МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК B01D63/00 

Изобретение относится к установкам для проведения процессов мембранного разделения и может быть использовано для обработки сточных вод, концентрирования растворов, получения обессоленной воды в химической, пищевой и других областях промышленности.

Известна установка, содержащая нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из аппарата, сборник концентрата и емкость, соединенную с вакуумирующим устройством в виде струйного насоса, размещенного на трубопроводе вывода концентрата, а также трубопроводы, соединяющие перечисленные элементы установки. (Авторское свидетельство СССР N 1528527, кл. В 01 D 63/00, 1987).

Недостатком такой установки является отсутствие устройства для дозирования химических реагентов.

Известна также мембранная установка, содержащая нагнетательный насос, обратноосмотический аппарат, разделяющий исходный раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в виде регулирующего клапана на выходе аппарата в линии концентрата, соединенное с емкостью сбора концентрата, причем на входе нагнетательного насоса установлен насос-дозатор, соединенный с емкостью сбора концентрата. ( Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М. : Стройиздат, 1988, с. 114, рис. 5.2).

Недостатком такого устройства, принятого за прототип является сложность конструкции, обусловленная применением дозировочного насоса, дополнительные энергозатраты на привод этого насоса.

Целью изобретения является снижение энергоемкости и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранной установке, содержащей нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из мембранного аппарата, сборник концентрата, емкость для дозируемого химического реагента, нижняя часть которой соединена с входным патрубком нагнетательного насоса, а также трубопроводы, соединяющие элементы установки, после дросселирующего устройства установлен коллектор, делящий линию концентрата на две линии, первая из которых соединена через систему клапанов с нижней частью сборника концентрата, а вторая линия соединена через запорную арматуру со струйным насосом, диффузор которого соединен с канализацией, а всасывающий патрубок с верхней частью емкости для дозируемого химического реагента, при этом последняя также соединена через запорную арматуру и систему клапанов с верхней частью сборника концентрата. Кроме того, сборник концентрата выполнен в виде двух или более емкостей, нижняя часть которых соединена со сливным трубопроводом, а верхняя часть соединена с атмосферой через обратный клапан.

Установка после дросселирующего устройства коллектора, делящего линию концентрата на две линии, первая из которых соединена через систему клапанов с нижней частью сборника концентрата, а вторая линия соединена через запорную арматуру со струйным насосом, диффузор которого соединен с канализацией, а всасывающий патрубок с верхней частью емкости для дозируемого химического реагента, при этом последняя также соединена через запорную арматуру и систему клапанов с верхней частью сборника концентрата, обеспечивает возможность утилизации энергии сбрасываемого потока концентрата без применения промежуточных устройств, например гидроцилиндров или гидродвигателей. Вытеснение дозируемого химического реагента осуществляется давлением воздуха за счет преобразования гидравлического давления сбpасываемого концентрата в пневматическое путем вытеснения воздуха из верхней части сборника концентрата в емкость дозируемого химического реагента. Такое устройство имеет минимальное количество узлов, что, упрощая конструкцию, обеспечивает высокую надежность работы устройства и не требует отдельного привода для дозирования химических реагентов, обеспечивая тем самым снижение энергоемкости. Кроме того, обеспечивается постоянство скорости подачи концентрата в сборники концентрата под заданным давлением, независимо от величины рабочего давления в мембранном аппарате, что повышает точность дозирования химического реагента.

Выполнение сборника концентрата в виде двух или более емкостей, нижняя часть которых соединена со сливным трубопроводом, а верхняя часть соединена с атмосферой через обратный клапан, позволяет процесс дозирования химических реагентов сделать непрерывным за счет непрерывного заполнения одной из емкостей концентратом. При заполнении одного из сборников концентрата во втором происходит процесс удаления концентрата и повышение давления воздуха в сборнике до рабочего и наоборот. Соединение обратного клапана с атмосферой обеспечивает автоматическое опорожнение сборника концентрата при прекращении подачи в него концентрата и открывании клапана слива.

На чертеже показана гидравлическая схема предлагаемой установки.

Мембранная установка содержит нагнетательный насос 1, соединенный с мембранным аппаратом 2, разделяющим раствор на концентрат и пермеат, на выходе из которого в линию концентрата установлены манометр 3 и дросселирующее устройство 4, соединенное через коллектор с дросселирующим устройством 5 и запорным органом 6, установленными в линии сброса концентрата параллельно. В линии после запорного органа 6 установлен струйный насос 7, всасывающий патрубок которого через вентиль 8 соединен с емкостью 9 дозируемого химического реагента, последняя снабжена манометром 10 и через обратный клапан 11 и гибкий шланг 12 подсоединена к емкости 13 с реагентом, предназначенным для дозирования, например с серной или соляной кислотой. Емкость 9 в нижней части снабжена краном для слива 14 и соединенным с входом насоса высокого давления 1 трубопроводом с вентилем 15 и расходомером 16, например, ротометром типа РМФ. Дросселирующее устройство 5 соединено с нижней частью сборников концентрата 17 (1) и 17(2) через подающие клапаны 18 (1) и 18(2). Сборники концентрата 17 снабжены расположенными в нижней их части клапанами сброса 19(1) и 19(2), соединенными с канализационной сетью.

В верхней части сборники концентрата 17 соединены с емкостью 9 трубопроводами, на которых установлены соединенные с атмосферой обратные клапаны 20(1) и 20(2), обратные клапаны 21(1), 21(2) и вентиль 22. На входе насоса 1 установлен также рН-метр 23 и манометр 24.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходный раствор поступает на вход насоса высокого давления 1 и подается в мембранный аппарат под давлением, например, 2,5-5,0 МПа, при этом пермеат выводится на потребление, а концентрат через дросселирующее устройство 4 сбрасывается в коллектор, соединенный с установленными параллельно дросселирующим устройством 5 и запорным органом 6. Большая часть потока концентрата проходит через запорный орган 6 и установленный последовательно с ним струйный насос 7, из которого концентрат сбрасывается в канализацию или на последующую переработку. При протекании сбрасываемого концентрата через струйный насос 7 во всасывающем патрубке насоса создается разрежение, которое используется для заполнения емкости 9 дозируемым химическим реагентом, в частности раствором кислоты, щелочи или водоумягчителя для поддержания в подаваемой на мембранное разделение жидкости необходимого для нормальной работы мембранного аппарата химического состава. Для заполнения емкости 9 химическим реагентом вентиль 8 открывается и при закрытых вентилях 15 и 14 шланг 12 погружается в емкость 13 с реагентом, последний по шлангу 12 через обратный клапан 11 подается в емкость 9. После заполнения емкости 9 дозируемым реагентом до заданного уровня вентиль 8 перекрывается. После этого открывается клапан 18(2) и вентиль 22. При этом в сборник 17(2) будет поступать концентрат, вытесняющий воздух в емкость 9, давление которого запирает обратный клапан 21(1). После достижения давления в емкости 9 не меньшего, чем давление на входе в насос 1, что контролируется по показаниям манометров 10 и 24, вентиль 15 открывается и дозируемый химический реагент поступает на вход насоса 1. Расход дозируемого компонента определяется по показаниям расходомера 16 и рН-метра 23 и может регулироваться дросселем 5 и вентилем 15. После заполнения сборника 17(2) концентратом клапан 18(2) закрывается и открывается клапан 18(1), при этом происходит опорожнение сборника 17(2) через обратный клапан 19(2) и заполнение концентратом сборника 17(1), из которого воздух после достижения им давления, равного давлению на входе в насос 1, через обратный клапан 21(1) и вентиль 22 продолжит вытеснение реагента из емкости 9 на вход насоса 1. При открытом вентиле 19(2) через обратный клапан 20(2) происходит замещение сбрасываемого концентрата из сборника 17(2) воздухом без образования в нем вакуума. При этом клапан 21(2) заперт давлением воздуха, вытесняемого из емкости 17(1). Аналогично происходит обратное переключение сборников концентрата на слив и заполнение. Благодаря наличию сигнализаторов уровня такое переключение может производиться без участия оператора, автоматически.

Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения дозировочного насоса и снизить энергопотребление за счет утилизации энергии сбрасываемого концентрата. (56) Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М. : Стройиздат, 1988, с. 114.

Использование: обработка сточных вод, концентрирование растворов, получение обессоленной воды в химической, пищевой и других областях промышленности. Сущность изобретения: мембранная установка содержит нагнетательный насос, соединенный с мембранным аппаратом, на выходе из которого установлены манометр и дроссель, после последнего установлен коллектор, делящий линию концентрата на две линии, первая из которых соединена с нижней частью сборника концентрата, а вторая - со струйным насосом, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью дозируемого химического реагента, которая через запорную арматуру и систему клапанов соединена с верхней частью сборника концентрата. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА , содеpжащая нагнетательный насос, мембpанный аппаpат, pазделяющий исходный pаствоp на концентpат и пеpмеат, дpосселиpующее устpойство в линии концентpата на выходе из мембpанного аппаpата, сбоpник концентpата, емкость для дозиpуемого химического pеагента, нижняя часть котоpой соединена с входным патpубком нагнетательного насоса, а также тpубопpоводы, соединяющие элементы установки, отличающаяся тем, что, с целью снижения энеpгоемкости и упpощения констpукции, после дpосселиpующего устpойства установлен коллектоp, делящий линию концентpата на две линии, пеpвая из котоpых соединена чеpез систему клапанов с нижней частью сбоpника концентpата, а втоpая линия соединена чеpез запоpную аpматуpу со стpуйным насосом, диффузоp котоpого соединен с канализацией, а всасывающий патpубок - с веpхней частью емкости для дозиpуемого химического pеагента, пpи этом последняя также соединена чеpез запоpную аpматуpу и систему клапанов с веpхней частью сбоpника концентpата. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что сбоpник концентpата выполнен в виде двух или более емкостей, нижняя часть котоpых соединена со сливным тpубопpоводом, а веpхняя часть - с атмосфеpой чеpез обpатный клапан.