МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ГЛУБОКООБЕССОЛЕННОЙ ВОДЫ

Полезная модель относится к технологии очистки воды, конкретно к подготовке глубокообессоленной воды с использованием комплекса мембранных установок для очистки от различных загрязнений, и может быть использована для очистки природной воды, взвесей, органических веществ, ионов тяжелых металлов, солей жесткости, радионуклидов в водоподготовке для питания энергетических установок, химической, атомной промышленности, металлообработке и других отраслей промышленности.
Известны установки для очистки воды с применением мембранных методов, состоящие из последовательно включенных установок предварительной подготовки воды, например ультрафильтрацией, обратного осмоса и глубокого обессоливания на ионообменных фильтрах (M.Tanabe, S.Kaneko, US Pat. 5833846, 10.11.98, В.Н.Федоренко и др., Критические технологии. Мембраны, 2004, №4, с.5-8). Такие установки обеспечивают заданное качество очищенной воды.
Недостатком таких установок является их большая сложность и необходимость использования в процессе работы дополнительных реагентов - кислоты и щелочи.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является установка для подготовки глубокообессоленной воды, состоящая из узла предварительной подготовки воды, например ультрафильтрацией, двух последовательно включенных модулей обратного осмоса и модуля электродеионизации, соединенных так, что трубопровод подачи очищаемой воды присоединен к входному патрубку
насоса, подающего воду в узел предварительной подготовки воды, патрубок выхода очищенной воды которого соединен с насосом высокого давления, выход которого присоединен к входному патрубку первого модуля обратного осмоса, патрубок выхода очищенной воды которого соединен с насосом высокого давления и входным патрубком второго модуля обратного осмоса. Патрубок вывода концентрата второго модуля обратного осмоса соединен с входным патрубком насоса, подающего воду на первый модуль обратного осмоса, а выходной патрубок очищенной воды второго модуля обратного осмоса соединен со входным патрубком насоса, подающего воду на модуль электродеионизации (T.Prato, C.J.Gallagher, International water conference, IWC-00-47 Report, p.3). Такая установка обеспечивают заданное качество очищенной воды.
Недостатком этой установки является низкая эффективность ее работы, необходимость добавления соли специального качества в контур циркуляции модуля электродеионизации и сброс дополнительного количества солей от этого модуля.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности работы установки путем использования концентрата второй ступени обратного осмоса, состав которого соответствует требуемому концентрату для работы модуля электродеионизации и возврата отработанного концентрата от этого модуля на вход первой ступени обратного осмоса.
Для решения поставленной задачи мембранная установка для подготовки глубокообессоленной воды состоит из узла предварительной подготовки очищаемой воды, например, ультрафильтрацией, двух последовательно включенных модулей обратного осмоса и модуля электродеионизации, соединенных так, что трубопровод подачи очищаемой воды присоединен к входному патрубку насоса, подающего
очищаемую воду в узел предварительной подготовки очищаемой воды, патрубок вывода очищенной воды которого соединен с насосом высокого давления, выход которого присоединен к входному патрубку модуля первой ступени обратного осмоса, патрубок вывода пермеата которого соединен с насосом высокого давления и входным патрубком модуля второй ступени обратного осмоса, причем патрубок вывода концентрата модуля второй ступени обратного осмоса соединен с входным патрубком насоса, подающего очищаемую воду на модуль первой ступени обратного осмоса, а выходной патрубок модуля второй ступени обратного осмоса соединен с входным патрубком насоса, подающего пермеат на модуль электродеионизации, причем патрубок вывода концентрата модуля электродеионизации соединен с входным патрубком насоса, подающего очищаемую воду на модуль первой ступени обратного осмоса, а патрубок вывода концентрата модуля второй ступени обратного осмоса соединен посредством трубопровода с установленным на нем регулировочным вентилем с входным патрубком насоса циркуляции концентрата модуля электродеионизации.
В частном варианте на трубопроводе, соединяющем патрубок вывода концентрата модуля электродеионизации с входным патрубком насоса модуля первой ступени обратного осмоса, установлен солемер, соединенный линией управления с регулировочным вентилем.
В другом частном варианте на трубопроводе, соединяющем патрубок вывода концентрата модуля второй ступени обратного осмоса с модулем электродеионизации, установлен дополнительный контрольный умягчитель.
В другом частном варианте на трубопроводе, соединяющем патрубок вывода концентрата модуля первой ступени обратного осмоса с насосом высокого давления и входным патрубком модуля второй
ступени обратного осмоса установлена система мембранной дегазификации.
В другом частном варианте в качестве узла предварительной подготовки очищаемой воды используют модуль ультрафильтрации.
На Фигуре показана схема мембранной установки для подготовки глубокообессоленной воды, где: 1 - модуль ультрафильтрации; 2 - модуль первой ступени обратного осмоса; 3 - модуль второй ступени обратного осмоса; 4 - модуль электродеионизации; 5 - контрольный умягчитель; 6, 7, 8, 9, 10 - насосы; 11 - система мембранной дегазификации; 12, 13, 14 - вентили; 15 - регулировочный вентиль; 16 - концентратомер; 17, 20, 23, 26 - входные патрубки; 18, 21, 25 - патрубки вывода концентрата; 19, 22, 24 - патрубки вывода пермеата; 27 - патрубок вывода глубокообессоленной воды; 28 - трубопровод подачи концентрата на модуль электродеионизации; 29 - трубопровод возврата концентрата модуля электродеионизации на доочистку.
Мембранная установка работает следующим образом.
Насосом 6 подают очищаемую исходную воду на модуль ультрафильтрации 1, где происходит ее разделение на концентрат, содержащий механические (взвеси), органические и микробиологические загрязнения, которые выводят в дренаж, и очищенный фильтрат (пермеат), поступающий на вход насоса высокого давления 7 модуля первой ступени обратного осмоса 2. В указанном модуле происходит выделение основной массы солей, которые в виде концентрата через вентиль 12 выводят в дренаж, и в виде частично обессоленного пермеата, который подают на вход насоса высокого давления 8 модуля второй ступени обратного осмоса 3. Вентилем 13 регулируют давление и производительность модуля. На второй ступени обратного осмоса происходит глубокое обессоливание пермеата, который подают на вход насоса 9 модуля электродеионизации 4.
Концентрат, содержащий в основном соли натрия, в количестве меньшем, чем в исходной очищаемой воде, возвращают на очистку на вход насоса 7 модуля первой ступени обратного осмоса 2. Вентилем 13 регулируют давление и производительность модуля. В модуле электродеионизации 4 при пропускании воды через слой смеси ионитов, непрерывно регенерируемых под действием электрического тока, удаляют следовые количества загрязнений, оставшиеся после обратного осмоса. Для эффективной работы модуля электродеионизации 4 в камерах концентрата поддерживают заданное солесодержание и производят циркуляцию концентрата насосом 10. Для подпитки контура циркуляции модуля электродеионизации 4 входной патрубок насоса циркуляции концентрата соединен посредством трубопровода 28 с установленным на нем регулировочным вентилем 14 с патрубком вывода концентрата 25 модуля второй ступени обратного осмоса 2. Для гарантированного предотвращения попадания солей жесткости в контур циркуляции на указанный трубопровод 28 установлен дополнительный контрольный умягчитель 5. Для поддержания солесодержания в контуре циркуляции концентрата модуля электродеионизации на трубопроводе 29, соединяющем патрубок вывода концентрата модуля электродеионизации с входным патрубком насоса 7 модуля первой ступени обратного осмоса 2, установлен солемер 16, соединенный линией управления с регулировочным вентилем 15. Для удаления растворенных в исходной очищаемой воде углекислоты и кислорода использована система мембранной дегазификации 11.
Пример.
3
Была использована мембранная установка для подготовки глубокообессоленной воды, состоящая из узла предварительной подготовки воды, содержащего модуль ультрафильтрации на полых волокнах фирмы «Hydranautics» производительностью 3 м/ч,
3
3
3
3
обеспечивающего очистку природной воды от взвесей, органических веществ и железа с конверсией 95%, первого модуля обратного осмоса на рулонных элементах типа 8040 Filmtec производительностью 2,7 м/ч, обеспечивающего очистку воды от солей жесткости, ионов тяжелых металлов и органических загрязнений, второго модуля обратного осмоса на рулонных элементах типа 8040 Filmtec производительностью 2,0 м/ч, обеспечивающего доочистку воды и модуля электродеионизации фирмы «Ionpure» производительностью по обессоленной воде 1,9 м/ч. Модули обратного осмоса работают при давлении 0,12-0,16 МПа. Дополнительный контрольный умягчитель раствора с объемом катионита 50 л обеспечивает гарантированное качество питающего модуль электродеионизации раствора не менее года. Система мембранной дегазификации обеспечивает удаления растворенных в воде углекислоты и кислорода. Использование комплекса мембранных установок обеспечивает сопротивление очищенной воды 15-18 Мом/см. Количество малоконцентрированных сбросных вод, сброс которых в промканализацию разрешен, составляет 0,6 м/ч.