Установка для получения обессоленной воды
Полезная модель относится к технологии очистки воды, конкретно к подготовке обессоленной воды, и может быть использована для очистки природной воды от взвесей, органических и не органических в водоподготовке для питания энергетических установок, химической, атомной промышленности, металлообработке и других отраслях промышленности. Предлагается установка, состоящая из блока предподготовки воды, блока одно или многоступенчатого обессоливания воды путем обратного осмоса, блока обработки концентрата с помощью обратного осмоса, причем выход пермеата последнего соединен посредством трубопровода с линией подачи воды на вход первой или последующей ступени блока обратного осмоса обессоливания воды, на которой установлен ионообменный фильтр - умягчитель. При этом блок обработки концентрата выполняется, как правило, в виде узла одно или многостадийного обратного осмоса или нанофильтрации. Фильтр - умягчитель может быть дополнительно снабжен байпасной линией с регулируемым краном. Перед блоком обработки концентрата может быть установлен дополнительный насос, а на линии между блоком обратного осмоса обессоливания воды и блоком обработки концентрата может быть дополнительно установлена буферная емкость. Сама установкам может быть дополнена узлом выпаривания и обезвоживания солей. Использование установки позволяет повысить выход воды при сохранении высокого уровня обессоливания.
Полезная модель относится к технологии очистки воды, конкретно к подготовке обессоленной воды, и может быть использована для очистки природной воды от взвесей, органических и не органических в водоподготовке для питания энергетических установок, химической, атомной промышленности, металлообработке и других отраслях промышленности.
Известны установки получения обессоленной воды, состоящие из последовательно включенных блока предварительной подготовки воды и блока одно или многокаскадного обратного осмоса (Filmtec. Membrane elements. System design, 1995, p.18).
Такие установки обеспечивают требуемое качество очищенной воды. Недостатком такого решения является большой объем вторичных отходов - концентрата.
Наиболее близким по к заявляемому техническим решением является установка для получения обессоленной воды, состоящая из блока предподготовки, блока одно или многоступенчатого обессоливания воды путем обратного осмоса, блока обработки концентрата с помощью обратного осмоса, причем выход пермеата последнего соединен посредством трубопровода с линией подачи воды на вход первой или последующей ступени блока обратного осмоса обессоливания воды. (Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии, - М.: ДеЛи принт, 2007, - с.186). Такая установка позволяет получить обессоленную воду и обеспечивает сокращение объема концентрата.
Недостатком такой установки является невысокая степень обессоливания воды.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение более высокой глубины обессоливания при минимальном объеме отхода-концентрата.
Технический результат достигается установкой на трубопроводе, соединяющем выход пермеата блока обработки концентрата с блоком обратного осмоса обессоливания воды дополнительно ионообменного фильтра-умягчителя.
При этом блок обработки концентрата выполняется, как правило, в виде узла одно или многостадийного обратного осмоса или нанофильтрации. Фильтр - умягчитель может быть дополнительно снабжен байпасной линией с регулируемым краном. Перед блоком обработки концентрата может быть установлен дополнительный насос, а на линии между блоком обратного осмоса обессоливания воды и блоком обработки концентрата может быть дополнительно установлена буферная емкость.
Смысл установка фильтра - умягчителя на трубопроводе, соединяющем выход пермеата блока обработки концентрата с входом первой или последующей ступени блока обратного осмоса обессоливания заключается в следующем. При обессоливании воды все соли концентрируются в сточной воде - концентрате. Его расход обычно составляет 20-30% от расхода исходной воды. Для его сокращения используется дополнительная ступень концентрирования. Пермеат с этой ступени содержит существенно больше солей, чем пермеат блока обратного осмоса обессоливания воды, поэтому его необходимо вернуть на доочистку в указанный блок. Однако, в ряде случаев, содержание в нем солей жесткости оказывается выше, чем в исходной воде. Это также ухудшает качество обессоленной воды и может привести к выпадению отложений на мембранах. В этом случае умягчение потока пермеата блока обработки концентрата существенно улучшает работу блока обессоливания. Для сокращения расхода соли на регенерацию фильтра - умягчителя целесообразно не полностью умягчать пермеат, а доводить его состав до уровня исходной воды. Для нормальной работы блока обработки концентрата может требоваться повышенное давление, для создания которого в схему введен дополнительный насос. Установка обессоливания может быть дополнена включением в нее после блока обработки концентрата узла выпаривания и обезвоживания сухих солей в составе выпарного аппарата, теплообменников и фильтра-пресса, причем выход конденсата выпарного аппарата и сточные воды, как правило связаны трубопроводом со входом установки обессоливания.
На Фиг.1 показана схема установки для подготовки обессоленной воды где введены следующие обозначения: 1 - блок предварительной подготовки воды; 2 - блок обратного осмоса обессоливания воды; 3 - блок обработки концентрата; 4 - фильтр - умягчитель; 5 - байпасная линия с вентилем; 6 - буферная емкость; 7 - насос; 8 - узел выпаривания и обезвоживания сухих солей.
Установка работает следующим образом: исходная вода подается на блок предварительной подготовки воды 1, где например, с помощью ультрафильтрации происходит ее очистка от механических загрязнений, после чего она поступает на вход блока обратного осмоса обессоливания воды 2. В указанном блоке происходит обессоливания воды до заданных параметров и выделение из раствора основной массы солей, которые в виде концентрата выводятся в блок обработки концентрата 3. В блоке обработки концентрата происходит частичное извлечение солей и концентрированно их в меньшем объеме отходов, которые затем сбрасываются. Полученный в блоке обработки концентрата 3 пермеат, который содержит солей, в том числе и солей жесткости, пропорционально больше, чем пермеат блока обратного осмоса обессоливания воды 2, а, в ряде случаев, и больше, чем исходная вода умягчается на ионообменном фильтре 4. При этом обеспечивается предотвращение выпадения отложений на мембранах пермеат блока обработки концентрата. Степень умягчения при необходимости регулируется байпасным вентилем 5. Концентрат при необходимости поступает на узел выпаривания и обезвоживания солей 8, где происходит обезвоживание солей. Конденсат выпарного аппарата и сточные воды, возвращаются на вход блока 1.
Пример. Установка обратного осмоса производительностью 620 м3/ч состоящая из блока обессоливания производительностью 500 м3/ч с 90 корпусами, содержащими 540 рулонных элементов типа Filmtec LE-400i, и блока обработки концентрата в виде дополнительного модуля обратного осмоса производительностью 120 м3/ч. состоящего из 30 корпусов со 180 элементами типа Filmtec 8N30-400. На линии возврата пермеата дополнительного модуля концентрирования установлен ионообменный фильтр - умягчитель типа ФИПР-А-У-0,8-0,6 производительностью 16 м3/ч. При обессоливании воды без концентрирования установка обратного осмоса обеспечивает степень обессоливания на уровне 98% (по солям жесткости до 99,2%), при выходе продукта 75%. При включении дополнительного модуля концентрирования с возвратом его пермеата на вход модуля обессоливания степень обессоливания снижается до 96%, (по солям жесткости до 97,8%), а выход продукта возрастает до 93%. При включении второго модуля концентрирования с возвратом его пермеата на вход модуля обессоливания степень обессоливания сохраняется на уровне 96%, (по солям жесткости снижается до 97%), а выход продукта возрастает до 97%.
При использовании предлагаемого варианта установки с умягчением пермеата модуля концентрирования степень обессоливания сохраняется на уровне 96%, а по солям жесткости возрастает до 99,2%. Выход продукта сохраняется при этом на уровне 97%.
1. Установка для получения обессоленной воды, состоящая из связанных между собой трубопроводами блока предподготовки, блока обессоливания воды с помощью обратного осмоса, блока обработки концентрата с помощью обратного осмоса, причем выход пермеата блока обработки концентрата соединен со входом первой или последующей ступени блока обессоливания воды, отличающаяся тем, что на трубопроводе, соединяющем выход пермеата блока обработки концентрата с блоком обратного осмоса обессоливания воды дополнительно установлен ионообменный фильтр-умягчитель.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок обработки концентрата выполнен в виде узла одно или многостадийного обратного осмоса.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок обработки концентрата выполнен в виде узла одно или многостадийной нанофильтрации.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтр-умягчитель снабжен дополнительно байпасной линией с регулируемым краном.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что перед блоком обработки концентрата установлен дополнительный насос.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии между блоком обратного осмоса обессоливания воды и блоком обработки концентрата установлена буферная емкость.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что после блока обработки концентрата установлен дополнительно узел выпаривания и обезвоживания солей в составе выпарного аппарата, теплообменников и фильтра-пресса, причем выход конденсата выпарного аппарата связан трубопроводом со входом установки обессоливания.
