УСТАНОВКА ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ

Изобретение относится к области водоочистки, а именно к способам водоподготовки с использованием фильтровальных модулей, содержащих для умягчения воды ионообменные смолы (ИС).
В настоящее время в технологических схемах умягчения воды для нужд потребителей в энергетике, а также для теплофикационных котельных, широко используют различные фильтрационные процессы, в ходе которых очищаемую воду пропускают через один или несколько фильтровальных модулей, содержащих, в частности, ионообменные смолы (Справочник химика-энергетика / под ред. Гурвича С.М.: В 3-х т., М., Энергия, 1972, т.1, 455 с.; СНиП. 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения // Госстрой СССР. - Введ. 01.01.85). Выбор метода очистки во многом определяется требованиями к получаемому фильтрату и характеристиками очищаемой воды.
Известны установки для получения воды на основе ее электрохимической обработки (Авт. Св. СССР №572436, кл. С02F 1/46, 1975; Авт. Св. СССР №1125206, кл. С02F 3/52, 1983; Авт. Св. СССР №1125000, кл. В01D 19/02, 1982). Установка, как правило, включает в себя блоки ультрафильтрации, сорбции на активированных углях, электрохимической обработки, удаления осадка и систему трубопроводов.
Недостатком данных установок является относительно невысокая степень очистки и малая продолжительность фильтрцикла.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является установка для комплексной очистки воды (ПМ РФ 0034528, 2003).
Установка включает в себя:
- блоки подготовки и подачи исходной воды,
- блок предварительной очистки, состоящий из блоков обезжелезивания, дехлорирования и удаления органических примесей и умягчения воды,
- блок глубокой очистки, содержащий обратноосмотическую установку, блок деионизации, и блоки микро- и ультрафильтрации, а также узел для отбора обработанной воды.
Недостатком установки является сложная технологическая схема и громоздкость, а также необходимость осуществления больших энергетических затрат.
Задачей, стоявшей перед авторами являлось создание более простой технологической установки.
Указанная задача решалась путем создания для очистки воды установки, базирующейся на основе нанофильтрации.
Технический результат был получен за счет включения после блока предварительной подготовки воды комплекса из блока нанофильтрации, блока умягчения воды с использованием фильтрации на Na-катионите и блока рН-коррекции. Указанный комплекс позволяет обеспечить очистку воды, качество которой пригодно для использования широким кругом потребителей.
Для решения вспомогательных задач установка может содержать блок обратного осмоса, связанный с блоком предварительной подготовки и выходом блока нанофильтрации, что позволяет обеспечить переработку пермиата, получаемого в ходе очистки в блоке нанофильтрации, а также дополнительный блок нанофильтрации, связанный с блоком умягчения воды для оптимизации условий регенерации катионообменного фильтра.
Блоком предварительной подготовки (БПП) воды, в зависимости от поставленной задачи содержит установку прямоточной коагуляции с осветлительным фильтрованием (УКФ) на многослойной зернистой загрузке, либо установку ультрафильтрации (УУФ).
Общая схема установки приведена на фиг.1.
Установка состоит из следующих основных блоков:
1. блок предварительной подготовки воды (БПП)
2. блок нанофильтрации (БНФ)
3. блок обратного осмоса (БОО)
4. блок умягчения (БУМ)
5. блок нанофильтрации (БНФ)
6. блок корректировки рН (БКР)
Установка работает следующим образом. Исходная вода подается на БПП 1, где из исходной воды удаляются, в случае использования прямоточной коагуляции с осветлительным фильтрованием, - взвеси, большая часть коллоидов (SDI<5) и значительная доля органики (50-70%); а в случае использования УУФ - производится очистка от коллоидов (SDI<2) и микробиологических загрязнений (Log 3-4).
Фильтрат после УУФ подается на блок нанофильтрации 2, где при небольшом рабочем давлении (до 6 атм) удаляется цветность, другие органические компоненты, оставшиеся в обрабатываемой воде после стадии предочистки, а также 40-90% поливалентных ионов, присутствующих в исходной воде в растворенном состоянии.
После блока БНФ 2 жидкость подразделяется на два потока: пермеат и - концентрат.
Концентрат поступает на блок обратного осмоса 3, где подвергается глубокому опреснению: из обрабатываемой воды под давлением до 30 атм. удаляется 97-99% растворенных солей.
После БОО 3 поток пермеата смешивается с пермеатом, полученным в БНФ 2 и подается на дальнейшую обработку, а поток концентрата возвращается на БПП 1 для проведения взрыхления загрузки осветлительных фильтров или промывки обратным током ультрафильтрационных мембран.
В зависимости от значения остаточной жесткости и карбонатного индекса смесь пермеатов после БНФ 2 и БОО 3 может направляться либо непосредственно
на блок корректировки рН 6, либо сначала на блок умягчения с использованием фильтрации Na-катионите, а затем на БКР 6.
В БУМ 4 фильтрование на Na-катионите обеспечивает доумягчение воды методом ионного обмена. При этом периодически возникает необходимость регенерации ионообменной смолы раствором поваренной соли. Отработанный раствор поваренной соли после регенерации подается на блок нанофильтрации 5, где из него удаляется и сбрасывается в стоки основная масса солей жесткости (от 70% до 95%), после чего регенерационный раствор может быть использован повторно для регенерации ионообменной смолы в БУМ 3 при условии добавки незначительного количества свежей поваренной соли.
Корректировка значения рН умягченной воды осуществляется в БКР 6, после которого умягченная вода направляется потребителям (например, в теплосеть или в котлы).
Промышленная применимость иллюстрируется следующим примером
3
3
3
3
3
3
3
3
Пример. Речная вода с расходом 60 м/ч поступает на блок ультрафильтрации. Полученный фильтрат в количестве 60 м/ч подается на блок БНФ 2. После БНФ 2 образуются концентрат в количестве 12 м/ч и пермеат с расходом 48 м/ч. В результате обработки концентрата на БОО 3 концентрат в количестве 3 м/ч направляется на промывку обратным током УФ-мембран и впоследствии сбрасывается в канализацию, а пермеат с расходом 9 м/ч смешивается с пермеатом после БНФ 2. Полученная смесь с расходом 57 м/ч подается в БУМ 4. Потребление воды на регенерацию катионита в Na-форме составляет менее 1%, следовательно, установка обеспечивает поступление умягченной воды на БКР 6 для коррекции рН и далее потребителю в количестве 56,43 м/ч (или на уровне 94% от исходной).
3
3
3
Регенерационные стоки с БУМ 4 в количестве 0,57 м/ч обрабатываются на БНФ 6, в результате чего 0,4 м/ч регенерационного раствора возвращается для повторного использования, а 0,17 м/ч сбрасывается в канализацию.