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 вышеперечисленные элементы установки (а. с. N 1528527, кл. B 01 D 63/00, 1991).

Недостаток такой установки отсутствие устройства для дозирования химических реагентов.

Известна 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, насос-дозатор, соединенный с емкостью сбора концентрата.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано это устройство.

Недостатки такого устройства сложность конструкции, обусловленная применением дозировочного насоса, дополнительные энергозатраты на привод этого насоса.

Цель изобретения снижение энергоемкости, упрощение конструкции и повышение качества продуктов мембранного разделения.

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 аппарата, устройство для дозирования химических реагентов, а также трубопроводы, соединяющие элементы установки, установка снабжена струйным насосом и емкостью дозируемого раствора, устройство для дозирования выполнено в виде реактора, соединенного с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости, с емкостью дозируемого химического реагента и с всасывающим патрубком струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата. Реактор соединен трубопроводами и запорной арматурой с линиями отвода пермеата и концентрата и снабжен вертикальными перегородками поочередно соединенными с днищем или крышкой реактора и/или снабженными окнами на различной высоте.

Снабжение установки струйным насосом и емкостью дозируемого раствора, выполнение устройства для дозирования в виде реактора, соединенного с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости, с емкостью дозируемого химического реагента и с всасывающим патрубком струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата, позволяет утилизировать давление концентрата, сбрасываемого из мембранного аппарата, и без применения дозировочного насоса обеспечивает подачу реагентов для достижения необходимого pH обрабатываемой воды, при котором исключается осаждение солей жеcткости на поверхность мембраны. Тем самым упрощается конструкция установки, снижается энергоемкость процесса мембранного разделения и повышается надежность работы за счет сокращения количества применяемого оборудования. Одновременно повышается надежность работы установки за счет исключения попадания капельной кислоты на пары трения насоса и участки трубопроводов и за счет полного растворения дозируемого реагента в полости при совместном их движении с подаваемой на обработку водой.

Соединение реактора трубопроводами и запорной арматурой с линиями отвода пермеата и концентрата обеспечивает достижение оптимального солесодержания продуктов мембранного разделения. Для оптимизации соотношения между жесткостью воды и его солевым составом в реактор подается часть потока сбрасываемых пермеата или концентрата, что обеспечивает изменение химического состава подаваемой на мембранное разделение воды. Такое регулирование состава исходной воды эффективно при водоподготовке в различных отраслях промышленности, например, в системах водоподготовки ликеро-водочных заводов. Для предприятий, на которых конечным продуктом является концентрат, появляется возможность повысить степень концентрирования за счет подачи в реактор концентрата. Таким образом достигается повышение качества продуктов мембранного разделения.

Снабжение реактора вертикальными перегородками, поочередно соединенными с днищем или крышкой реактора и/или снабженными окнами на различной высоте, позволяет образовать лабиринтное пространство для достижения жидкости и обеспечивает качественное растворение. При такой конструкции реактора время смещения дозируемого реагента с исходной жидкостью достаточно для образования раствора с заданным водородным показателем во всем живом сечении потока. Это повышает надежность работы мембранного элемента и исключает коррозионное воздействие реагента на насос.

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 входе и на выходе из которого в линии концентрата установлены манометр 3 и дросселирующее устройство 4, после которого установлен ротаметр 5, соединенный со струйным насосом 6, на выходе из которого параллельно установлены регулируемые вентили 7 и 8. На всасывающем патрубке установлены обратный клапан 9 и запорный орган 10, через которые струйный насос 6 соединен с реактором 11, выполненным в виде герметичной емкости, снабженной вертикальными перегородками 12, поочередно закрепленными на днище и крышке реактора 11. Линия отвода пермеата мембранного аппарата 2 снабжена установленными параллельно вентилями 13 и 14. Реактор 11 соединен трубопроводами с линией 15 подачи исходной воды, которая соединена с линией отвода пермеата через вентиль 13, с линией отвода концентрата через вентиль 8, с входом насоса 1 через вентиль 16. Верхняя часть полости реактора 11 соединена через вентиль 17, ротаметр 18 и трубопровод 19 с емкостью 20 дозируемого химического реагента, последняя снабжена пробкой 21, в которой кроме трубопровода 19 установлен трубопровод 22 подачи воздуха. Реактор 11 снабжен вакуумметром 23. Емкость дозируемого химического реагента 20 установлена в шкафу 24, соединенном вентилем 25 со всасывающим патрубком струйного насоса 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходный раствор поступает по трубопроводу 15 в реактор 11, откуда по трубопроводу через вентиль 16 и насос 1 подается в мембранный аппарат 2 под давлением, например, 2,5-5,0 МПа, которое контролируется по показаниям манометра 3. Пермеат выводится на потребление через вентиль 14 при закрытом вентиле 1, а концентрат через дросселирующее устройство 4 сбрасывается через ротаметр 5 и струйные насос 6 на делитель потока, содержащий установленные параллельно вентили 7 и 8, и при закрытом вентиле 13 через вентиль 7 сбрасывается в канализацию или на утилизацию. Во всасывающем патрубке создается разрежение и через обратный клапан 9 и запорный орган 10 происходит вакуумирование реактора 11, в который за счет разрежения создаваемого им через трубопровод 19, ротаметр 18 и вентиль 17 из емкости 20 подается химический реагент по трубопроводу 19. Омывая вертикальные пластины 12, снабженные окнами для образования лабиринтного пространства, дозируемый химический реагент перемешивается с поступающей через трубопровод 15 исходной жидкостью, которая через вентиль 16 подается на вход нагнетательного насоса 1. Последующая обработка жидкости в мембранном аппарате 2 идет уже при непрерывном или периодическом дозировании химического реагента. Для исключения влияния уровня дозируемой жидкости на точность дозирования емкость 20 во время работы закрыта крышкой 21, благодаря чему в емкости 20 создается разрежение, равное глубине погружения в дозируемую жидкость трубки 22. Разрежение в реакторе 11 регулируется запорным органом 10 и контролируется по вакуумметру 23. Для обеспечения безопасности при дозиpовании кислот и щелочей емкость 20 помещена в шкаф 24, из которого пары реагента через вентиль 25 отсасываются в жидкость, подаваемую на мембранное разделение. Изменение количества дозируемого реагента осуществляется вентилем 17 и контролируется по показаниям ротаметра 18.

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

Использование: для обработки сточных вод, концентрирования растворов, получения обессоленной воды в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: мембранная установка включает устройство для дозирования, соединенное с одной стороны с входом нагнетательного насоса и линией подачи исходной жидкости в установку, а с другой с емкостью дозируемого химического реагента и всасывающим патрубком струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата из установки. Мембранная установка отличается упрощенной схемой за счет исключения дозировочного насоса и пониженным энергопотреблением за счет утилизации энергии отбрасываемого концентрата. 2 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, а также трубопровода, соединяющие элементы установки, отличающаяся тем, что установка снабжена струйным насосом и емкостью дозируемого раствора, устройство для дозирования выполнено в виде реактора, соединенного с входом нагнетательного насоса, линией подачи исходной жидкости, с емкостью дозируемого химического реагента и с всасывающим патрубком струйного насоса, соединенного с линией вывода концентрата. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что реактор соединен трубопроводами и запорной арматурой с линиями вывода пермеата и концентрата. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что реактор снабжен вертикальными перегородками, поочередно соединенными с днищем или крышкой реактора и/или снабженными окнами на различной высоте.