МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к устройствам для проведения процессов мембранного разделения и может быть использована для очистки сточных и промывных вод в химической, пищевой и других областях промышленности от масел и жиров, в том числе эмульгированных, и ПАВ, образующиеся в процессе функционирования различных производств масложировой промышленности (рафинации масел, производства маргарина, майонеза, глицерина, жирных кислот и др.), а также сточных вод предприятий, производящих и использующих СОЖ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна мембранная фильтровальная установка для очистки сточных вод. Она имеет модульное исполнение и включает большое количество фильтровальных элементов (ФЭ), выполненных, например, на базе половолоконных мембран, и используется в погружном режиме. Особенностью является то, что конструкция обеспечивает возможность оперативной замены ФЭ и варьирования производительности путем изменения количества ФЭ в сборке. Система фиксации ФЭ, имеющих вид вытянутых цилиндров, набирается из прямоугольных блоков, с каждой стороны блока выполнены 2 полукруглых паза, предназначенных для фиксации
соответственно четырех ФЭ, эти блоки при сборке соединяются между собой с обеспечением необходимой производительности фильтра [Патент США №6872305. Опубл. 29.03.2005.].
Однако применение такой мембранной установки возможно для очистки небольших объемов сточных вод, поскольку увеличение числа фильтровальных элементов в сборке приведет к резкому увеличению гидравлического сопротивления и к существенному росту энергопотребления.
Известна мембранная установка, содержащая фильтры предварительной очистки, пятисекционную жироловушку, емкость для исходных сточных вод, где они нагреваются водяным паром до 40-45°С, мембранные модули для рециркуляции сточных вод, насосы, которые обеспечивают рециркуляцию сточных вод под давлением в модулях, емкость-сборник концентрата [Технология переработки жиров / Н.С.Арутюнян, Е.П.Корнева, А.И.Янова и др. Под ред. проф. Н.С.Арутюняна. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Пищепромиздат, 1998. 452 с].
Однако данная установка эффективно работает в узком интервале температур: 40-45С в периодическом режиме: требуется ее останов на регенерацию в течение 2-3 ч.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является мембранная установка для очистки сточных вод, содержащая сборник исходной воды, параллельно соединенные песчаные фильтры, промежуточные емкости с микрофильтрами, насос высокого давления, мембранные фильтры, сборник пермеата и вентили, параллельно соединенные песчаные фильтры соединены с параллельно соединенными промежуточными емкостями с микрофильтрами, причем на входе и
выходе каждой емкости установлены вентили, кроме того, между насосом высокого давления и параллельно соединенными промежуточными емкостями дополнительно установлены вентиль и емкость осветленной воды, также дополнительно введен коллектор, связывающий через вентили выходы концентрата мембранных фильтров с песчаными фильтрами [Патент РФ №2198018. Опубл. 10.02.2003.].
Недостатками прототипа являются:
3
- недостаточно высокая производительность по очищаемой воде: 12 м/ч;
- сравнительно высокое энергопотребление: 27 кВт;
- сложность в обслуживании: необходимость промывки песчаных фильтров осветленной водой, периодическая замена фильтрующего материала - песка и его последующая утилизация;
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей полезной модели является создание устройства для очистки сточных вод от масел, жиров и ПАВ, позволяющего:
- повысить производительность процесса очистки сточных вод, содержащих жировые вещества;
- снизить энергопотребление;
- исключить трудоемкие операции промывки и загрузки песчаных фильтров;
- проводить процесс очистки сточных вод в широком диапазоне температур; достигать высоких степеней очистки и возвращения очищенной воды в производственный цикл.
Поставленная задача решена путем создания мембранной установки для очистки сточных вод, содержащей емкость-сборник исходной воды, емкость-сборник пермеата, циркуляционный насос, фильтр предварительной очистки, мембранные фильтры, при этом она дополнительно снабжена дозатором щелочи, сообщающимся с емкостью-сборником исходной сточной воды, расположенными последовательно питающим насосом, емкостью-накопителем концентрата с датчиком уровня и исполнительным механизмом для поддержания постоянного уровня концентрата, при этом в качестве фильтра предварительной очистки установлен сетчатый или рукавный тканевый фильтр, мембранные фильтры выполнены в виде трубчатых ультрафильтрационных мембран, причем патрубок вывода концентрата из мембранных фильтров соединен с емкостью-накопителем концентрата, патрубок вывода пермеата соединен с емкостью-сборником пермеата, который соединен трубопроводом подачи пермеата с емкостью-накопителем концентрата для промывки мембран.
Мембранная установка для очистки сточных вод представлена на Фиг.
Установка содержит дозатор щелочи 1, емкость-сборник исходной сточной воды 2 для достижения требуемой рН жидкости, питающий насос 3, фильтр предварительной очистки 4, емкость-накопитель концентрата 5, датчик контроля уровня 6. В контуре циркуляции после циркуляционного насоса 7 установлены мембранные фильтры 8, контроль давления в которых осуществляется манометрами 9. Отводящий патрубок мембранных фильтров связан с емкостью-сборником пермеата 10, из которой
через трубопровод 11 производится промывка циркуляционного контура. Емкость-накопитель концентрата 5 и емкость-сборник пермеата 10 имеют патрубки отвода концентрата и пермеата для повторного использования.
Мембранная установка работает следующим образом. Сточная вода с температурой 15-85°С, содержащая масла и жиры, смешивается со щелочью из дозатора 1 в емкости-сборнике исходной сточной воды 2, где поддерживается рН 12-13. Необходимость доведения рН очищаемых сред до величины 12-13 обусловлена тем, что при обработке сточной воды щелочью (например, NaOH) жиры омыляются, образуя тонкодисперсную суспензию, которая хорошо поддается ультрафильтрации. Это позволяет значительно повысить проницаемость мембран и степень очистки воды. Питающим насосом 3 сточная вода перекачивается через фильтр предварительной очистки 4, где она проходит очистку от грубых механических примесей и крупных частиц осадка, образованного при взаимодействии щелочи с жировыми веществами, и поступает в емкость-накопитель концентрата 5. По достижении определенного уровня в емкости-накопителе концентрата 5 сигнал с датчика уровня 6 подается на исполнительный механизм, и отключается насос 3. Процесс очистки, разделения и концентрирования осуществляется путем непрерывного концентрирования исходного раствора с помощью циркуляционного насоса 7 через мембранные фильтры 8, состоящие из ультрафильтров типа БТУ 0,5/2 с трубчатыми мембранами Ф-1.
Разделение проводят при перепаде давления в системе мембран 0,2 - 0,6 МПа и скорости потока жидкости над мембраной 2-6 м/с. Необходимое рабочее давление контролируется манометрами 9.
Пермеат постоянно отводится в емкость-сборник пермеата 10, а в емкости-накопителе концентрата 5 поддерживается постоянный уровень концентрата. Полученный концентрат из емкости-накопителя концентрата 5 периодически сливают и направляют в цех рафинации для дальнейшей переработки. Пермеат направляется на повторное использование в качестве технической воды для промывки оборудования и для промывки мембранных блоков через трубопровод 11. Процесс идет при непрерывной циркуляции исходной сточной воды через мембранные фильтры до достижения концентрации жировых веществ 25-50%.
3
Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную задачу, а именно: повысить производительность процесса очистки сточных вод, содержащих жировые вещества до 13-14 м/ч; существенно снизить энергопотребление, до 6 кВт. Кроме того, упрощается обслуживание установки: вместо используемой в прототипе трудоемкой операции промывки и загрузки песчаных фильтров в настоящем устройстве предлагается проводить несложную операцию по замене рукавных фильтров.
Полезная модель позволяет также достигать высоких степеней очистки сточных вод - 99%, проводить процесс очистки сточных вод в широком диапазоне температур (15-85°С), а также возвращать очищенную воду в производственный цикл.