СИСТЕМА ОБЕССОЛИВАНИЯ И ДОУМЯГЧЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ И МОРСКИХ ВОД

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для получения обессоленной воды из минерализованных и морских вод.
Известна система обессоливания морских (океанских) вод, содержащая последовательно включенные установку предварительной подготовки и одноступенчатую обессоливающую установку обратного осмоса (УОО) [1] -аналог. Недостатком такой системы является низкий выход пермеата (35-50% от расхода поступающей воды).
Известна наиболее близкая к предлагаемой полезной модели по назначению и достигаемому эффекту система обессоливания минерализованных и морских (океанских) вод, содержащая последовательно включенные осветлительную установку и обессоливающую мембранную УОО, а также установку дозирования раствора ингибитора солеотложений перед УОО [2] - прототип. Недостатками такой системы являются:
- относительно невысокий выход пермеата (53% на первой ступени и 94,5% - на второй ступени), суммарно по установке 50% от исходного расхода;
- повышенный расход концентрата (продувочной воды) - порядка 50% от расхода исходной воды;
- высокое содержание общей жесткости в поступающей на УОО после предварительной очистки воде (Ж=134,4 мг-экв/л), эквивалентное ее содержанию в исходной воде (Са - 451 мг/л или 22,5 мг-экв/л и Mg - 1342 мг/л или 111,8 мг-экв/л);
- низкое качество пермеата по накипеобразующим ионам (Са=3,4 мг/л или 0,17 мг-экв/л), то есть пермеат даже двухступенчатой УОО не удовлетворяет нормам качества добавочной воды по жесткости, установленным для котлов различных параметров.
Достигаемыми результатами полезной модели по сравнению с прототипом являются снижение содержания жесткости в обессоленной воде, увеличение выхода пермеата при уменьшении сброса концентрата, а также повышение регенерирующей способности концентрата УОО за счет увеличения содержания в нем натрия и снижения содержания катионов жесткости.
Указанные результаты обеспечиваются тем, что в системе обессоливания минерализованных и морских (океанских) вод, содержащей последовательно включенные осветлительную установку с линией осветленной воды и обессоливающую мембранную УОО с линиями пермеата и отвода концентрата, а также установку дозирования раствора ингибитора солеотложений перед УОО, согласно полезной модели ко входу УОО подключена установка Na-катионирования осветленной воды с противоточными фильтрами, а к выходу УОО - установка Na-катионирования пермеата, причем линия отвода концентрата из УОО подключена ко входу Na-катионитных фильтров, установленных на пермеате, а линия отвода отработанного концентрата от этих фильтров подключена к выходу Na-катионитных фильтров, установленных на осветленной воде перед УОО.
То есть, Na-фильтры, установленные на пермеате, работают по параллельноточной схеме, а Na-фильтры, установленные перед ООУ, работают по противоточной схеме.
В системе согласно полезной модели качество концентрата ООУ характеризуется содержанием Na 1000÷1200 мг-экв/л и Ж=13÷20 мг-экв/л. Благодаря этому концентрат УОО обладает достаточной регенерирующей способностью по отношению к Na-фильтрам установок умягчения пермеата и осветленной воды.
На фиг.1 в качестве одного из примеров реализации полезной модели схематически изображена система обессоливания согласно полезной модели с одноступенчатой УОО; на фиг.2 - такая же система с двухступенчатой УОО.
Система обессоливания минерализованных и морских (океанских) вод согласно полезной модели содержит последовательно включенные осветлительную
установку 1 с линией 1.1 осветленной воды, а также обессоливающую мембранную УОО 2 одноступенчатую (фиг.1) или двухступенчатую (фиг.2) с первой ступенью УОО 2.1 и второй ступенью УОО 2.2. Каждая ступень УОО оборудована линией 2.3 пермеата (обессоленной воды) и линией 2.4 отвода концентрата, а также устройством (не показано) дозирования подаваемого по линии 2.5 раствора ингибитора солеотложений перед УОО. Ко входу УОО 2 подключена установка 3 Na-катионирования осветленной воды с противоточными фильтрами, а к выходу УОО 2 - установка 4 Na-катионирования пермеата, причем линия 2.4 отвода концентрата из УОО подключена ко входу Na-катионитных фильтров 4, установленных на пермеате, а линия 4.1 отвода отработанного концентрата от этих фильтров подключена к выходу Na-катионитных фильтров 3, установленных на осветленной воде перед УОО 2. Линия 5 служит для подачи исходной воды на осветление, линия 6 - для подачи готовой глубоко обессоленной воды потребителю.
Система согласно полезной модели работает следующим образом. Исходная вода по линии 5 подается на осветлительную установку 1, далее осветленная вода, подаваемая по линии 1.1, частично умягчается на Na-катионитных фильтрах 3 и поступает в УОО 2. Пермеат собирается в емкости (не показана) и подается на Na-катионитные фильтры 4. Концентрат УОО 2 также собирается в емкости (не показана) и подается по линии 2.4 на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров собирается в емкости (не показана) и подается на регенерацию Na-фильтров 3, установленных на линии 1.2 осветленной воды перед ООУ 2. Готовая обессоленная вода по линии 6 подается потребителю.
Пример 1. Вода Каспийского моря после очистки на осветлительной установке 1 поступает на умягчение на противоточных Na-катионитных фильтрах 2, загруженных сильнокислотным катионитом КУ-2-8. Далее частично умягченная вода с кальциевой жесткостью Ж=0,7 мг-экв/л и с содержанием ингибитора 3 мг/л подается на обессоливание в одноступенчатой
УОО 2 (фиг.1), оснащенной мембранными элементами Filmtec SW 30 HR-380. Пермеат УОО с жесткостью Ж=50 мкг-экв/л подается на доумягчение на Na-фильтры 4. Остаточная жесткость пермеата после Na фильтров Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата составляет 80% от расхода исходной воды. Концентрат УОО с содержанием Na=1040 мг-экв/л и Ж=13 мг-экв/л, подается на регенерацию Na-фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.
Для двухступенчатой УОО (фиг.2) при работе на частично умягченной каспийской воде жесткость пермеата второй ступени 2.2 УОО составляет Ж=8÷10 мкг-экв/л. Пермеат с указанной жесткостью подается на доумягчение на Na-катионитных фильтрах 4. Остаточная жесткость пермеата после Na-фильтров Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата на первой ступени 80%, на второй ступени - 90%). Концентрат второй ступени 2.2 УОО подается в линию 1.1 исходной осветленной воды перед УОО 2. Концентрат первой ступени 2.1 УОО 2 подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии пермеата 2.3. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.
Пример 2. Океанская вода после очистки на осветлительной установке 1 поступает на умягчение на противоточных Na-катионитных фильтрах 3, загруженных сильнокислотным катионитом КУ-2-8. Далее частично умягченная вода с кальциевой жесткостью Ж=1 мг-экв/л и с содержанием ингибитора 4 мг/л подается на обессоливание в одноступенчатую УОО 2 (фиг.1), оснащенную мембранными элементами Filmtec SW 30 HR-380. Пермеат УОО с жесткостью Ж=100÷130 мкг-экв/л подается на доумягчение на Na-катионитные фильтры 4. Остаточная жесткость пермеата после этих фильтров Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата составляет 60% от расхода исходной воды. Концентрат ООУ с содержанием Na=1200 мг-экв/л и Ж=20 мг-экв/л, подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии
2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.
Для двухступенчатой УОО 2 (фиг.2) при работе на частично умягченной океанской воде жесткость пермеата второй ступени 2.2 составляет Ж=15÷20 мкг-экв/л. Пермеат с указанной жесткостью подается на доумягчение на Na-катионитных фильтрах 4. Остаточная жесткость пермеата после этих фильтров Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата на первой ступени 60%, на второй ступени - 90%. Концентрат второй ступени 2.2 УОО 2 подается в линию 1.1 исходной осветленной воды перед УОО 2. Концентрат первой ступени 2.1 УОО 2 подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.
Источники информации:
1. Higher Recovery with Improved Hollow Fiber Membrane Modules. - Atsuo Kumano and others. - Desalination & Water Reuse. - November/December 2003, vol.13/3, p.39, 40.
2. Higher Recovery with Improved Hollow Fiber Membrane Modules. - Atsuo Kumano and others. - Desalination & Water Reuse. - November/December 2003, vol.13/3, p.13-16.