Промышленная установка обратного осмоса

Промышленные установки обратного осмоса с размерами пор мембраны 1–15 Å, рабочим давлением 0,5–1,6 МПа предназначаются для полного или частичного обессоливания и деминерализации исходной воды, в том числе удаления до требуемых норм ионов фтора, бора (!), стронция, бария, избыточной жесткости, нитратов, сульфатов, аммония и др. Степень извлечения всех ионов составляет 92–99%, а при двухступенчатой системе и до 99,9%.

• энергетика и микроэлектроника;
• производство продовольственных товаров и продуктов питания;
• фармакология и химическая промышленность;
• машиностроение и гальваническое производство;
• сельскохозяйственная деятельность;
• оказание коммунальных услуг населению.
• розлив бутилированной воды;
• производство алкогольных и безалкогольных напитков;
• системы кондиционирования, охлаждения и вентиляции.

Известно, что обессоливание воды ионным обменом и термическая деминерализация (дистилляция) позволяют опреснять воду, почти полностью обессоливать ее. Однако применение этих методов выявило наличие недостатков: необходимость регенерации, громоздкое и дорогое оборудование, дорогие иониты и др. В связи с этим быстрое распространение получили баромембранные методы обработки воды.

Обратный осмос – один из наиболее перспективных методов обработки воды, преимущества которого заключены в малых энергозатратах, простоте конструкций аппаратов и установок, малых их габаритах и простоте эксплуатации; применяется для обессоливания вод с солесодержанием до 40 г/л, причем границы его использования постоянно расширяются.

1. Фильтр тонкой доочистки (рейтинг фильтрации – 5 мкм). Необходим для защиты мембран обратного осмоса от мелкодисперсных примесей, частиц фильтрующей загрузки, аварийных проскоков загрязнения фильтров.

2. Рама для установки оборудования обратного осмоса из нержавеющей или углеродистой стали.

3. Трубопровод обвязки оборудования с запорной арматурой, выполняется из полипропилена, нПВХ (напорного), нержавеющей стали (при высоконапорном осмосе); выполнен контур промывки мембран, а также содержит 2 соленоидных клапана для гидравлической промывки.

4. Корпус для установки рулонных мембранных элементов, которые представляют собой цилиндры, полученные путем спиральной навивки на перфорированную трубку мембранных пакетов с сеткой-турбулизатором внутри и заключенным между ними дренажным материалом.

Мембранный пакет с трех сторон фильтрата герметизирован путем склейки клеевой композицией, четвертая сторона фильтрата открыта к трубке. Композитная мембрана выполняет роль полупроницаемой фильтрующей перегородки. Фильтрация воды осуществляется проточным методом.

При этом движение исходного раствора над мембраной осуществляется параллельно оси фильтратоотводящей трубки, концентрат отводится с противоположной стороны рулонного фильтрующего элемента, а отвод фильтрата – по спиральному дренажному каналу в фильтратоотводящую трубку.

5. Высоконапорный насос – необходим для создания трансмембранного давления воды – давления, необходимого для преодоления осмотического давления и достаточного для прохождения молекул воды через мембрану. Осмотические давления растворов могут достигать десятков МПа.

Рабочее давление в обратноосмотических установках должно быть значительно больше, поскольку их производительность определяется движущей силой процесса – разностью между рабочим и осмотическим давлением. Так, при осмотическом давлении 2,45 МПа для морской воды, содержащей 3,5% солей, рабочее давление в опреснительных установках рекомендуется поддерживать на уровне 6,85–7,85 МПа.

6. Панель настройки гидравлического режима работы установки. Снабжена ротаметрами или расходомерами, а также вентилями и манометрами для калибровки расходов потоков пермеата, концентрата и рецикла, а также контроля давления.

7. Шкаф управления и мониторинга установкой. Состоит из контроллера, который обеспечивает автоматизацию работы установки без присутствия оператора. Пуск происходит при понижении уровня в емкости сбора обессоленной воды, останов – при наполнении этой емкости.

Также предусмотрена защита насоса по сухому ходу. По требованию Заказчика может комплектоваться частотным преобразователем, логическими контроллерами любым фирм-производителей.

«Протискивание» молекул примесей через мембраны обусловлено энергией гидратации частиц примесей. Процесс этот тем легче, чем меньше энергия гидратации. Способность мембран задерживать ионы растворенных веществ совпадает с рядом увеличения их энергии гидратации: H+ < NO3- < J- < Br- < Cl-< K+ < F- < Na+ < SO42- < Ba2+ < Ca2+ < Mg2+ < Cd2+ < Zn2+ < Al3+ < Fe3+.

Лучше всех задерживаются (труднее проходят или вовсе не проходят через поры) многовалентные ионы. Могут пройти, кроме молекул Н2О, гидратированные ионы Cl-, F-, Na+, K+, чьи размеры сопоставимы с размерами молекул Н2О. Радиус молекулы Н2О – 1,36 Å.

Применяются рулонные обратноосмотические элементы на основе высокопроницаемой композитной полиамидной (ПА) мембраны, разработанный для обработки солоноватых вод при наименьшем рабочем давлении. Высокая проницаемость позволяет снизить энергопотребление до 40 % по сравнению со стандартными мембранными элементами.

Толщина сетки-турбулизатора составляет 34 mil и обеспечивает более низкий перепад давления по сравнению со стандартными сетками, благодаря уменьшению числа застойных областей в канале подачи. В результате сокращаются эксплуатационные расходы из-за снижения количества чистящих химикатов и увеличения интервалов между чистками.

Мембраны на основе высокопроницаемой полиамидной мембраны разработаны для применений, в которых важны высокая производительность и умеренная солепроницаемость, позволяют эффективно удалять из воды низкомолекулярную органику и компоненты, называемые «микрозагрязнителями».

Сильной стороной данных мембранных элементов является практически полное удаление такой органики при низком рабочем давлении. Обратноосмотические мембранные элементы характеризуются:
• высокой селективностью;
• низким энергопотреблением;
• низкой склонностью к образованию отложений на поверхности мембраны.

Установка размещается на полу в отапливаемом помещении с температурой не ниже +5°С. Данная установка поставляется уже в готовом виде на стальной раме и требует только подключения электропитания и трубопроводов.

В качестве системы автоматизации используются программно-логический контроллер, который обеспечивает полную автоматизацию процесса обессоливания. Степень отбора фильтрата составляет 65-85 % и зависит от состава исходной воды. Минимальное давление исходной воды 0,15 МПа.