МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 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 (авт.св. СССР N 1528527, кл. 4 В 01 D 63/00, 1989).

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.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, обусловленная применением дозировочного насоса, и дополнительные энергозатраты на привод этого насоса.

Задачей изобретения является снижение энергоемкости и упрощение конструкции.

Задача решается тем, что в мембранной установке, содержащей нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из аппарата, устройство для дозирования химических реагентов, соединенное с входом нагнетательного насоса, а также трубопроводы, соединяющие элементы установки, устройство для дозирования выполнено в виде емкости исходной жидкости, соединенной с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости и с выходом струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата и с емкостью дозируемого химического реагента, а также тем, что емкость исходной жидкости снабжена установленными в ней вертикальными перегородками. Кроме того, перегородки в емкости исходной жидкости через одну соединены с днищем емкости и/или снабжены окнами на различной высоте, образуя лабиринтное пространство для движения жидкости, а емкость дозируемого химического реагента снабжена установленными в крышке емкости трубопроводами отвода реагента и подачи воздуха, концы которых расположены вблизи днища емкости, и трубопровод отвода реагента снабжен измерителем расхода реагента и запорной арматурой.

Выполнение устройства для дозирования в виде емкости исходной жидкости, соединенной с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости и с выходом струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата и с емкостью дозируемого химического реагента, обеспечивает дозирование химического реагента на вход нагнетательного насоса за счет частичной утилизации давления концентрата, сбрасываемого из мембранного аппарата. При этом солесодержание подаваемого на вход нагнетательного насоса концентрата, которое выше солесодержания исходной воды в 3-5 раз, практически не сказывается на солесодержании исходной воды, так как его количество составляет менее 0,1% , т. е. исходная концентрация солей на входе в насос изменится всего на 0,5%. Тем самым упрощается конструкция установки за счет отказа от дозировочного насоса, снижается энергоемкость процесса мембранного разделения из-за частичной утилизации энергии сбрасываемого концентрата и повышается надежность работы установки путем сокращения количества применяемого оборудования.

Выполнение в емкости исходной жидкости вертикальных перегородок исключает образование подпора на выходе системы дозирования и обеспечивает надежное перемешивание дозируемого химического реагента с исходной жидкостью. При такой конструкции время нахождения дозируемого реагента и исходной жидкости достаточно для образования раствора с заданным водородным показателем во всем живом сечении потока, что повышает надежность работы мембранной установки и системы дозирования.

Соединение перегородок в емкости исходной жидкости через одну с днищем емкости и/или снабжение их окнами на различной высоте, образуя лабиринтное пространство для движения жидкости, повышает качество растворения дозируемого химического реагента, что увеличивает надежность работы установки за счет исключения коррозионного воздействия реагента на насос.

Снабжение емкости дозируемого химического реагента установленными в крышке емкости трубопроводами отвода реагента и подачи воздуха, концы которых расположены вблизи днища емкости, а трубопровода отвода реагента измерителем расхода реагента и запорной арматурой обеспечивает повышение точности дозирования за счет постоянства необходимого барометрического разрежения на всасывании: при наивысшем уровне химического реагента при выкачивании его из емкости в ней создается наибольшее разрежение, которое ограничивается подсосом воздуха через трубопровод подачи воздуха, а при минимальном уровне жидкости оно будет наименьшим.

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 линии концентрата установлены манометр 3 и дросселирующее устройство 4, после которого установлен коллектор, соединенный с регулируемым вентилем 5 и запорным органом 6, установленными в линии сброса концентрата параллельно. В линии после запорного органа 6 установлен струйный насос 7, всасывающий патрубок которого соединен через вентиль 8, ротаметр 9 и трубопровод 10 с емкостью 11 дозируемого химического реагента, установленного в шкафу 12.

Емкость 11 снабжена пробкой 13, в которой кроме трубопровода 10 установлен трубопровод 14 подачи воздуха. Диффузор струйного насоса 7 соединен трубопроводом 15 с емкостью исходной жидкости 16, снабженной вертикальными перегородками 17, поочередно закрепленными на днище и крышке емкости 16, которая снабжена также патрубком 18 подачи исходной жидкости и трубопроводом 19, соединенным с входом нагнетательного насоса 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходный раствор поступает по трубопроводу 19 в емкость 16, откуда по трубопроводу 19 подается на вход нагнетательного насоса 1 и далее в мембранный аппарат 2 под давлением, например 2,5 a 5,0 МПа, которое контролируется с помощью манометра 3. 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 регулирующий вентиль 5, из которого концентрат сбрасывается в канализацию или на утилизацию. Меньшая часть потока 1 - 0,1% от общего количества концентрата, через запорный орган 6 поступает на струйный насос 7, в который за счет разрежения развиваемого им через трубопровод 10, ротаметр 9 и вентиль 8 из емкости 11 подается химический реагент и по трубопроводу 15 поступает в емкость 16. Так как при закрытой пробке 13 в емкости 11 создается разрежение из-за отбора химического реагента, то атмосферное давление преодолевает гидростатическое сопротивление столба жидкости и пузырьки воздуха по трубопроводу 14 из шкафа 12 поступают в емкость 11. В струйном насосе 7 происходит смешение химического реагента с концентратом, полученный раствор при омывании вертикальных перегородок 17 перемешивается с исходной жидкостью, подаваемой через патрубок 18 и по трубопроводу 19 подается на вход нагнетательного насоса 1. Последующая обработка жидкости в мембранном аппарате 2 идет уже при непрерывном или периодическом дозировании химического реагента. Изменение количества дозируемого реагента осуществляется вентилем 8 и контролируется ротаметром 9.

Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения дозировочного насоса и снизить энергопотребление за счет утилизации энергии сбрасываемого концентрата.

Сущность изобретения: мембранная установка содержит нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из аппарата, устройство для дозирования химических реагентов и трубопроводы. Устройство для дозирования выполнено в виде емкости для исходной жидкости, соединенной с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости и с выходом струйного насоса соединенного с линией вывода концентрата и емкостью для дозируемого химического реагента. При этом емкость для исходной жидкости преимущественно снабжена установленными в ней вертикальными перегородками, а емкость для дозируемого химического реагента снабжена установленными в крышке трубопроводами отвода реагента и подачи воздуха, концы которых расположены вблизи днища емкости. Трубопровод отвода реагента снабжен измерителем расхода реагента и запорной арматурой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА, содержащая нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из аппарата, устройство для дозирования химических реагентов, соединенное с входом нагнетательного насоса, а также трубопроводы, соединяющие элементы установки, отличающаяся тем, что устройство для дозирования выполнено в виде емкости исходной жидкости, соединенной с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости и с выходом струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата и емкостью дозируемого химического реагента. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость исходной жидкости снабжена установленными в ней вертикальными перегородками. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что перегородки в емкости исходной жидкости через одну соединены с днищем емкости и/или снабжены окнами на различной высоте, образуя лабиринтное пространство для движения жидкости. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что емкость дозируемого химического реагента снабжена установленными в крышке трубопроводами отвода реагента и подачи воздуха, концы которых расположены вблизи днища емкости, и трубопровод отвода реагента снабжен измерителем расхода реагента и запорной арматурой.