СПОСОБ ПОДАЧИ ВОДЫ В МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ
METHOD FOR SUPPLYING WATER INTO A MEMBRANE APPARATUS

Способ относится к области технологических процессов обработки воды.
Известен мембранный аппарат с импульсным режимом фильтрации, включающий трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, один из которых выполнен в виде пористого тела с нанесенной на внутреннюю поверхность полупроницаемой мембраной, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата и непроницаемый рукав, расположенный коаксиально мембранной поверхности. Создание импульсного режима фильтрации в аппарате достигается за счет гидродинамического воздействия на разделяемый поток [1].
Известное устройство сложно по конструкции и не надежно в эксплуатации из-за установленного большого количества конструктивных элементов аппарата.
Известен мембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами, позволяющий повысить производительность аппарата и интенсифицировать процесс фильтрации путем динамической регенерации мембран в процессе разделения за счет снижения уровня концентрационной поляризации в результате вибровоздействия на мембрану [2]. Использование генератора колебаний ультразвуковой частоты в описанном изобретении повышает энергоемкость процесса.
Известно изобретение, относящееся к ротору для генерирования потока воды, который создает высокоинтенсивную поперечную силу для удаления твердого вещества, прилипшего к разделительным мембранам в процессе очистки воды, содержащей загрязняющее вещество, и к фильтровальному аппарату, в котором используется ротор. Загрязняющее вещество, прилипшее к разделительной мембране, удаляется за счет созданных вихревых потоков воды [3]. В данном изобретении гидродинамика потока создается работой ротора, который имеет ненадежное ременное соединение с электродвигателем насоса. Эффективность очистки жидкости достигается в изобретении за счет установки дренажной ткани, закрепленной как на поверхности опорной пластины, так и на разделительной мембране, прикрепленной к другой поверхности дренажной ткани. Дренажная ткань и разделительная мембрана приклеены к опорной пластине термореактивным клеем, имеющий низкий срок эксплуатации (менее шести месяцев), а также высокую токсичность, что ограничивает область применения изобретения при очистке воды. При работе ротора для генерирования вихревого потока, необходима дополнительная автоматизация процесса для регулирования работы ротора в зависимости от плотности и вязкости поступающей жидкости.
Известен также мембранный половолоконный аппарат для очистки воды, в котором пульсирующее (импульсное) движение воды в потоке создано за счет переменного сечения фильтрующих элементов в мембранном аппарате [4]. Однако, регулирование давления внутри данного аппарата не возможно.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ и устройство для мембранной фильтрации, где за счет трансмембранного давления предотвращается образование гелевого слоя на поверхности мембраны в течение всего процесса фильтрации [5]. При использовании данного способа снижается фильтроцикл работы мембранного аппарата, так как при создании отрицательного давления, поступающий фильтрат обратно в мембранный аппарат, отрывая загрязнения от поверхности мембранного элемента, не выводится из аппарата как концентрат, а смешивается с новой порцией поступающей на очистку воды, что при уже действующем положительном трансмембранном давлении, способствует более интенсивному гелеобразованию на поверхности фильтрующего элемента.
Техническим результатом заявляемого способа является увеличение производительности мембранного аппарата за счет импульсного поступления воды, способного снизить концентрационную поляризацию или гелеобразование на поверхности фильтрующих элементов.
Изложенный выше технический эффект реализуется в способе за счет переменного давления, созданного поршневым или плунжерным насосом, с помощью автоматической регулировки работы электродвигателя насоса инвертором.
Ни из патентно-технической литературы и документации, а также из практики эксплуатации мембранных аппаратов при подготовке воды, неизвестно о наличии данного способа, имеющих идентичные признаки признакам заявляемого способа.
Отсюда правомерен вывод о соответствии заявляемого способа критерию новизны для патента на изобретение.
Заявляемый способ может быть неоднократно применен с присущими ему существенными признаками и успешно реализован на практике с получением указанного выше технического результата.
Техническая сущность патента на изобретение поясняется чертежом, где:
- на фиг.1 - технологическая схема очистки воды с мембранным аппаратом и поршневым насосом.
Заявляемое техническое решение апробировано на опытном образце в лаборатории.
Ниже приведены результаты апробации.
Способ подачи воды в мембранный аппарат заключается в следующем.
Исходная вода по трубопроводу 17 из бака исходной воды 1 поршневым насосом 9 перекачивается в систему мембранных фильтров 14, где разделяется на два потока: фильтрат и концентрат. Фильтрат по трубопроводу 19 поступает в аккумулирующую емкость очищенной воды 15, концентрат возвращается в бак исходной воды 1 по трубопроводу 22. При вращении вала электродвигателя 3 происходит вращение маховика 5, на котором располагаются кривошипный палец 6, соединенный с шатунным механизмом 7, вызывая поступательное движение штока 8 с поршнем 10 насоса 9, что приводит к всасыванию при закрытом нагнетательном и открытом всасывающем клапанах 20 во время движения поршня влево (исходное положение) и порционному (импульсному) нагнетанию исходной воды при избыточном давлении. Частота и скорость вращения вала 4 регулируется работой частотного преобразователя 2, позволяя создавать переменное давление в мембранных аппаратах. В процессе нагнетания воды в систему, происходит увеличение давления, которое постепенно снижается в процессе фильтрования через мембранные аппараты до предельного значения. Процесс цикличен. Для остановки и пуска воды в систему применяется запорная арматура 11. Из бака очищенной воды 15 насосом 16 подается вода на промывку мембранных фильтров 14 по трубопроводу 21. Отработанные промывные воды по трубопроводу 18 сбрасываются в канализацию. Технологический процесс автоматизирован датчиками расхода 12 и давления 13.
Преимущество заявляемого способа как патента на изобретение перед прототипом состоит в том, что повышается срок эксплуатации мембранного аппарата для очистки воды и продолжительность фильтроцикла.
Источники информации:
[1] Заявка в РФ №2003133159/15, МПК B01D 63/06 (2000.01), 2003.
[2] Патент РФ №2462298, МПК B01D 65/08, B01D 63/08, B01D 69/06, Бюл. №27, 2012.
[3] Патент РФ №2323038, МПК B01D 63/08, B01D 65/08, Бюл. №12, 2008.
[4] Патент РФ №145817, МПК B01D 63/02, Бюл. №27, 2014.
[5] Патент РФ №2179061, МПК B01D 63/00, Бюл. №4, 2002.