МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК B01D63/00 B01D65/06 

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 мембранная установка, включающая фильтр механической очистки в виде песчаного фильтра, соединенного с насосом высокого давления, из которого жидкость поступает в обратноосмотический мембранный аппарат, соединенный со сборником пермеата, запорную арматуру и соединительные трубопроводы. (Ясминов А. А. и др. Обработка воды обратным осмосом и ультрафильтрацией. М. Стройиздат, 1978. с. 97, рис. IV.4.).

Недостаток такого устройства несовершенство системы предварительной очистки подаваемой на мембранное разделение жидкости. Механический фильтр с песчано-гравийной загрузкой требует периодической регенерации, при которой измельченные фрагменты зернистой загрузкой могут попадать в узлы насоса и мембранные элементы, вызывая их преждевременный износ и разрушение. Поэтому такая система предварительной очистки неприменима для очистки жидкостей с высоким содержанием коллоидных и взвешенных частиц.

Известна мембранная установка, включающая песчаный фильтр, промежуточный резервуар, соединенный с насосом высокого давления, патронный фильтр, обратноосмотический аппарат, запорную арматуру и соединительные трубопроводы (Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М. Стройиздат, 1988, с. 149, рис. 7.1. а).

Недостаток такой установки повышенная материалоемкость, обусловленная необходимостью емкости-отстойника значительного объема, поскольку для обеспечения гравитационного осаждения частиц зернистой загрузки скорость потока в этой емкости не должна превышать 3-5 м/ч.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка мембранная рулонная УМР-4-2-1.

Однако емкость исходной жидкости в данной установке также имеет избыточный объем из-за отсутствия системы напорной фильтрации, а емкость промывки не обеспечивает удаление взвесей при приготовлении моющего раствора и при промывке мембранных элементов в режиме циркуляции.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрана установка УМР-4-2-1.

Цель изобретения снижение материалоемкости, обеспечение приготовления промывочного раствора и удаление взвесей при промывке мембранных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранной установке, содержащей последовательно соединенные песчаный фильтр, промежуточную емкость, насос, мембранный фильтр, сборник пермеата и вентили, промежуточная емкость снабжена загрузочной горловиной и разделена перфорированной перегородкой на входную и выходную камеру. Входная камера соединена с линией осветленной воды песчаного фильтра через вентиль и загрузочную горловину, с нагнетательным патрубком насоса через вентиль, сборник пермеата и загрузочную горловину, с выходной камерой через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию концентрата и загрузочную горловину. Выходная камера промежуточной емкости соединена со сборником пермеата через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию пермеата и вентиль. Перфорированная перегородка выполнена в виде стакана, полость которого образует входную камеру.

Снабжение промежуточной емкости загрузочной горловиной и разделение ее перфорированной перегородкой на входную и выходную камеры, соединение входной камеры с линией осветленной воды песчаного фильтра через вентиль и загрузочную горловину, с нагнетательным патрубком насоса через вентиль, сборник пермеата и загрузочную горловину, с выходной камерой через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию концентрата и загрузочную горловину, обеспечивают очистку осветленной воды при нестабильной работе песчаного фильтра, когда происходит вынос мелких фрагментов зернистой загрузки. По сравнению с обычными песколовками гравитационного типа предлагаемая емкость с перфорированной перегородкой обеспечивает уменьшение объема устройства в 10-15 раз с соответствующим уменьшением материалоемкости.

Соединение входной камеры патрубками с нагнетательным патрубком циркуляционного насоса и загрузочной горловиной обеспечивает возможность загрузки моющих веществ во входную камеру исключает необходимость в отдельном устройстве для растворения порошкообразных моющих веществ, в которых содержатся труднорастворимые примеси, которые могут повредить мембраны при регенерации мембранных элементов. Такое подсоединение промежуточной емкости обеспечивает упрощение конструкции мембранной установки и снижение ее металлоемкости.

Соединение выходной камеры с входом мембранного аппарата и всасывающим патрубком циркуляционного насоса обеспечивает улавливание отложений на мембранных элементах при их химической регенерации. В процессе взаимодействия промывочного раствора с отложениями на поверхности мембран, связь последних с мембраной нарушается, но при циркуляции промывочного раствора эти отложения могут вновь отложиться в мембранном элементе. Для исключения образования повторных отложений промывочная жидкость отфильтровывается от них на перфорированной перегородке, что обеспечивает увеличение ресурса мембранных элементов, упрощение конструкции мембранной установки и снижение ее материалоемкости за счет исключения необходимости в дополнительном фильтре.

Выполнение перфорированной перегородки в виде стакана, полость которого образует входную камеру, обеспечивает повышение емкости по взвешенным загрязнениям входной камеры и удобство монтажа, более полное использование всего объема промежуточной емкости.

На чертеже показана гидравлическая схема предлагаемой установки.

Мембранная установка содержит песчаный фильтр1, соединенный линией осветленной воды через вентиль 2 и патрубок 3 с промежуточной емкостью 4, соединенной выходным патрубком 5 с насосом высокого давления 6, на выходе которого установлены манометр 7, запорный вентиль 8 и мембранный аппарат 9, на линии сброса концентрата из которого установлены манометр 10, дроссель 11 и вентили 12 и 13, а на линии отвода параметра вентили 14 и 15, через первый из которых осуществляется отвод пермеата потребителю, а через второй подача его в сборник 16 пермеата, соединенный также с линией отвода концентрата. Сборник пермеата соединен вентилем 17 с патрубком 18 промежуточной емкости 4 и через вентиль 20 с выходом насоса 6. Патрубки 3 и 18 соединены с входной камерой промежуточной емкости 4 центральным патрубком 21, снабженным загрузочный горловиной с крышкой 22. Патрубок 21 герметично соединен с полостью перфорированной перегородки в виде сетчатого стакана 23, установленного в полости промежуточной емкости 4 и обращенного открытым торцом к люку 24. Сборник 16 снабжен вентилем 25 сброса. Линия концентрата через вентиль 26 соединена с патрубком 18 промежуточной емкости 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходная жидкость подается в песчаный фильтр 1, из которого осветленная жидкость через вентиль 2 и патрубки 3 и 21 поступает в полость сетчатого стакана 23. Осветленная жидкость очищается от частиц зернистой загрузки, которые скапливаются в стакане 23 и периодически удаляются через люк 24. Очищенная от частиц зернистой загрузки жидкость поступает из емкости 4 через патрубок 5 на вход насоса 6, из которого жидкость под рабочим давлением, которое контролируется манометром 7, через вентиль 8 поступает в мембранный аппарат 9, давление в котором регулируется дросселем 11 и контролируется манометром 10. Прошедшая через мембрану обессоленная вода через вентиль 14 сбрасывается на потребление и через вентиль 15 на заполнение сборника 16, а не прошедший через мембрану концентрат через дроссель 11 при закрытом вентиле 13 и открытом вентиле 12 сбрасывается в канализацию или на утилизацию.

При работе мембранной установки на поверхности мембран происходит осадкообразование коллоидных частиц, солей жесткости, соединений железа, поэтому необходима периодическая промывка мембранных элементов умягченной водой, например, пермеатом. Для проведения такой промывки пермеат из сборника 16 при открытом вентиле 17 подается при закрытых вентилях 19 и 20 через емкость 4 на вход насоса 6, из которого он подается через вентиль 8 в мембранный аппарат 9, из которого через открытый вентиль 13 при закрытом вентиле 12 поступает в сборник 16. После промывки отработанный пермеат сбрасывается через вентиль 25.

При неудовлетворительных результатах описанных выше промывок, т. е. при снижении проницаемости мембран более чем на 20% проводят их химическую регенерацию, для чего через загрузочную горловину 22 засыпается в сетчатый стакан 23 порошкообразные моющие средства или ингибиторы осадкообразования, после чего горловина 22 герметизируется и полость промежуточной емкости 4 через патрубок 18 заполняется пермеатом из сборника 16 самотеком при открытом вентиле 17. Растворение химических реагентов осуществляется путем включения насоса 6 при открытом вентиле 19 и закрытых вентилях 8, 17, 20м и 26. После растворения моющих веществ раствор перекачивается в емкость промывочного раствора сборник 16 насосом 6 при открытом вентиле 20 и закрытых вентилях 2,9 и 19 и производится промывка мембранных элементов путем подачи в мембранный аппарат 9 промывочного раствора насосом 6 при открытых вентилях 8, 13 и 17. Все остальные вентили должны быть закрыты. При циркуляции промывочного раствора при закрытых вентилях 13 и 17 и открытом вентиле 26 отложения на мембранных элементах вместе с потоком промывочного раствора фильтруются в сетчатом стакане 23 и повторно в мембранный аппарат 9 не поступают. После промывки вентиль 17 или 26 закрывается и открывается вентиль 2, что обеспечивает передавливание промывочного раствора в сборник 16, из которого он сбрасывается через вентиль 25 в канализацию. После регенерации мембранных элементов последующая работа мембранной установки осуществляется в соответствии с приведенным выше описанием.

Предлагаемое устройство обеспечивает снижение материалоемкости на 15-20% и повышение удобства эксплуатации за счет приготовления моющих растворов и удаления взвесей при регенерации мембранных элементов.

Мембранная установка содержит последовательно соединенные песчаный фильтр, промежуточную емкость, насос, мембранный фильтр, сборник пермеата и вентили. Промежуточная емкость снабжена загрузочной горловиной и разделена перфорированной перегородкой на входную и выходную камеры. Входная камера соединена с линией осветленной воды песчаного фильтра через вентиль и загрузочную горловину, с выходной камерой через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию концентрата, вентиль и загрузочную горловину. Выходная камера соединена со сборником пермеата через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию пермеата и вентиль. Перфорированная перегородка может быть выполнена в виде стакана, полость которого образует камеру. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА, содержащая последовательно соединенные песчаный фильтр, промежуточную емкость, насос, мембранный фильтр, сборник пермеата и вентили, отличающаяся тем, что промежуточная емкость снабжена загрузочной горловиной и разделена перфорированной перегородкой на входную и выходную камеры, при этом входная камера соединена с линией осветленной воды песчаного фильтра через вентиль и загрузочную горловину, с нагнетательным патрубком насоса через вентиль, сборник пермеата и загрузочную горловину, с выходной камерой через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию концентрата, вентиль и загрузочную горловину, а выходная камера промежуточной емкости соединена со сборником пермеата через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию пермеата и вентиль. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что перфорированная перегородка выполнена в виде стакана, полость которого образует входную камеру.