Очистка и восстановление задерживающей  способности мембран достигается  путем циркуляции через мембраны моющих растворов. В таблице 2 приведены химические реагенты, обычно использующиеся для химической обработки ОО-мембран. Перед проведением химической обработки следует проверить химическую совместимость мембраны с выбранным для проведения дезинфекции химическим реагентом, а также определить рекомендуемое время контакта между ними.

    Таблица 2 – порядок использования химических реагентов для очистки мембран [6]

 

    Все растворы готовятся на пермеате, вырабатываемом ОО-установкой. Обычная процедура очистки включает в себя рециркуляцию химического агента в течение 20-30 минут, экспозицию раствора в течение 20-30 минут, дополнительной рециркуляцию в течение 15-20 минут, смыв раствора с внутренней поверхности установки очищенной водой. Такая операция проводится для каждого из применяемого химического агента. Одновременное использование двух и более реагентов в одном растворе не допустимо, т.к. они могут вступать между собой в химическую реакцию и/или образовывать соединения, которые вызывают деструкцию ОО-мембран.

    3.3 Аппараты для очистки воды методом обратного осмоса

    Среди мембранных аппаратов наиболее распространены аппараты с рулонными (спиральными) фильтрующими элементами, с плоскокамерными фильтрующими элементами (типа "фильтр-пресс"), с трубчатыми фильтрующими элементами, с мембранами в виде полых волокон. В установках большой производительности целесообразно использовать аппараты первого или четвертого типа как наиболее компактные (ввиду высокой удельной поверхности).

    Ориентируясь  на отечественную аппаратуру, выбираем аппарат рулонного типа. Среди них наиболее перспективны аппараты, каждый модуль которых состоит из нескольких совместных навитых РФЭ. Такая конструкция позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление дренажа потоку пермеата благодаря тому, что путь, проходимый пермеатом в дренаже, обратно пропорционален числу совместно навитых РФЭ. Выбираем аппарат с РФЭ типа MA-12, выпускаемый серийно.

    Аппарат состоит из корпуса, выполненного в виде трубы из нержавеющей стали, в которой размещается от одного до четырех рулонных модулей. Модуль формируется навивкой пяти мембранных пакетов на пермеатоотводящую трубку. Пакет образуют две мембраны, между которыми расположен дренажный слой. Мембранный пакет герметично соединен с пермеатоотводящей трубкой, кромки его также герметизуют, чтобы предотвратить смешение разделяемого раствора с пермеатом. Для создания необходимого зазора между мембранными пакетами при навивке модуля вкладывают крупноячеистую сетку-сепаратор, благодаря чему образуются напорные каналы для прохождения разделяемого раствора. Герметизация пермеатоотводящих трубок в аппарате обеспечивается резиновыми кольцами. Герметизация корпуса осуществляется с помощью крышек, резиновых колец и упорных разрезных колец, помещаемых в прорези накидного кольца, привариваемого к корпусу.

    Исходный  раствор через штуцер поступает  в аппарат и проходит через  витки модуля (напорные каналы) в  осевом направлении. Последовательно  проходя все модули, раствор концентрируется  и удаляется из аппарата через  штуцер отвода концентрата. Прошедший через мембраны пермеат транспортируется по дренажному слою к пермеатоотводящей трубке, проходит через отверстия в ее стенке и внутри трубки движется к выходному штуцеру.

    С целью предотвращения телескопического эффекта (возникающего вследствие разности давлений у торцов модулей и приводящего  к сдвигу слоев навивки в осевом направлении) у заднего торца  модуля устанавливают антителескопическую решетку, в которую он упирается. Байпасирование жидкости в аппарате предотвращено резиновой манжеткой, перекрывающей зазор между рулонным модулем и внутренней стенкой корпуса.

    Основные  характеристики аппарата MA-12:

    Производительность  по очищенной воде, м³/час при температуре 12⁰С: 12

    Потребляемая  мощность (Квт) (напряжение 380 В, частота 50 Гц): 11

    Габаритные  размеры B x Ш x Г, мм: 1800x6200x1100

    Допускаемый диапазон температур исходной воды ⁰C: от +5 до +35

    Количество  и марка рулонных элементов: 12-14 шт 8"

    Рабочее давление, МПа: 1,05-1,4

 

    

    Глава 4. Расчетная часть

 

    Процесс фильтрования зависит от многих технологических  параметров, и в первую очередь  от свойств зернистого слоя, свойств  фильтрационной среды и примесей, от гидродинамического режима фильтрования. Важнейшими характеристиками пористой среды являются порозность и удельная поверхность, которые определяются по зависимостям

      (1) (2)

    где ε₀ — порозность слоя; V — общий объем зернистого слоя, м³; V₀ — объем частиц, м³, а - удельная поверхность слоя, м²/м³; d_э -эквивалентный диаметр частицы, м; α — коэффициент формы.

    Частицы задерживаются поверхностью зерен  под действием молекулярных сил, электростатических сил, сил химического  сродства и адсорбции. Величина сил  прилипания зависит от крупности  и формы зерен, скорости потока, температуры  воды и свойств примесей.

    Кинетика  фильтрования и материальный баланс описываются уравнениями 

      (3) (4)

    где С — концентрация примесей в сточной воде; х — толщина слоя загрузки; b, а — константы скорости прилипания и отрыва частиц; ρ — плотность насыщения фильтрующего слоя задержанным осадком; u — скорость фильтрования.

    При решении этих уравнений получается общее уравнение процесса:

      (5)

    Уравнение (5) имеет решение в виде бесконечного ряда, и его трудно использовать в расчетах.

    В процессе фильтрования происходит накопление загрязнений в слое загрузки. В  какой-то момент наблюдается вынос  частиц в фильтрат с ухудшением его  качества. Продолжительность работы фильтра до проскока частиц в фильтрат называют временем защитного действия загрузки зτ. По мере загрязнения фильтрующего слоя уменьшается его порозность и увеличивается сопротивление при прохождении через него сточной воды, т.е. растет потерянный напор. Время работы фильтра до достижения потерянного напора предельной величины (H_п) обозначают через нτ. Оптимальным условием работы фильтра является τ_н ≈ τ_з. Значения τ_з и τ_н находят по формулам

      (6) (7)

    где k и x₀ — константы, зависят от эффекта осветления, определяются по справочникам; H₀ — потеря напора в чистой загрузке; F_(A) — параметр, зависящий от величины предельной насыщенности порового пространства отложениями А.

    Сопротивление фильтрующего слоя в любой момент времени равно 

      (8)

      (9) (10)

    где i₀— сопротивление единицы толщины фильтрующего слоя при прохождении через него чистой жидкости; i — сопротивление единицы фильтрующего слоя с задержанными частицами в любой промежуточный момент времени; Δε — удельный объем осадка, накопившегося в фильтрующем слое.

    Площадь скоростных фильтров F (в м²) находят по формуле

      (11)

    где τ — продолжительность работы фильтра, ч; u_p— расчетная скорость фильтрации, м/ч; n— число промывок фильтра в сутки; w — интенсивность промывки, л/(м^2.с); τ₁ — продолжительность промывки, ч; τ₂ — продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, ч; τ₂= 0,33 ч.

    Длительность  фильтрации для фильтров «Полимер»  определяют по формуле 

      (12)

    количество  регенератора (в м³/ч)

      (13)

    где k = 0,85 — коэффициент, учитывающий нестабильность процесса; Е - удельная маслоемкость пенополиуретановой загрузки, кг/м³; w_з — объем фильтрующей загрузки, м³; m_н, m_к — количество примесей до и после фильтрации, кг/ч; ρ_m — плотность извлекаемых примесей, кг/м³[1].

 

    

    Заключение

    В результате работы были сделаны следующие  выводы: применение обратноосмотического метода обессоливания воды позволяет  достигнуть необходимого качества сточной воды с соблюдением ПДК по сульфатам 0,5 г/м³.

 

Список  литературы

 
   

1. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы. Учебное пособие.- Пенза: Изд-во Пензенского гос.ун-та, 2004.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для студ. хим.- технол. спец. вузов. – 9-е изд. испр. – М.: Альянс, 2004.
3. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для студ. хим.- технол. спец. вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Под. ред. П.Г. Романкова. – 10- е изд., перераб. И доп.- СПб.: Альянс, 2004.
4. Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. - СПб.:Химия, 2006. - 208 с.
5. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. - М.: Химия, 2007. - 352 с.
6. Хванг С. Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения: Пер. с англ. Под ред. Проф. Дытнерского Ю.И. - М.: Химия, 2004. - 464 с.
7. Брык М.Т., Цапюк Е.А., Твердый А.А. Мембранная технология в промышленности. - К.: Тэхника, 2008. - 247 с.

 

 

Приложения