Системы обратного осмоса в промышленной водоподготовке
Обратный осмос – как это работает?
|
Обратный осмос- наиболее быстро развивающийся и перспективный мембранный процесс. Сущность процесса состоит в пропускании воды под давлением через полупроницаемые полимерные мембраны. Мембраны пропускают молекулы воды, но задерживают растворенные в ней ионы солей. В настоящее время обратноосмотические установки используются для обессоливания воды, вытесняя традиционные методы – ионный обмен, дистилляцию. Невысокая стоимость и простота мембранных систем сделали метод обратного осмоса конкурентоспособным с традиционными установками водоподготовки. |
 |
Высокая эффективность в задержании органических веществ, бактерий, вирусов, жесткости, железа делает его перспективным для подготовки питьевой и технической воды.
Широко известным материалом мембран для обратного осмоса являются эфиры целлюлозы, в частности диацетат целлюлозы и триацетат целлюлозы.
Сложные эфиры целлюлозы подвержены разложению под действием высокой температуры, а также от химического и биологического воздействия. Оптимальный диапазон значений рН для работы ацетатных мембран составляет 4-6,5. При высоких значениях рН происходит гидролиз мембран. Кроме того, биологические отложения на ацетатных мембранах оказывают разрушающее действие.
Вследствие этого ацетатные мембраны в настоящее время имеют ограниченное применение и вытеснены другими полимерами, более стойкими в водной среде.
Ароматические полиамиды имеют преимущества в качестве мембранных материалов из-за высокой механической, химической, термической и гидролитической устойчивости, а также их свойств по проницаемости и селективности.
С первых шагов внедрения мембранных установок обнаружилась проблема образования на мембранах осадков различных веществ, содержащихся в обрабатываемой воде. Поэтому необходимым условием надежной работы любой мембранной установки является тщательная предочистка, позволяющая предотвратить осадкообразование на мембранах.
|
Основными видами осадков на мембранах являются:
Кроме того, на композитные и полиамидные мембраны разрушительное действие оказывает свободный хлор. |
 |
Для удаления загрязнений из воды или предотвращения их образования на мембранах используется ряд технологических процессов и соответствующих аппаратов.
Оценка качества исходной воды
Существует ряд индексов и критериев, по которым оценивается качество исходной воды, поступающей на обратноосмотические установки.
Уровень содержания в воде коллоидных и взвешенных веществ определяется индексом плотности осадка SDI (Silt Density Index). Его значение определяется как отношение времени, за которое профильтруется 500 мл. исходной воды через ячейку с микрофильтром с размером пор 0,45 микрона и времени, за которое то же количество воды профильтруется через ячейку через 15 минут постоянной работы ячейки при постоянном давлении 1 бар.
Необходимое значение SDI для воды, поступающей на установку обратного осмоса, устанавливается не более 3. Эксплуатировать системы при значении индекса SDI более 5 не допускается.
Из солей, плохо растворимых в воде, наиболее опасны для мембран (в порядке возрастания): карбонат кальция, сульфат кальция, силикатные осадки, сульфат бария, сульфат стронция, фторид кальция.
Карбонат кальция – наиболее часто встречающийся в практике обратного осмоса тип осадка. Концентрация карбоната кальция, двуокиси углерода, кальций-иона и бикарбонат-иона связаны следующим уравнением:
Ca2+ + 2HCO3- CaCO3 +CO2 + H2O.
Выпадение карбоната кальция происходит при повышении концентраций ионов кальция и бикарбонат-ионов, снижении концентрации двуокиси углерода, а также при увеличении значений рН.
Наиболее признанной вплоть до настоящего времени методикой оценки потенциальной возможности выпадения осадка карбоната кальция, в том числе и при обратноосмотическом опреснении воды, считается оценка по индексу Ланжелье.
Условие безопасной работы обратноосмотической установки определяется значением индекса Ланжелье концентрата. Если значение этого индекса положительное, то имеется опасность образования на мембранах осадка карбоната кальция.
Предотвращение образования карбоната кальция на мембранах включает следующие мероприятия:
- Снижение содержания бикарбонат-иона с помощью дозирования кислоты в исходные воды.
- Снижение концентраций кальций-иона с помощью умягчения исходной воды – ионообменного или реагентного.
- Использование ингибирующих веществ, дозируемых в исходную воду и уменьшающих интенсивность образования осадка карбоната кальция.
Описанные выше технологии предотвращения образования осадков малорастворимых в воде солей, основанные на подкислении воды и ее умягчении, требуют достаточно высоких затрат, как капитальных, так и эксплуатационных. В настоящее время проблема таких осадков решается с помощью дозирования в исходную воду ингибиторов – органических полимеров, присутствие которых в исходной воде замедляет процесс образования отложений.
Ингибиторы дозируются в очень малых количествах – от 3 до 10 мг на 1 литр исходной воды, при этом дают очень высокий эффект замедления образования осадка. При этом срок непрерывной эксплуатации мембранных установок составляет 500-2000 часов. По истечении этого срока необходимо провести химическую регенерацию мембран, заключающуюся в растворении отложений специальными растворами.
Дизайн установки обратного осмоса зависит от ее назначения и заданных параметров: производительности, выхода фильтрата, а также типа аппаратов и их конфигурации. Главной частью установки является мембранный модуль, представляющий собой один или несколько (до 7 рулонных элементов, помещенных в напорный корпус).
Задача специалистов производственного предприятия ООО «Принцип-Сервис» - собрать модули таким образом, чтобы получить оптимальное распределение потоков, соответствующее минимальному гидравлическому сопротивлению и минимальной степени концентрационной поляризации.
В установках обратного осмоса используются две базовые конфигурации потоков:
- Прямоточная система.
- Система с рециркуляцией потока.
В расчет установки входят:
- Определение параметров насосов высокого давления, их количество, напор, подача, мощность двигателей.
- Определение параметров установки, исходя из качество очищенной (обессоленной) воды.
| Технологические схемы предочистки перед мембранными установками обратного осмоса определяются в зависимости от типа и состава исходной воды. При обработке поверхностных вод (для удаления мутности и цветности) в качестве предочистки эффективно используются установки ультрафильтрации. Часто, при невысоких значениях мутности исходной поверхностной воды для предочистки используются фильтры с двухслойной загрузкой, эксплуатируемые в режиме прямоточной коагуляции (контактного осветления). |
 |
При очистке подземных вод для предочистки (удаления железа) используются предварительная аэрация и механическое фильтрование. Во всех случаях для предотвращения.
В ряде случаев, когда требуется глубокое обессоливание воды или глубокое удаление каких-либо ионов (например, ионов бора), используются двухступенчатые схемы обратного осмоса.
В подготовке воды для медицинских, фармацевтических и пищевых производств часто используются системы предочистки, включающие механические, ионообменные и сорбционные фильтры.
Типовые установки промышленной водоочистки обратным осмосом
При возникновении вопросов, обращайтесь к нам по телефону в разделе «Контакты» или отправьте запрос по электронной почте dir@prpsr.ru
Скачать прайс комплектующие для обратного осмоса. Реагенты для водоподготовки.
Фильтрат - концентрат, продукт фильтрации, насыщенный раствор, получаемый из исходной воды, часть воды, которая не прошла мембрану.
Пермеат - продукт фильтрации, очищенная вода, прошедшая через мембрану
Исходная вода - нефильтрованная вода, из которой получают путем обратного осмоса пермиат и фильтрат.