Принцип технологии обратного осмоса
Обратный осмос — это процесс пропускания обрабатываемой воды через мембрану под действием приложенного давления, превышающего осмотическое.
Технология очистки на установке заключается в фильтровании жидкости через полупроницаемые мембраны, которые пропускают растворитель (воду), но задерживают растворенные вещества (гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений). Обратный осмос — это баромембранный метод, движущей силой которого является давление (превышающее осмотическое давление).
В системах водоподготовки наибольшее распространение получили обратноосмотические рулонные элементы. Рулонные элементы состоят из двух полунепроницаемых мембран и водоподающего водосборного слоя гибких ленточных элементов, навитых на центральную перфорированную водосборную трубку (рис.1). В рулонный модуль поступает исходная вода, а отводится два потока — очищенная/обессоленная вода, которая называется пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом.
Рисунок 1. Строение обратноосмотического рулонного элемента
Рулонные элементы подразделяют: по сфере применения (очистка водопроводной, солоноватой или морской воды), по производительности.
Преимущества установки обратного осмоса перед установками ионного обмена:
- высокий уровень автоматики и надежности;
- низкие эксплуатационные расходы;
- простота в обслуживании;
- минимальная потребность в площади под установку;
- отсутствие реагентного хозяйства.
Состав установки ИТ-М(О)
В состав установки входят:
- блок предварительной очистки;
- блок дозирование реагентов;
- блоки мембранных модулей;
- блок промывки
- системы КИП и автоматизации.
Описание работы установки
На рис. 2 представлена установка с обозначениями входящих в ее состав блоков.
Для предотвращения попадания взвешенных частиц на обратноосмотические мембраны, исходная вода подается сначала на блок предварительной очистки (1). В зависимости от качества воды, после блока предварительной очистки, пропорционально расходу исходной воды может подаваться реагент (серная кислота и/или ингибитор); для предотвращения образования осадка на мембранах. Далее насосом высокого давления с требуемым напором и расходом вода подается на мембранные модули (2). Вода на модулях обратного осмоса разделяется на два потока: концентрат (15-40 %) и пермеат (обессоленная вода) (85-60 %).
Исходной водой для установки обратного осмоса может служить осветленная вода после установки осветления (ультрафильтрации или осветлителя с механическими фильтрами) или же пермеат установки обратного осмоса первой ступени.
При работе установки происходит постепенное снижение ее производительности. Это обуславливается загрязнениями (неорганическими или органическими), образовавшимися на поверхности мембраны. Удалить загрязнения и восстановить производительность мембранных блоков возможно при проведении профилактических регенерационных промывок (1-2 раза в год в зависимости от качества воды). Промывки проводят с помощью блока промывки (3).
Рисунок 2. Установка обратного осмоса:
1 — блок предварительной очистки, 2 — блок мембранных модулей, 3 — блок промывки
Принцип подбора оборудования
Специалисты АО «Ионообменные технологии» разрабатывают установку обратного осмоса под конкретные технические нужды заказчика.
Стандартно перед поставкой установки проводятся следующие этапы работы:
- технологический расчет установки
- пилотные натурные испытания на реальной воде заказчика (при необходимости)
- выбор оптимального для конкретной воды технического решения (подбор типа обратноосмотического элемента, определения реальных собственных нужд установки и т. п.)
- разработка конструкторской документации установки с учетом требуемой производительности, результатов пилотных испытаний, наличия у заказчика конкретных реагентов и пр.
- проектирование требуемой установки с учетом наличия свободных площадей под строительство и прочих особенностей площадки.
Диапазон разрабатываемых обратноосмотических установок — от 50 до 1000 м 3 /ч.
Стандартные установки разрабатываются для:
- содержания мутности — до 1 NTU (0,5 мг/л);
- содержание хлора — до 0,1 мг/л;
- диапазон температур — 5-45 °С;
- значение SDI — до 5.
Пилотные испытания обратного осмоса
В большинстве случаев пилотные испытания для разработаки обратноосмотической установки не требуются. Расчетным путем практически всегда можно решить проблемы с удалением кальция, магния, щелочности, натрия, кремния, нитратов, фторидов, сульфатов и хлоридов.
Однако иногда бывает необходимо удалять из воды вещества (практически все остальные, не вошедшие в перечень выше), по которым не имеется стандартной методики расчета. Кроме того есть случаи, когда необходимо удалять вышеперечисленные вещества в нестандартных условиях (например, очень высокое или низкое значение рН) или требуется провести ресурсные испытания установки в условиях обработки на ней растворов, находящихся в неравновесном состоянии. В этих случаях необходимы пилотные испытания.
АО «Ионообменные технологии» имеет свою пилотную обратноосмотическую установку, которая кроме всего прочего может являться элементом полной технологической схемы, включающей, например, реагентное умягчение, осветление на ультрафильтрации или механических фильтрах и т. д.
Пилотная установка (см. рис. 4) рассчитана на максимальную производительность 5 м 3 /ч.
В состав установки входят кроме всего прочего три ступени обессоливания по концентрату. Последняя ступень рассчитана на работу на воде с солесодержанием более 20 г/л (практически на морской воде).
Рис. 4. Внешний вид и компоновка пилотной установки обратного осмоса
Состав пилотной установки:
- бак исходной воды;
- насос подачи исходной воды;
- фильтры тонкой очистки;
- блок дозирования реагентов;
- три ступени блоков мембранных модулей;
- промежуточные баки и насосы повышения давления между ступенями обессоливания;
- бак пермеата;
- блок промывки
- КИП (манометры, датчики давления, датчики расхода, температуры, рН, датчики уровня),
- электрические шкафы управления с контроллером и монитором
