ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  КОМБИНИРОВАННЫХ  МЕМБРАННЫХ  ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ  УСТАНОВОК

Джунусова  Ляззат  Рысхановна

доцент  НАО  АУЭиС,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

Е-mail: 

USE  OF  MEMBRANE  WATER  TREATMENT  PLANTS  SYSTEMS

Lyazzat  Junussova

associate  Professor  of  AUPET,  Republic  of  Kazakhstan,  Almaty

АННОТАЦИЯ

Тематика,  связана  с  научно-теоретическим  обоснованием,  разработкой  усовершенствованных  технологий  и  комбинированной  очистки  природных  вод,  в  условиях  повышенных  антропогенных  нагрузок  на  природные  источники  воды,  являющаяся  приоритетной  среди  фундаментальных  и  поисковых  работ  в  области  водоподготовки.

ABSTRACT

Subjects  related  to  scientific  and  theoretical  studies,  development  of  improved  technologies  and  combined  treatment  of  natural  waters  at  high  anthropogenic  pressure  on  natural  water  sources  is  a  priority  among  the  fundamental  and  exploratory  work  in  the  field  of  water  treatment.  Background.  Methods.  Result.  Conclusion.

Ключевые   слова:  мембраны;  опреснение;  водоснабжение, 

Keywords:   Membrane;  desalination;  water  supply,

  В  настоящее  время  для  очистки  природных  вод  и  последующего  использования  в  питьевых,  технических  и  получения  особо  чистой  воды  публиковано  большое  количество  работ,  посвященных  проблемам  адаптации  и  контроля  функционирования  водоподготовительных  систем  управления,  разработаны  общетеоретические  концепции,  возрастает  число  решенных  практических  вопросов.  Существуют  и  разрабатываются  различные  пути  эксплуатаций  и  типов  фильтров,  работающих  в  условиях  различной  степени  качества  исходной  воды  и  уже  не  вызывает  сомнений  в  своей  конкурентоспособности  и  эффективности  [2].

  Однако  постоянное  усложнение  и  расширение  круга  объектов  научных  исследований  требует  разработки  новых  эффективных  методов  и  приемов,  т.  к.  существующие  схемы  использующиеся  на  многих  котельных  и  ПП  для  очистки  воды  с  применением  химических  реагентов  и  последующим  обеззараживанием  хлора,  имеет  ряд  недостатков  такие  как:  низкая  эффективность  очистки  воды  по  сравнению  с  мембранной  технологией,  высокие  капитальные  затраты  при  строительстве  новых  и  реконструкции  старых  ВПУ,  высокая  себестоимость  воды  вследствии  значительного  увеличения  применяемых  реагентов  (флокулянты,  коагулянты,  кислота,  щелочь),  энергозатраты  и  количество  потребляемой  воды  при  регенерации  фильтров,  невозможность  полной  автоматизации  и  контроля  эффективности  процесса  фильтрации,  большие  габариты  и  компоновка  оборудования  химического  цеха  [3].

  В  связи  с  вышеперечисленными  проблемами  с  обессоленной  водой,  необходимо  использовать  новые  технологические  приемы  и  установки,  так  как  старые  установки  очистки  морально  устарели  и  практически  не  очищают  воду  от  специфических  и  антропогенных  загрязнений  на  территории  Приаральского  региона.  В  отечественной  практике  в  настоящее  время  создалась  парадоксальная  ситуация,  что  для  широкого  внедрения  ультрафильтрационных  и  электродиализных  мембранных  установок,  требуется  опыт  их  эксплуатации.  В  то  же  время  для  получения  опыта  требуется  их  внедрение  на  нескольких  типах  природных  вод  [1].

  Исходя  из  этого,  полностью  осознавая  отсутствие  достаточной  полноты  информации,  решение  поставленных  задач  требует  проведения  специальных  исследований  и  разработок,  направленных  на  дальнейшее  повышение  эффективности  водоподготовительных  систем,  на  основе  современных  мембранных  технологий,  при  использовании  различных  природных  вод.  В  этой  связи  предпринята  цель  и  задача  исследование  и  разработка  улучшения  качества  воды  на  комбинированной  водоподготовительной  установке  в  условиях  Приаралья»,  которая  позволит  применение  технологически  более  тонких  процессов  очистки  в  установках  нового  поколения  и  является  актуальным  в  решении  вопросов  для  конкретных  ситуаций  Приаральского  региона.

Опытно-экспериментальная  комбинированная  водоподготовительная  установка  —  1  м3/ч  смонтирована  на  базе  НАО  «АУЭиС»  на  кафедре  «Промышленная  теплоэнергетика»,  лаборатории  «Водоподготоительные  установки  и  ВХР». 

Технологическая  схема  предлагаемой  экспериментальной  установки  представлена  на  рисунке  1  и  состоит  из  следующих  блоков:

1.  Блок-Предварительная  очистка  состоит  из  ультрафильтрационного  модуля;

2.  Блок-Многокамерный  электродиализатор  состоит  из  ассиметричной  автоматической  электродиализной  системы;

3.  Блок-Ультрафиолетовое  обеззараживание  воды  используется  УФ-излучение  в  бактерицидной  области  спектра.

Рисунок  1.  Принципиальная  аппаратурно-технологическая  схема  комбинированной  очистки  воды:  1  —  скважинный  насос,  2  —  насос  перед  УФМ,  3  —  кран  подачи  воды  на  УФМ,  4  —  бак  с  фильтратом  после  УФМ,  5  —  насос  для  обратной  промывки,  6  —  кран  для  обратной  промывки,  7  —  кран  на  выходе  из  УФМ,  8  —  канализация,  9  —  кран  на  выходе  из  бака  с  фильтратом,  10  —  подача  воды  на  элуктродиализную  установку  (ЭДИС),  11  —  сброс  концентрата,  12  —  кран  для  забора  пробы  воды,  13  —  кран  подачи  воды  из  УФМ  на  ЭДИС,  14—    подача  воды  на  ЭДИС,  15  —  очищенная  вода  после  ЭДИС,  16  —  подача  воды  на  установку  ультрафиолетового  обеззараживания  воды  (УУФОВ),  17  —  очищенная  вода  после  УУФОВ,  18  —  кран  выхода  воды  после  УУФОВ

Результаты  исследования

Технологические  характеристики  мембранных  модулей  водоподготовительной  установки:  степень  обессоливания  и  удельные  затраты  электроэнергии  на  удаление  г-экв/кг  соли,  изменяются  в  зависимости  от  рабочей  плотности  тока,  минерализации,  ионного  состава,  температуры  исходной  воды  и  от  скорости  воды  в  камерах  обессоливания  установки.

На  1  кг  удаляемой  соли  (кВТ*ч/м3)  используют  параметр  потребляемой  мощности,  т.  к.  мощность  является  параметром  и  определяет  эффективность  процесса.  Ток,  проходящий  через  электродиализ  является  неполной  характеристикой,  поскольку  любой  аппарат  состоит  из  мембран,  имеющих  площадь,  в  связи  с  чем  более  информативен  в  этом  случае  параметр  как  плотность  тока.  Энергетический  потенциал  процесса  характеризует  напряжение,  но  для  сравнительного  анализа  характеристик  лучше  использовать  параметр-  напряжение  электрического  поля  на  1  ячейку  U/n,  где  n  —  количество  ячеек  в  аппарате.  Производительность  по  опресненной  воде,  характеристика,  необходимая  для  сравнительных  оценок,  соотнесения  ко  времени  V/t,  что  позволяет  оценить  эффективность  опреснения.  Линейное  перемещение  единицы  объема  жидкости  в  электродиализаторе  за  единицу  времени  L/t  также  важно.

  Наблюдения  и  анализ  работы  процесса  эксплуатации  комбинированной  водоподготовительной  установки,  позволили  сформулировать  следующие  принципы  такие  как:

·     процент  снижения  солесодержания  в  опресненной  воде,  который  зависит  от  селективности  мембранных  аппаратов  и  от  концентрации  ионов  в  исходном  растворе;

·     использование  оптимальной  плотности  тока;

·     удаление  загрязнений  с  единицы  площади  мембран  являющаяся  основной  характеристикой  ВПУ.

Результаты  исследований  приведены  на  рисунке  2

Рисунок  2.  Изменение  степени  обессоливания  воды  по  отдельным  ионным  составляющим  солей  при  изменении  питающего  напряжения  комбинированной  водоподготовительной  установки  для  воды  с  минерализацией  2500  мг/л  и  жесткостью  до  3  мг/экв-л

Выводы:

Главное  преимущество  данной  схемы  —  низкий  удельный  расход  электроэнергии  и  относительно  меньшие  удельные,  капитальные  затраты.  простая,  удобная  и  экономичная  установка,  не  требующая  использования  реагентов  и  последующей  технологии  доочистки  для  получения  высококачественной  питьевой  воды,  позволяющая  сохранить  естественный  солевой  состав  природной  воды  после  УФУ,  а  также  предупреждение  образования  коррозионных  процессов  трубопроводов  водоснабжения.

Комбинированная  Водоподготовительная  установка  из-за  компактности,  низкого  энергопотребления,  небольших  габаритов  может  быть  изготовлена  локально,  автономно  или  в  контейнерном  исполнении,  а  также  использоваться  в  зонах  промышленных  предприятий  где  нет  доступа  к  чистой  питьевой,  технической  и  особо  чистой  воде.  Для  определения  контроля  качества  воды  после  отдельных  стадий  обработки  предусмотрены  пробоотборные  устройства.

Список  литературы:

1.Будаговский  А.И.  Некоторые  водно-экологические  аспекты  проблемы  Арала  и  Приаралья  //  Водные  ресурсы.  —  1992,  —  №  2  —  С.  22—38.

2.Смагин  В.Н.,  Щекотов  П.Д.,  Дробот  Г.К.,  Зачинский  Г.А.  Технико-экономическое  обоснование  комбинированной  схемы  подготовки  воды  для  парогенераторов  //  Теплоэнергетика.  —  1975,  —  №  5,  —  с.  17—20.

3.Schexnallder  S.J.  Choosing  membrane-based  water  treatment  for  advanced  boiler  makeup  in  the  power  industry  //  Prezented  at  Power  Gem  Amerikas’93,  Dallas,  Texas,  November  17—19,  1993.