контрольно-измерительные приборы и оборудование, причем установка дополнительно содержит размещенный перед блоком глубокой очистки блок предварительной очистки воды, состоящий из блоков обезжелезивания, дехлорирования, удаления органических примесей и умягчения воды, выполненных на основе фильтрационных модулей, а блок глубокой очистки включает дополнительно обратноосмотическую установку и блок деионизации, причем блок предварительной очистки содержит дополнительно установку для насыщения воды кислородом и электролизную установку, а блок глубокой очистки дополнительно содержит блок химической мойки обратноосмотических элементов обратноосмотической установки, которая состоит, по крайней мере, из двух ступеней, каждая из которых состоит из одного или нескольких последовательно соединенных обратноосмотических элементов, и повышающих насосов с частотным регулированием и гидроаккумулятором, а блок деионизации размещен между первой и второй ступенями установки обратного осмоса с возможностью направления концентрата со второй ступени на вход блока деионизации.
(см. патент РФ на полезную модель №34528, кл. C02F 9/00, 2003 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной установки необходимо отметить, что она, как и приведенная выше, работает на холодной воде, что снижает степень очистки и увеличивает ее продолжителдьность.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка установки водоподготовки, достаточно простой конструктивно и обеспечивающей высокую степень очистки воды при высокой производительности.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в установке водоподготовки, включающей блок предварительной очистки воды, блок тонкой очистки воды и блок окончательной очистки воды, устройство очистки фильтрующих элементов блока окончательной очистки, а также емкость для очищенной воды, новым является то, что установка оснащена блоком корректировки уровня pH и двумя теплообменниками, первый из которых предназначен для подогрева пропускаемой через него предварительно очищенной воды и установлен между блоками предварительной и тонкой очистки, выходом связанным с блоком окончательной очистки, а второй между первым теплообменником и емкостью очищенной воды, при этом блок корректировки уровня pH связан с выходом блока окончательной очистки и емкостью очищенной воды, при этом, все блоки установки могут быть смонтированы на общем каркасе.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема установки для водоподготовки.
Установка водоподготовки содержит блок 1 предварительной (грубой) очистки исходной воды, выполненный в виде набора стандартных сетчатых фильтров грубой очистки. Вход данного блока связан с насосом (не показан) закачки исходной воды, а выход с первым теплообменником 2. Теплоносителем теплообменника 2 является пар, подаваемый из парогенератора (не показан).
Для исключения колебаний давления на линии подачи пара в теплообменник 2, установлен редукционный клапан 3. Для регулирования подачи пара в зависимости от температуры нагреваемой воды на линии подачи пара установлен регулирующий клапан 4. На линии подачи пара установлен также предохранительный клапан 5, срабатывающий при превышении расчетного для данного клапана давления. Теплообменник 2 имеет два выхода, один из которых предназначен для отвода сконденсированного пара (конденсата) в сборную емкость 6. На линии отвода конденсата установлен второй теплообменник 7, через который пропускается исходная вода, прошедшая блок 1.
Выход теплообменника 7 связан с фильтром 8 с уровнем фильтрации 5 мкм, выход которого может быть связан со сборной емкостью 6 очищенной воды или со сливом в канализацию.
Второй (водяной) выход 9 первого теплообменника 2 связан с блоком 10 тонкой очистки, скомпонованным из барьерных фильтров. Средний размер пор картриджей барьерных фильтров, изготовленных преимущественно, из полипропилена, составляет 5 мкм.
Выход блока 10 связан с блоком 11 окончательной очистки воды, предназначенным для удаления растворенного в воде железа, органических загрязнений, обессоливания воды. Блок оснащен насосом 12 высокого давления, мембранными аппаратами 13 с фильтрующими элементами - мембранными рулонными элементами 14, а также емкостью 15 для моющего раствора, трубопроводами 16 связанной с мембранными аппаратами.
Емкость 15, насос 12, мембранные аппараты 13 и трубопроводы 16 образуют замкнутый контур, по которому осуществляется подача моющего раствора к мембранным рулонным элементам 14 блока 11.
Выход блока 11 связан с блоком 17 корректировки уровня pH очищенной воды. Данный блок является стандартным, в качестве реагента используют гидроокись натрия.
Блоки установки могут быть смонтированы на общем каркасе 18.
Блоки установки соединены трубопроводами, снабженными вентилями, клапанами, дросселями и другой запорно-регулирующей аппаратурой.
Установка вод оп од готовки может работать в автоматическом режиме или управляться оператором с пульта управления (не показан).
Конструкция блоков и/или входящих в их состав агрегатов, не раскрытая в данной заявке, является известной и не составляет предмета патентной охраны.
Установка водоподготовки работает следующим образом.
Исходная вода насосом (не показан) подается на блок 1 предварительной очистки. Очистка воды на данном блоке осуществляется сетчатыми фильтрами грубой очистки.
Сетчатые фильтры предназначены для очистки исходной воды от инородных тел (ржавчины, механических включений, коллоидных взвесей и пр.) Граница отделения частиц фильтрующей сетки составляет ≥100 мкм.
После предварительной очистки в блоке 1 вода пропускается через теплообменник 2, где она нагревается до температуры 15-25?C. В качестве теплоносителя в теплообменнике 2, как уже было отмечено выше, используется пар давлением P=0,3 МПа, который поступает от парогенератора. Заданные параметры пара регулируются клапанами 3, 4, 5. Проходя через теплообменник 1 пар конденсируется. Для отвода конденсата пара от теплообменника 2 на выходе из него установлен конденсатоотводчик.
Для утилизации тепла отходящий конденсат пропускают через второй теплообменник 7, где осуществляется охлаждение конденсата с 90?C до 50-40?C, исходной водой, пропускаемой через теплообменник 7, которая нагревается на 3-5?C. Из теплообменника 7 конденсат поступает на фильтр 8, например, сетчатого типа, с уровнем фильтрации 5 мкм, где задерживаются механические загрязнения, а затем направляется в емкость 6 очищенной воды, или сливается в канализацию или направляется на иные нужды.
Прошедшая грубую очистку и подогретая вода из теплообменника 2 вода подается на блок 10 тонкой очистки, где проходим фильтрацию на барьерных фильтрах. Замену картриджей барьерных фильтров следует проводить при увеличении сопротивления до определенной величины (обычно, около 1 бар). Периодичность замены картриджей обычно определяют опытным путем.
После фильтрации в блоке 10 вода поступает на блок 11 окончательной очистки, где осуществляется удаление растворенного железа, органических загрязнений, обессоливание.
При работе блока 11 вода поступает на мембранные рулонные элементы 14 мембранных аппаратов 13, фильтрат собирается в емкости 6, а концентрат сбрасывается в канализацию. При работе мембранной установки часть загрязнений, содержащихся в концентрате, может оседать на поверхности мембранных рулонных элементов 14. Это приводит к снижению производительности блока и установки в целом по очищенной воде и снижению качества фильтрата. Поэтому при эксплуатации установки следует периодически проводить химическую мойку мембранного контура.
При непрерывной работе установки (24 часа в сутки) периодичность химических моек не реже 1 раз в месяц. Для проведения химической мойки емкость 15 заполняют реагентом, включают насос 12, который осуществляет циркуляцию моющего раствора по трубопроводам 16 через мембранные аппараты 13, промывая мембранные элементы 14 блока 11.
Под химической мойкой подразумевают щелочную мойку (для удаления органических загрязнений с поверхности мембран) и кислотную мойку (для растворения неорганических отложений, главным образом, плохо растворимых солей кальция и магния). Продолжительность химической мойки составляет 4-6 часов. На период химической мойки работа установки прекращается.
Химическая мойка осуществляется обычно через 600-700 часов непрерывной работы модуля.
Для мойки поверхности мембран используют два типа раствора:
- водный раствор лимонной кислоты, приготовленный из расчета 2 кг сухой лимонной кислоты на 100 литров деминерализованной воды, при этом, водородный показатель pH раствора не должен быть менее 3,0 (используется для удаления неорганических отложений);
- водный раствор триполифосфата натрия, приготовленный из расчета 2 кг сухого триполифосфата натрия на 100 литров деминерализованной воды, при этом, водородный показатель pH раствора не должен быть больше 12 (используется для удаления органических отложений).
После выхода из блока 11 фильтрат подается в блок 17 корректировки уровня pH, в котором осуществляется доведение уровня pH очищенной воды до заданного уровня, после чего вода подается в емкость 6.
Из емкости 6 очищенная вода подается насосом (позицией не обозначен) на бытовые, промышленные нужды или на получение пара.
Установка может быть легко встроена как в действующее оборудование для подготовки воды для бытовых и/или промышленных нужд, или на пар, так и в состав проектируемого для этих целей оборудования.
Установка может быть смонтирована в стационарном или мобильном исполнении (установлена на транспортном средстве или на прицепе).