УСТАНОВКА ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ

Настоящая полезная модель относится к области водоподготовки, и может быть использована для очистки и обессоливания воды, в частности в пищевой промышленности.
Основные требования к питьевой воде состоят в том, что она должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь хорошие органолептические свойства. Для ряда пищевых производств вода является основным сырьем. Требования к воде в пищевой промышленности близки к требованиям к водопроводной воде, но имеют значительные ограничения по содержанию взвесей, солей жесткости, железа, марганца и биозагрязнений.
Эффективными методами очистки воды для пищевой промышленности, электроники и теплоэнергетики являются: ионный обмен, ультрафильтрация, микрофильтрация с использованием капиллярных мембран, нанофильтрация, обратный осмос и сочетание этих методов.
Известна, например, система подготовки воды, содержащая последовательно включенные установку предварительной очистки воды с линией осветленной воды, установку обратноосмотического обессоливания с линиями пермеата и концентрата, узел дозирования в осветленную воду антискаланта, байпасную по отношению к установке обратноосмотического обессоливания линию осветленной воды, подключенную к линии пермеата, и узел декарбонизации на линии пермеата с линией декарбонизованного пермеата. На линии концентрата установки обратноосмотического обессоливания размещена электродиализная установка с биполярными мембранами, линией отвода кислотного раствора в линию пермеата до узла декарбонизации, линией отвода щелочного раствора в линию пермеата после узла декарбонизации и линией отвода дилюата (RU 2322403 С1, 20.04.2008).
Недостатком известной системы водоподготовки является то, что она не свободна от введения химических реагентов и сброса сточных вод и является довольно дорогой.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка водоподготовки для пресных и соленых вод, содержащая последовательно включенные по ходу обрабатываемой воды осветлитель, аппарат для стабилизационной обработки осветленной воды, установку для постадийного обессоливания в последовательно расположенных по ходу концентрата, по меньшей мере, двух ступенях мембранных аппаратов обратноосмотического обессоливания, при более высоком давлении очищаемой воды в каждой последующей ступени обессоливания, по меньшей мере, одну ступень обратноосмотического обессоливания в мембранных аппаратах, расположенных по ходу пермеата при более низком давлении воды на каждой последующей стадии обессоливания, регулятор расхода концентрата последней ступени обратноосмотического обессоливания, и, возможно, дегазатор на линии пермеата обратноосмотического обессоливания (RU 63352 U1, 27.05.2007).
Однако известная установка является громоздкой, кроме того, эффективность стадии декарбонизации пермеата, осуществляемой в дегазаторе, является недостаточной, а целевой продукт не вполне пригоден для пищевых производств.
Задачей настоящей полезной модели является создание простой по компоновке установки, обеспечивающей возможность регулирования остаточной концентрации растворенного углекислого газа в воде и рН целевого продукта.
Поставленная задача решается описываемой установкой для водоподготовки, которая содержит линию подачи исходной воды, мембранный блок обратноосмотического обессоливания, линию пермеата, связывающую мембранный блок с дегазатором, выполненным в виде половолоконного мембранного контактора, снабженного средствами подачи газа-носителя и отвода дегазированной жидкости с одной стороны контактора и средствами подачи пермеата и отвода удаляемых газов с другой стороны контактора, причем линия подачи газа-носителя снабжена воздушным фильтром, а линия отвода удаляемых газов снабжена водокольцевым вакуум-насосом и газожидкостным сепаратором, соединенными последовательно.
Предпочтительно, выход жидкой фазы из сепаратора и линия подачи воды в вакуум-насос соединены трубопроводом.
Предпочтительно, половолоконный мембранный контактор и газожидкостной сепаратор размещены на единой раме.
Предпочтительно, установка снабжена единой платформой, на которой размещены мембранный блок обратноосмотического обессоливания, половолоконный мембранный контактор и газожидкостной сепаратор.
Предпочтительно, мембранный блок обратноосмотического обессоливания выполнен с обратноосмотическими или нанофильтрационными мембранами.
Предпочтительно, на линии подачи газа-носителя установлен регулирующий вентиль.
Предпочтительно, на линии удаления газа установлен регулирующий вентиль.
Предпочтительно, сепаратор снабжен линией слива избытка конденсата.
Схема предложенной установки представлена на фиг.1, где
1. - мембранный блок обратноосмотического обессоливания,
2. - половолоконный мембранный контактор (дегазатор),
3. - воздушный фильтр,
4. - водокольцевой вакуум-насос,
5. - газожидкостной сепаратор,
6. - линия подачи исходной воды,
7. - линия пермеата,
8. - линия концентрата,
9. - средство подачи пермеата,
10. - средство отвода дегазированной жидкости,
11. - линия отвода дегазированной воды,
12. - линия подачи газа-носителя,
13. - средство подачи газа-носителя,
14. - средство отвода удаляемых газов,
15. - линия отвода удаляемых газов,
16. - линия подачи воды в вакуум-насос,
17. - трубопровод для возврата жидкости в водокольцевой вакуум-насос,
18. - линия отвода газов из сепаратора,
19. - линия слива избытка конденсата,
20. - единая платформа,
21. - вентиль регулирующий,
22. - вентиль регулирующий,
23. - единая рама,
24. - единая рама.
Заявленная установка работает следующим образом. Исходная вода (рН=6,0-7,5) поступает на мембранный блок обратноосмотического обессоливание (1), на котором происходит разделение жидкости с образованием двух потоков - пермеата (обессоленной воды) и концентрата (солесодержание примерно в 4 раза выше, чем в исходной воде). Величина рН пермеата значительно ниже, чем в исходной воде (рН=4,5-6), в основном такое значение рН обусловлено наличием в пермеате большого количества угольной кислоты (СО
является коррозионно-активным газом).
2
Для коррекции величины рН пермеат поступает на мембранный контактор (2), где происходит удаление растворенного в воде углекислого газа и растворенного кислорода (O
так же является коррозионно-активным газом), на выходе из контактора достигается величина рН=4,55-7,5. Изменяя величину протока исходной воды через мембранный контактор, глубину вакуума и/или скорость продува инертным газом, можно регулировать остаточную концентрацию растворенного в воде углекислого газа, тем самым повышая величину рН до заданного значения.
2
Принцип действия мембранного контактора состоит в диффузионном переносе растворенных в воде газов (углекислого газа и кислорода) в поток инертного газа-носителя (в качестве газа-носителя используется очищенный на воздушном фильтре (3) воздух) и вакуума (образуемого с помощью водокольцевого вакуум-насоса (4)) через поры гидрофобной мембраны по градиенту химического потенциала. Мембрана в данном случае организует поверхность раздела фаз и играет роль барьера для воды. При этом величина потока газа-носителя устанавливается с помощью регулирующего вентиля (21), так же уровень вакуума поддерживается на заданном уровне с помощью регулирующего вентиля (22).
Основным элементом мембранного дегазатора являются половолоконные мембраны, распределенные внутри мембранного контактора. Внутрь волокна в мембранный контактор с одной стороны поступает газ, а с другой стороны поддерживается вакуум и отводится растворенный углекислый газ; противотоком к газу в межволоконное пространство аппарата поступает пермеат, благодаря конструкции мембранного контактора поток жидкости равномерно распределяется в межволоконном пространстве, что позволяет эффективно удалять растворенные газы из жидкости, дегазированный пермеат отводится из аппарата через выходной фланец. В результате процесса мембранной дегазации из воды удаляется СO
и О
, дегазированная вода имеет рН=4,55-7,5.
2
2
Удаленные газы смешиваются с водой в водокольцевом вакуум-насосе, а затем в газожидкостном сепараторе (5) происходит отделение газа от жидкости и удаленные газы отводятся в атмосферу, а вода возвращается обратно в водокольцевой насос. В результате процесса мембранной дегазации образуется конденсат, который накапливается в сепараторе и затем при достижении определенного уровня сливается в канализацию, по потоку отвода конденсата можно контролировать целостность гидрофобной мембраны и капилляров. Для удобства, половолоконный мембранный контактор и газожидкостной сепаратор размещены на единой раме (24). Для удобства установка водоподготовки снабжена единой платформой (20), на которой размещены мембранный блок обратноосмотического обессоливания, половолоконный мембранный контактор и газожидкостной сепаратор.
Таким образом, предложенная установка является простой в изготовлении и эксплуатации, обеспечивает возможность регулирования рН очищенной воды при соблюдении всех требований, касающихся состава воды, используемой в пищевой промышленности.