Установка для очистки воды микро-ультрафильтрацией
Полезная модель относится к установкам для очистки воды микро- ультрафильтрацией и концентрирования загрязнений, конкретно к системам по подготовке воды для питьевого водоснабжения или может быть использована в качестве блока предочистки перед системами обратного осмоса или ионного обмена. Предлагается установка для очистки воды микро- ультрафильтрацией, включающая последовательно соединенные модуль предподготовки воды и модуль микро- или ультрафильтрации воды, а также модуль концентрирования с помощью микро- или ультрафильтрации, причем патрубок вывода концентрата модуля микро- или ультрафильтрации воды соединен с входным патрубком модуля концентрирования, а патрубок вывода пермеата модуля концентрирования соединен со входным патрубком модуля микро- или ультрафильтрации воды или с его патрубком вывода концентрата. На трубопроводе соединяющим патрубок вывода концентрата из модуля микро - ультрафильтрации воды с модулем концентрирования может быть дополнительно установлены емкость, снабженная сливным краном и/или насос. Входной патрубок насоса и патрубок вывода концентрата из модуля концентрирования могут быть соединены трубопроводом с регулирующим вентилем. В частном случае патрубок вывода концентрата из модуля концентрирования может быть соединен с входом буферной емкости. Модули микро- или ультрафильтрации могут быть дополнительно снабжены системой ввода реагентов для проведения коагуляции и химических отмывок мембран. Установка позволяет в несколько раз снизить количество отходов при высокой эффективности очистки
Полезная модель относится к установкам для очистки воды микро-ультрафильтрацией и концентрирования загрязнений, конкретно к системам по подготовке воды для питьевого водоснабжения или может быть использована в качестве блока предочистки перед системами обратного осмоса или ионного обмена.
К техническим решениям по системам подготовки воды для питьевого водоснабжения или в качестве блока предочистки перед системами обратного осмоса или ионного обмена, предъявляются требования необходимости обеспечения высокой степени удаления загрязнений при образовании минимального объема отходов. Последнее особенно актуально в тех случаях, когда данные отходы подвергаются дальнейшей переработке.
Известна установка для очистки воды микрофильтрацией, (А.В.Десятов и др. Опыт использования мембранных технологий для очистки и опреснения воды, М.: Химия, 2008. с.119, 193), включающая, последовательно соединенные приемную емкость для воды, модуль предподготовки воды и модуль микро- или ультрафильтрации воды.
Такие установки обеспечивают требуемое качество очищенной воды по удалению взвесей. Недостатком такого решения является большой объем сточных вод - до 20-30 Известна установка очистки сбросных вод ультрафильтрацией с высокой степенью концентрирования загрязнений (Рябчиков Б.Е. и др. RU 77097). Установка содержит модуль ультрафильтрационной очистки и модуль ультрафильтрационного концентрирования, связанные между собой системой трубопроводов с запорно-регулирующими вентилями. Такая установка обеспечивает высокую степень концентрирования взвешенных и коллоидных веществ в минимальном объеме сточных вод. Однако, для нее характерна низкая производительность и большие затраты энергии.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является установка для очистки воды микро- ультрафильтрацией, включающая последовательно соединенные модуль предподготовки воды и модуль микро- или ультрафильтрации воды, имеющий патрубки вывода очищенного пермеата и концентрата. Установка также снабжена системой ввода реагентов для проведения коагуляции и химических отмывок мембран (Громов С.Л. и др. Использование современных интегрированных мембранных технологий для улучшения Качества питательной воды на предприятиях энергетики // Водоочистка, Водоподготовка, Водоснабжение. - 2008. - 
2. - С.20-29.) Такая установка обеспечивают наиболее высокое отделение очищенной воды от взвешенных и коллоидных веществ. Ее недостатком является большой объем сточных вод - до 20%.
Технической задачей, решаемой авторами, являлось повышение эффективности работы установки при резком сокращении объема жидких отходов за счет их дополнительной обработки с целью извлечения и концентрирования выделенных при очистке загрязнений.
Технический результат достигается тем, что установка дополнительно снабжена модулем концентрирования на основе микро- или ультрафильтрации, причем патрубок вывода концентрата модуля микро- или ультрафильтрации воды соединен с входным патрубком модуля концентрирования, а патрубок вывода пермеата модуля концентрирования соединен со входным патрубком модуля микро- или ультрафильтрации воды или с его патрубком вывода концентрата.
На трубопроводе соединяющим патрубок вывода концентрата из модуля микро - ультрафильтрации воды с модулем концентрирования может быть дополнительно установлены емкость, снабженная сливным краном и/или насос. Входной патрубок насоса и патрубок вывода концентрата из модуля концентрирования могут быть соединены трубопроводом с регулирующим вентилем
В частном случае патрубок вывода концентрата из модуля концентрирования может быть соединен с входом буферной емкости
Модули микро- или ультрафильтрации могут быть дополнительно снабжены системой ввода реагентов для проведения коагуляции и химических отмывок мембран
На Фиг.1 показана схема установки для очистки воды микро-ультрафильтрацией, где 1 - модуль предварительной подготовки воды; 2 - модуль микро- или ультрафильтрации воды; 3 - модуль концентрирования методом микро- или ультрафильтрации; 4, 5, 7-9, 11 - краны; 6 - дополнительная буферная емкость; 10 - насос.
Установка для очистки воды микро- ультрафильтрацией содержит модуль предварительной подготовки воды 1 для грубой очистки воды и, при необходимости, ввода реагентов, модуль микро- или ультрафильтрации воды 2 для ее очистки от загрязнений взвешенными и коллоидными веществами, имеющий патрубки вывода очищенного пермеата и концентрата. Патрубок вывода концентрата посредством трубопровода соединяется либо непосредственно с модулем микро- или ультрафильтрации концентрированием 3, либо с буферной емкостью 6, снабженной сливным краном 7. Емкость 6 соединена трубопроводом с патрубком ввода в модуль микро- или ультрафильтрации концентрированием 3. На этом трубопроводе может устанавливаться насос 10. Патрубок вывода очищенного пермеата данного модуля соединяется трубопроводом либо со входным, либо с выходным патрубками модуля микро- или ультрафильтрации воды 2.
Исходная вода подается в модуль предварительной подготовки воды 1, где очищается от грубодисперсных взвесей. Туда же, при необходимости, вводятся реагенты для коагуляции. Затем вода поступает в модуль микро- или ультрафильтрации воды 2 для ее очистки от загрязнений взвешенными и коллоидными веществами. Полученный пермеат используется по назначению. Концентрат, который содержит все извлеченные взвеси, подается в модуль концентрированием 3. В этом модуле, как правило, используются мембраны микро- или ультрафильтрации с большим размером пор. Концентрат этого модуля содержит все извлеченные взвеси, но его количество уменьшается с 20-25% до 3-5% от объема исходной воды. Этот концентрат подлежит сливу либо дополнительной обработке. Полученный в этом модуле, пермеат, в зависимости от его качества, может подаваться либо на выход модуля очистки воды через кран 6, либо, при проскоке загрязнений, через кран 4 на его вход для дополнительной очистки. Для обеспечения более равномерной работы модуля концентрирования 3 на трубопроводе, соединенном со штуцером вывода концентрата из модуля микро- или ультрафильтрации воды 2 может устанавливаться буферная емкость 6, которая сглаживает неравномерность подачи концентрата во время обратных и химических промывок модуля 2. Из этой емкости концентрат подается на вход модуля концентрирования 3, а для его подачи используется насос 10.
Модуль концентрирования 3, как правило, работает в режиме т.н. тангенциальной фильтрации. Для этого организуется интенсивная циркуляция первичного концентрата между входом и выходом модуля 3. Циркуляция может проводиться с помощью насоса 10 по «малому» кругу т.е. при открытом кране 9, либо по «большому» кругу через кран 8 и емкость 6. В первом случае конечный концентрат отводится через кран 11, а во втором - через кран 7.
Пример. Испытания проводили на установке для очистки воды от взвесей, собранной по схеме фиг.1, которая включала узел предподготовки с самопромывными фильтрами с рейтингом 200 мкм, блок ультрафильтрации воды типа УФС-02-16 производительностью 48 м3/ч, содержащий 16 элементов на полых волокнах диаметром 0,8 мм фирмы «Inge» с размером пор 30 нм производительностью 3,0 м3/ч каждый и с конверсией 80%. Модуль работал в «тупиковом» режиме с периодической регенерацией обратным током пермеата. Буферная емкость имела объемом 5000 л. Модуль ультрафильтрации концентрирования работал в режиме с т.н. тангенциальной фильтрацией с интенсивным перемешиванием, которое создавалось насосом производительностью 80 м3/ч с мембранами типа «Norit» с диаметром волокон 1,5 мм и с размером пор 30 нм. Вывод концентрата производился периодически из буферной емкости. Средний поток концентрата составлял менее 2 м3/ч. Получаемый в модуле концентрирования пермеат удовлетворял требованиям по чистоте и направлялся совместно с пермеатом модуля очистки воды потребителю.
1. Установка для очистки воды микро-ультрафильтрацией, включающая последовательно соединенные модуль предподготовки воды и модуль микро- или ультрафильтрации воды, имеющий патрубки вывода очищенного пермеата и концентрата, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительно модулем концентрирования с помощью микро- или ультрафильтрации, причем патрубок вывода концентрата модуля микро- или ультрафильтрации воды соединен с входным патрубком модуля концентрирования, а патрубок вывода пермеата модуля концентрирования соединен со входным патрубком модуля микро- или ультрафильтрации воды или с его патрубком вывода концентрата.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что модули микро- или ультрафильтрации снабжены системой ввода реагентов для проведения коагуляции и химических отмывок мембран.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на трубопроводе соединяющем патрубок вывода концентрата из модуля микро-ультрафильтрации воды с модулем концентрирования установлена дополнительная емкость.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что дополнительная емкость снабжена сливным краном.
5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что патрубок вывода концентрата из модуля концентрирования соединен с входом буферной емкости.
6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что на трубопроводе, соединяющем дополнительную емкость с модулем микро- или ультрафильтрации концентрирования, установлен насос.
7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что входной патрубок насоса и патрубок вывода концентрата из модуля концентрирования соединены трубопроводом с регулирующим вентилем.
