СИСТЕМА ЭЛЕКТРОМЕМБРАННОГО ПОЛУЧЕНИЯ УМЯГЧЕННОГО СОЛЕВОГО РАСТВОРА И КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ЩЕЛОЧНОГО РАСТВОРА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ

Полезная модель относится к области промышленной рекуперации отходов, в частности к регенерации щелочи из высокоминерализованных промышленных сточных вод (стоков), и может быть использована на предприятиях, имеющих щелочесодержащие стоки.
Наиболее близким техническим решением является установка для переработки промышленных сточных вод и получения концентрированного щелочного раствора и умягченного солевого раствора по патенту РФ №121500 МПК C02F 9/08, B01D 61/44, 27.10.2012 г.
Известная установка для переработки промышленных сточных вод и получения концентрированного щелочного раствора и умягченного солевого раствора включает, расположенные в технологической последовательности, блок накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод, блок рециркуляции рабочих растворов, блок многокамерных электромембранных аппаратов, при этом блок многокамерных электромембранных аппаратов состоит из блока первой ступени электромембранной обработки для отделения щелочного раствора от исходного раствора, а также получения умягченного солевого раствора, и блока второй ступени электромембранной обработки для получения концентрированного щелочного раствора, блок рециркуляции рабочих растворов содержит четыре бака, обвязанных трубопроводами из химически стойкого материала, причем первый бак установлен с возможностью заполнения промывочным раствором, второй бак установлен с возможностью заполнения обессоленной водой, третий бак установлен с возможностью накопления щелочного раствора с блока первой ступени электромембранной обработки, четвертый бак установлен с возможностью заполнения очищенным щелочесодержащим стоком и соединен с блоком накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод, причем входы блока первой ступени электромембранной обработки соединены соответственно с выходами первого, второго и четвертого баков блока рециркуляции рабочих растворов, выходы блока первой ступени электромембранной обработки соединены соответственно с входами первого и третьего баков блока рециркуляции рабочих растворов, а входы блока второй ступени электромембранной обработки соединены соответственно с выходами первого, третьего и четвертого баков блока рециркуляции рабочих растворов, выход блока второй ступени электромембранной обработки соединен с входом первого бака блока рециркуляции рабочих растворов.
Недостатком известной установки является низкая производительность получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора, высокое потребление электроэнергии (13 кВт·ч на 1 тонну обрабатываемого раствора), обусловленные параллельно-последовательной схемой работы первой и второй ступени электромембранной обработки из-за соединения четвертого бака со второй ступенью, а также сложность технологической схемы установки из-за наличия третьего бака и линий его соединения с другими блоками установки.
Задачей настоящей полезной модели является повышение производительности получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора, снижение потребления электроэнергии, а также упрощение технологической схемы.
Техническим результатом настоящей полезной модели является обеспечение возможности одновременной работы электромембранных аппаратов обеих ступеней, параллельной схемы питания аппаратов двух ступеней постоянным электрическим током, непрерывной циркуляции диализата через электромембранные аппараты обеих ступеней.
Технический результат достигается тем, что в систему электромембранного получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора из промышленных стоков, включающую расположенные в технологической последовательности блок накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод, блок рециркуляции рабочих растворов, блок многокамерных электромембранных аппаратов, при этом блок многокамерных электромембранных аппаратов состоит из блока первой ступени электромембранной обработки для отделения щелочного раствора от исходного раствора, а также получения умягченного солевого раствора, и блока второй ступени электромембранной обработки для получения концентрированного щелочного раствора, блок рециркуляции рабочих растворов содержит три бака, обвязанных трубопроводами из химически стойкого материала, причем первый бак установлен с возможностью заполнения промывочным раствором, второй бак установлен с возможностью заполнения обессоленной водой, третий бак установлен с возможностью заполнения очищенным щелочесодержащим стоком и соединен с блоком накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод, причем входы блока первой ступени электромембранной обработки соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего баков блока рециркуляции рабочих растворов, выход блока первой ступени электромембранной обработки соединен с входом первого бака блока рециркуляции рабочих растворов, а вход блока второй ступени электромембранной обработки соединен с выходом первого бака блока рециркуляции рабочих растворов, выход блока второй ступени электромембранной обработки соединен с входом первого бака блока рециркуляции рабочих растворов, согласно предлагаемой полезной модели, дополнительно введены линия подачи дилюата второй ступени электромембранной обработки во второй бак рециркуляции рабочих растворов и линия подачи по последовательной схеме щелочного раствора, полученного на первой ступени электромембранной обработки, во вторую ступень электромембранной обработки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена технологическая блок-схема предлагаемой системы электромембранного получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора из промышленных стоков.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - блок накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод,
2 - блок первой ступени электромембранной обработки для отделения щелочного раствора от исходного раствора, а также получения умягченного солевого раствора,
3 - блок второй ступени электромембранной обработки для получения концентрированного щелочного раствора,
4 - первый бак блока рециркуляции рабочих растворов,
5 - второй бак блока рециркуляции рабочих растворов,
6 - третий бак блока рециркуляции рабочих растворов, Система электромембранного получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора из промышленных стоков включает, расположенные в технологической последовательности и связанные трубопроводами из химически стойкого материала, блок 1 накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод, блок рециркуляции рабочих растворов, блок многокамерных электромембранных аппаратов.
Блок 1 накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод предназначен для удаления из промышленных сточных вод мелкодисперсных частиц и взвесей (осветление), снижения содержания в воде железа, марганца (безреагентное обезжелезивание), удаление из воды хлора и хлорсодержащих примесей и органических соединений (сорбция).
Блок многокамерных электромембранных аппаратов состоит из блока 2 первой ступени электромембранной обработки для отделения щелочного раствора от исходного раствора, а также получения умягченного солевого раствора, и блока 3 второй ступени электромембранной обработки для получения концентрированного щелочного раствора.
Блок рециркуляции рабочих растворов содержит три бака, обвязанных трубопроводами из химически стойкого материала.
Первый бак 4 установлен с возможностью заполнения промывочным раствором.
Второй бак 5 установлен с возможностью заполнения обессоленной водой и соединен с блоком 3 второй ступени электромембранной обработки для получения концентрированного щелочного раствора.
Третий бак 6 установлен с возможностью заполнения очищенным щелочесодержащим стоком и соединен с блоком 1 накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод.
Входы блока 2 первой ступени электромембранной обработки соединены соответственно с выходами первого 4, второго 5 и третьего 6 баков блока рециркуляции рабочих растворов, а выходы блока 2 первой ступени электромембранной обработки соединены соответственно с входом блока 3 второй ступени электромембранной обработки для получения концентрированного щелочного раствора и входом первым 4 бака блока рециркуляции рабочих растворов.
Входы блока 3 второй ступени электромембранной обработки соединены соответственно с выходами первого 4 бака блока рециркуляции рабочих растворов и блоком 2 первой ступени электромембранной обработки по последовательной схеме, а выход блока 3 второй ступени электромембранной обработки соединен с входом первого 4 и второго 5 баков блока рециркуляции рабочих растворов.
Таким образом, технологическая схема предлагаемой системы электромембранного получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора из промышленных стоков состоит из отдельных, компактно размещенных, технологических блоков:
- блока предварительной очистки и накопления перерабатываемых сточных вод,
- блока рециркуляции рабочих растворов,
- блока многокамерных электромембранных аппаратов.
Все детали, узлы и части, контактирующие с рабочими растворами, предлагаемой установки изготавливаются из химически стойких материалов.
Блок 1 накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод включает бак-накопитель объемом 4500 л, который предназначен для сбора и накопления обрабатываемой воды, а также водоочистительную систему (на чертеже условно не показана) для предварительной очистки перерабатываемых сточных вод.
Блок рециркуляции рабочих растворов включает три пластиковых бака 4, 5, 6, каждый рабочей емкостью 750 литров, обвязанных трубопроводами из химически стойкого ПВХ. Баки 4, 5, 6 оснащены соответствующей трубопроводной арматурой, которая на чертеже условно не показана.
Баки 4, 5, 6 изготовлены из полиэтилена и предназначены для стационарного хранения рабочих растворов, укомплектованы съемной крышкой с дыхательным клапаном.
Диаметр съемной крышки позволяет производить обслуживание емкостей внутри.
Баки 4, 5, 6 не предназначены для работы под давлением. Рабочее давление внутри указанных баков - гидростатическое (давление столба жидкости).
В верхней части баков 4, 5, 6 монтируются штуцеры подвода и отвода рабочих растворов. В нижней части имеется слив с заглушкой.
Для контроля за уровнем, баки 4, 5, 6 оснащены уровнемерами.
Первый бак 4 заполнен промывочным раствором, представляющим собой 1%-ный раствор щелочи в воде. Раствор из данного бака используется для непрерывной промывки приэлектродных камер многокамерных электромембранных аппаратов блоков 2 и 3 электромембранной обработки.
Второй бак 5 первоначально заполнен обессоленной водой, которая используется в блоке 2 первой ступени электромембранной обработки для отделения щелочного раствора от исходного раствора, а также получения умягченного солевого раствора. В данный блок также поступает, по дополнительно введенной линии, дилюат с блока 3 второй ступени электромембранной обработки для концентрирования щелочных растворов.
Третий бак 6 заполнен предварительно очищенным щелочесодержащим стоком из бака-накопителя блока 1 накопления и предварительной очистки перерабатываемых сточных вод.
Электромембранная обработка предварительно очищенных промышленных сточных вод включает стадию отделения щелочного раствора от исходного раствора, а также получения умягченного солевого раствора в блоке 2 и стадию концентрирования полученного щелочного раствора в блоке 3.
На многокамерном электромембранном аппарате блока 2 первой ступени получают щелочной и умягченный солевой растворы. Умягченный раствор представляет собой разбавленный раствор исходных солей и оставшейся щелочи.
Щелочной раствор с многокамерного электромембранного аппарата блока 2 первой ступени электромембранной обработки поступает на концентрирование в многокамерный электромембранный аппарат блока 3 второй ступени электромембранной обработки по последовательной схеме.
Система электромембранного получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора из промышленных стоков работает в циркуляционном режиме. В процессе работы контролируются давление на входе и выходе из многокамерных электромембранных аппаратов, расход растворов по каждому тракту. Для контроля за эффективностью и степенью завершенности процесса предусмотрен отбор проб рабочих растворов на химический анализ.
Система оснащена насосами (на чертеже условно не показаны) для подачи рабочих растворов и промывочной воды в блоки 3 и 4 электромембранной обработки. Рабочие растворы в ходе циркуляции очищаются от механических примесей фильтрацией через патронные фильтры (на чертеже условно не показаны).
Источник электрического питания многокамерных электромембранных аппаратов блоков 2 и 3 электромембранной обработки, устанавливаемый отдельно, обеспечивает питание постоянным током каждого многокамерного электромембранного аппарата с плавной регулировкой выходного напряжения.
Диапазон регулирования напряжения 0-100 B, максимальное значение силы тока - 15 A.
Суммарное потребление электроэнергии двумя многокамерными электромембранными аппаратами блоков 2 и 3 электромембранной обработки составляет 6 кВт·ч на 1 тонну обрабатываемого раствора. Продуктами переработки в этом случае являются 0,1 тонны щелочного раствора (4% щелочи, 2% солей) и 0,9 тонны умягченного солевого раствора (2,5% исходных солей), используемые в дальнейшем в технологическом процессе.
В процессе переработки промышленных сточных вод и получения концентрированного щелочного раствора и умягченного солевого раствора не требуется дополнительного ввода химических реагентов.
Наличие в предлагаемой установке блоков 2 и 3 электромембранной обработки позволяет доводить концентрацию получаемого щелочного раствора до концентрации, требуемой, для его повторного использования в технологическом цикле.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит повысить производительность получения умягченного солевого раствора и концентрированного щелочного раствора за счет обеспечения возможности одновременной работы электромембранных аппаратов обеих ступеней, снизить потребление электроэнергии за счет обеспечения возможности параллельной схемы питания аппаратов двух ступеней постоянным электрическим током, упростить технологическую схему за счет обеспечения возможности непрерывной циркуляции диализата через электромембранные аппараты обеих ступеней.