Файл: Челябинский филиал федеральное государственное автономное образовательное учреждение.pdf

119
Напротив, системы для очистки солоноватой воды требуют более сложной конструкции большей частью из-за различных за- грязнений и отложений входящей воды, и кроме этого требуется ис- пользование многоуровневых систем, где требуемый рекавери со- ставляет более 50%. Система с более высоким удельным потоком пермеата, подвержена большему загрязнению и более частой хими- ческой очистке.
Большинство RO систем проектируются для непрерывного действия с постоянным потоком пермеата и постоянным рекавери системы. Колебания температуры входящей воды и загрязняющие эффекты компенсируются регулированием входящего давления.
Для предотвращения загрязнения мембран обратного осмоса взвешенными веществами и коллоидами при нарушении режима работы предочистки перед каждым модулем устанавливаются карт- риджные «полицейские» фильтры микрофильтрации одноразового действия, которые заменяются при достижении перепада давления около 1 кгс/см
2
, при нормально организованной предочистке замена происходит 1 раз в квартал.
Следующей важной задачей при проектировании является ми- нимизация образования на мембранах отложений. Это достигается правильно выбранным гидравлическим КПД системы, кроме того, отложения солей жесткости чаще всего предотвращаются либо реа- гентной обработкой входящей воды кислотой или антискалантами
(или их комбинацией), либо умягчением входящей воды на натрий- катионитных фильтрах. В последнем случае концентрат осмоса мо- жет использоваться для подпитки теплосети, т.к. он не содержит со- лей жесткости. Умягчение воды считается самым надежным спосо- бом предотвращения образования отложений солей жесткости, од- нако он применяется значительно реже, т.к. имеет большой солевой

120 сток. Доза кислоты выбирается с таким расчетом, чтобы индекс
Ланжелье, характеризующий степень насыщенности раствора кар- бонатом кальция, был отрицательным даже в концентрате установ- ки. Количество введенной кислоты не должно уменьшить рН исход- ной воды ниже предела применения мембран. Для многих процес- сов высокая кислотность обессоленной воды является препятстви- ем к ее использованию. Антискаланты, которые замедляют или предотвращают кристаллизацию малорастворимых солей из рас- твора, обычно представляют собой комплексные соединения высо- комолекулярных органических кислот, например, фосфоновых. По- скольку ингибитор сбрасывается вместе с концентратом, важна его токсичность.
В случае дозирования гипохлорита натрия перед мембранами осмоса устанавливается блок дозирования метабисульфита натрия для предотвращения повреждения мембран активным хором. Дози- рование метабисульфита ведется с некоторым избытком для гаран- тированного связывания активного хлора.
При прохождении воды через мембраны осмоса снижается рН воды, при этом часть бикарбонат-ионов исходной воды переходит в свободную углекислоту. Т.к. углекислота практически не задержива- ется мембранами осмоса, она должна быть удалена перед поступ- лением воды на электродеионизацию. Это может быть организова- но с помощью дозирования в воду едкого натра или с помощью применения декарбонизаторов различного типа, а также мембран- ных дегазаторов. Дозирование щелочи для связывания углекислоты применяется обычно при невысокой щелочности исходной воды, ко- гда этот способ экономически оправдан. При высокой щелочности исходной воды дозирование едкого натра не только экономически не оправдано, но и создает излишнюю нагрузку на последующие

121 ступени очистки. Также щелочь может дозироваться после мем- бранных дегазаторов или декарбонизаторов для связывания оста- точного содержания СО
2
При высоких содержаниях углекислоты обычно применяются мембранные дегазаторы, т.к. их размеры зна- чительно меньше декарбонизаторов. Остаточная связанная угле- кислота легко удаляется на второй ступени осмоса.
При проектировании мембранной установки очистки воды обычно используют две ступени обратного осмоса, т.к. это гаранти- рует качество воды перед электродеионизацией. Применение одной ступени осмоса предпочтительно при финишной очистке воды на фильтрах ФСД, когда нарушения режима на осмосе могут быть ни- велированы при работе ФСД.
При проектировании мембранной системы важно обеспечить отсутствие тупиковых пространств, в особенности, на стороне филь- трата, так как это может способствовать росту микроорганизмов на стороне фильтрата. По той же причине, важно чтобы не было пря- мого соединения между сторонами подачи и фильтрата, что может привести к перетоку между этими двумя сторонами процесса филь- трации.
По причине необходимости минимизации роста микроорганиз- мов баковое хозяйство ВПУ должно быть минимальным как по со- ставу, так и по объему.
При проектировании мембранной системы также важно обес- печить, чтобы продукты коррозии или эрозии из баков или трубной обвязки не попадали на мембранные модули. Для этого все резер- вуары и трубопроводы изготавливаются из некорродирующих мате- риалов.
Станции химической мойки крайне желательно выполнять от- дельно для установки ультрафильтрации и установки обратного ос-

122 моса. Допускается объединение установок химмойки для установок осмоса и электродеионизации. Для предотвращения повреждения мембран твердыми частицами должен быть установлен сетчатый фильтр с минимальным размером сетки 300 мкм в системе цирку- ляции раствора или в точке подачи раствора для химмойки в систе- му.
Варианты схем установок обессоливания воды по мембранной технологии (изменения схем могут быть применены в каждом вари- анте):
Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
УФ
Фильтр сетча- тый
ООУ
1 ст.
ООУ
2 ст.
ЭДИ
Дегаза- тор
NaOH
Кисло- та
Гипохло- рит
Гипохло- рит
Метабисуль- фит
Коагулянт
Антиска- лант
Станция химмойки CIP
УФ
Станция химмойки ООУ и
ЭДИ
Фильтр карт- ридж
Бак
Бак
УФ
Фильтр диско- вый
ООУ
1 ст.
ФСД
NaOH
Кислота
Гипохлорит
Коагулянт
Станция химмойки CIP
УФ
Станция химмойки ООУ
Фильтр карт- ридж
Бак
Бак
Na-кат фильтр
Бак
У/Ф обеззар
Бак
NaOH
Кисло- та
Гипохло- рит
Станция химмойки CIP
УФ
Кислота
NaOH
УФ
Фильтр диско- вый
ООУ
1 ст.
ООУ
2 ст.
ФСД
Гипохло- рит
Метабисуль- фит
Коагулянт
Станция химмойки ООУ
Фильтр карт- ридж
Бак

123

6.2.3
Эксплуатация мембранных установок
Эксплуатация мембранной установки практически полностью автоматизирована.
Ручными работами обычно остаются приготовление реагентов и проведение химмоек, а также замена картриджных фильтров и мембран.
При работе установки должны постоянно регистрироваться эксплуатационные параметры и продолжительность времени, в течение которого установка находилась в работе в каждом из режимов эксплуатации:
- значение pH, температура и мутность подаваемой воды непосредственно до ультрафильтрации;
- полный анализ исходной воды, ультрафильтрата, пермеата, концентрата один раз при запуске и в последующем каждую неделю;
- pH входящей воды обратного осмоса, пермеата, концентрата и температуру входящей воды;
- электропроводимость входящего потока, потока пермеата и концентрата для каждой секции и ступени RO;
- индекс плотности осадка (SDI) и мутность RO входящего потока;
-
LSI воды концентрата из последнего уровня;
- общее остаточное содержание хлора в исходной воде обратного осмоса;
- электропроводимость, рН, содержание кремния и натрия,
ТОС в обесоленной воде на выходе установки;
- пропускающая способность (при 20°C), объемный расход, трансмембранное давление (TMД) и абсолютное давление
(подача/фильтрат) на стойку/на фильтрационную линию УФ во

124 время фильтрации/ обратной промывки, CEB/CIP и тест на целостность;
- давление на выходе всех подкачивающих насосов и перепад давления всех фильтров, в том числе песчаного фильтра, мультимедийного фильтра, фильтра с активированным углем, картриджных фильтров. Данные о перепаде давления могут показывать, когда необходимо проводить обратную промывку фильтров или их замену;
- давление входящего потока после насоса высокого давления
RO;
- давление входящего потока, потока пермеата и концентрата каждой секции и ступени RO;
- расход концентрата и пермеата каждой секции и ступени RO;
- период регенерации натрий-катионитных фильтров, если таковые используются для удаления жесткости;
- расход коагулянта, кислоты, едкого натра, гипохлорита антискаланта и и любых других химикатов, которые используются в установке.
Давления и расходы должны собираться и записываться автоматически минимум каждые 3 минуты для того чтобы гарантировать регистрацию всех последствий изменений в работе насосов и/или в положении клапанов.
Должна осуществляться калибровка всех измерительных приборов как минимум раз в каждые три месяца. Регулярно калибровать необходимо pH метры, расходомеры, манометры и кондуктометры. Рекомендуется, чтобы pH-метр проверялся еженедельно с записью результатов по буферным растворам с определенными значениями pH.

125
Должны своевременно осуществляться все регламентные работы по оборудованию
– химмойки, консервации, обеззараживание. Также должны своевременно корректироваться дозировки реагентов при колебаниях качества исходной воды.
При выработке ресурса должны заменяться картриджные фильтры и мембраны.
Необходимо записывать все химические очистки мембран, в том числе дату, продолжительность очистки, чистящие агенты и их концентрацию, величину pH, температуру, расход и давление при промывке. Фиксировать даты замены картриджных фильтров и мембран.
Обслуживание установки должно включать проверку герметичности и надлежащего рабочего состояния всех стыков и соединений (фланцев, клапанов, хомутов, и др.) и ремонт любых повреждений, которые могли возникнуть.
7
Основные производители мембран
В основном мировой рынок мембран формируется за счет продукции известных фирм из стран Запада и Японии. К настояще- му времени выпуск мембранных материалов не выделился в само- стоятельную отрасль, их производители входят в состав компаний, имеющих более обширный ассортимент. Так, корпорация Film Tec
(США), ведущий производитель мембран для обратного осмоса, была основана в 1977 г., но уже в 1985-м вошла в состав химико- фармацевтической компании Dow Chemical. В настоящее время Film
Tec специализируется на производстве мембранных материалов для использования в промышленности, муниципальном хозяйстве, быту.

126
Другой крупный производитель мембран из США – Osmonic.
Эта фирма начала свою деятельность в 1969 г., выведя на рынок аппарат обратного осмоса с применением технологии тангенциаль- ного потока Crossflow. В 2003-м она также вошла в состав крупней- шего мирового концерна – General Electric – и стала называться GE
Osmonic. Сегодня корпорация занимается оборудованием для очистки питьевой воды, водоподготовки для ТЭЦ, котельных и бой- лерных, а также очистки муниципальных стоков.
Еще один признанный лидер в производстве мембран для во- доочистки – Hydranautics (США). Это фирма была основана в 1963 г. в Калифорнии и одной из первых (1970) начала производство мем- бран для обратного осмоса. В 1987-м компания объединилась с корпорацией Nitto Denko (Япония), крупнейшим игроком на рынке полимеров. Сегодня ассортимент Hydranautics включает мембраны для получения питьевой воды, воды для теплотехники, очистки сточных вод, опреснения морской воды. Фирма выпускает рулонные обратноосмотические элементы повышенной производительности
(серии ESPA и LFC) и селективности (серия CPA).
В мире широко известны мембраны компаний Koch-Glitsch
GmbH (Германия) и Koch Membrane Systems Inc. (США). На их заво- дах производят трубчатые и спиральные половолоконные мембра- ны для обратного осмоса.
Крупными производителями половолоконных мембран для ультрафильтрации являются голландская компания Norit и немец- кая компания Inge. В настоящее время Norit уступила свой мем- бранный бизнес компании Pentair.
В России также имеется ряд достаточно серьезных производи- телей полимерных мембранных материалов и модулей. К их числу следует отнести ЗАО «Владипор» (Владимир), выпускающее широ-