Способ подготовки пермеата первой ступени обратноосмотической установки опреснения морской воды Российский патент 2024 года по МПК C02F1/44 B01D61/02 

Настоящее изобретение относится к области опреснения морской воды.

В настоящее время широко используются различные типы установок опреснения морской воды работающих по принципу мембранного обратного осмоса.

Для двух смешивающихся между собой жидкостей, разделенных полупроницаемой мембраной наблюдается процесс перехода молекул через мембрану из жидкости с низким солесодержанием в жидкость с более высоким солесодержанием. Этот процесс наблюдается во всех живых растительных клетках и называется осмосом. В случае использования морской соленой воды прикладывая давление выше осмотического, выдавливают пресную воду из морской через мембрану. Т.к. процесс осмоса проистекает наоборот, сам процесс называется обратным осмосом. Чем выше соленость воды, тем выше осмотическое давление жидкости и тем выше необходимо приложить давление для преодоления осмотического давления этой жидкости. На этом простом природном феномене устроены установки обратного осмоса для получения питьевой воды и воды высокой чистоты из морской воды.

Внутри модулей происходит процесс обратного осмоса, при котором вода частично продавливается давлением через мембрану (обессоленная), и частично проходит над мембранной и выносится в виде концентрата из модуля. Около 30% воды из морской воды проходит через мембраны в виде питьевой воды, а оставшиеся 70% концентрированных солей выносятся потоком из установки. Таким образом при обратном осмосе морская вода разделяется на два потока: концентрат и чистую питьевую воду (пермеат или фильтрат), который собирается в накопительную цистерну.

Главными факторами, влияющими на процесс опреснения, являются рабочее давление, концентрация солей в морской воде и температура забортной морской воды.

Забортная вода подается предварительным насосом (1) подается на водо-водяной подогреватель (2). Насосом модуля обратноосмотической фильтрации первой ступени (3) через предфильтр (4) подогретая и отфильтрованная вода подается в модуль первой ступени (5), где происходит первая стадия фильтрации. Прибор измерения удельной электропроводности (13) следит за качеством (заданной удельной электропроводностью) полученного пермеата и подает сигнал на переключающий клапан (6). Если удельная электропроводность превышает заданное значение 1000 мкСм/см, установка автоматически останавливается через 10 минут с предварительной промывкой и ошибкой на табло.

Известна «Установка для очистки воды» (патент SU 1608192 А1, МПК C02F 1/44, опубликовано 23.11.1990, Бюл. №43) которая используется для получения особо чистой воды в различных областях промышленности и медицины и позволяет повысить надежность работы установки за счет продления ресурса ее фильтроэлементов. Установка состоит из блоков подачи воды, механических фильтров, ионообменной очистки и обратного осмоса. Установка дополнительно снабжена системой смачивания в виде байпасной магистрали, на входе которой установлен запорный элемент с управляющим устройством, параллельно переливному клапану установлен управляемый клапан, насос блока обратного осмоса снабжен байпасным каналом с обратным клапаном, в линии концентрата за управляемым клапаном установлен дроссель, а блок подачи воды снабжен переливной магистралью с клапаном.

Недостатком известного устройства является последовательное включение ионообменного фильтра и блока обратного осмоса, что повышает надежность установки за счет продления ресурса фильтрующих блоков, но не позволяет отключить ионообменный фильтр. Недостатком также является невозможность использования морской воды, что не позволяет ее использования на атомных подводных лодках.

Известно «Устройство для обессоливания воды» (патент SU 1780818 А1, МПК B01D 51/02 опубликовано 15.12.1992, Бюл. №46), в котором в источнике исходной воды установлена емкость со стенкой из полупроницаемой мембраны, которая объединена в замкнутый контур с циркуляционным насосом и обратноосмотическим аппаратом, то есть используется принцип подготовки исходной воды для обратного осмоса.

Недостатком данного способа является низкое качество обессоленной воды и высокие затраты на очистку исходной воды, обусловленные высокими требованиями мембран к качеству последней, Очистка мембран от загрязнений со стороны камеры высокого давления затруднена.

Наиболее близким к предложенному способу является способ, известный «Способ получения глубоко обессоленной воды из пресных вод» (патент RU 2427538 С1, МПК C02F 1/44 (2006.01), B01D 61/02 (2006.01), C02F 1/44 (2006.01), опубликовано 27.08.2011, Бюл. №24) при котором пресную воду подвергают двухступенчатому обратноосмотическому обессоливанию с получением на каждой ступени концентрата и пермеата. На первой ступени обратного осмоса используют мембраны для пресной воды, а на второй ступени обратного осмоса - мембраны для морской воды. Концентраты первой и второй ступеней объединяют и направляют на смешение с исходной водой, подаваемой на вход первой ступени. На вторую ступень обратного осмоса подают пермеат, полученный на первой ступени. Пермеат со второй ступени является целевым продуктом.

Недостатком данного способа является то, что в данном способе используется возврат концентрата на смешение с исходной водой, но без подготовки данный процесс не оказывает существенного воздействия на надежность работы обратноосмотической опреснительной установки.

Целью изобретения является повышение надежности обратноосмотических установок опреснения морской воды за счет подготовки пермеата первой ступени.

Цель изобретения достигается за счет использовании способа, сочетающего в себе совокупность технических и технологических решений, способствующих снижению солености пермеата после модуля первой ступени путем фильтрации в ионообменном фильтре и подачи на всас насоса модуля обратноосмотической фильтрации первой ступени обратноосмотических установок опреснения морской воды.

Отличительной особенностью является то, что получение воды, осуществляется за счет использовании способа, заключающегося в принудительной подготовке пермеата первой ступени обратноосмотической установки опреснения морской воды, способствующего снижению солености пермеата после модуля первой ступени путем фильтрации в ионообменном фильтре и подачи на всас насоса модуля обратноосмотической фильтрации первой ступени обратноосмотических установок опреснения морской воды.

Сущность изобретения заключается в подготовке пермеата первой ступени обратноосмотической установки опреснения морской воды, с целью получения воды требуемого качества.

Система состоит из автоматического нормально-закрытого двухпозиционного клапана (14), ионообменного фильтра (15) и ручного невозвратного двухпозиционного клапана (16).

Для ввода системы в действия перед вводом опреснительной установки в действие открывается клапан (16). После запуска если удельная электропроводность превышает заданное значение 1000 мкСм/см, установка останавливается, открывается клапан (14) и подключается ионообменный фильтр (15). Обессоленная вода подается на всас насоса модуля обратноосмотической фильтрации первой ступени (3) и далее на модуль обратноосмотической фильтрации первой ступени установки (5).

Работа системы принудительной подготовки пермеата первой ступени продолжается до момента снижения электропроводности ниже 1000 мкСм/см на приборе измерения удельной электропроводности (13). Клапан (6) переключается и пермеат с удельной электропроводностью около 500-1000 мкСм/см подается с выхода первой ступени частью в цистерну пресной воды, а частью - в качестве исходной воды на вторую ступень установки.

Пермеат со значением электропроводности 40 мкСм/см после 2 ступени поступает на фильтрацию на 3 ступень. Пермеат после 3 ступени с удельной электропроводностью около 2 мкСм/см поступает в цистерну питательной воды. Пермеат после 3 ступени, имеющий удельную электропроводность выше 4 мкСм/см за счет клапана (12), сбрасывается в цистерну пресной воды (средняя удельная электропроводность пресной воды составляет около 450 мкСм/см).

Способ подготовки пермеата первой ступени обратноосмотической установки опреснения морской воды позволит не только добиться получения воды требуемого качества, но и увеличить ресурсные показатели обратноосмотических установок опреснения морской воды.

Экономический эффект изобретения заключается в получении воды применяемой в различных отраслях, увеличить ресурсные показатели обратноосмотических установок опреснения морской воды.

Применение способа принудительной подготовки пермеата первой ступени обратноосмотической установки опреснения морской воды позволит не только добиться гарантированного получения чистоты воды, но и увеличить ресурсные показатели обратноосматической установки, а применение автоматического нормально-закрытого двухпозиционного клапана (14) с функцией отключения системы при показателях электропроводности ниже 1000 мкСм/см на приборе (13) позволить сохранить ресурс ионообменного фильтра.

Настоящее изобретение относится к области опреснения морской воды. Воду подают через насос в модуль обратноосмотической фильтрации первой ступени. Измеряют удельную электропроводность пермеата первой ступени. При удельной электропроводности пермеата выше 1000 мкСм/см установку останавливают и к обратноосмотическому модулю первой ступени подключают систему принудительной подготовки пермеата первой ступени, включающую нормально-закрытый двухпозиционный клапан, ионообменный фильтр, ручной невозвратный двухпозиционный клапан. Осуществляют подготовку пермеата первой ступени в ионообменном фильтре с подачей на всас насоса модуля обратноосмотической фильтрации первой ступени до измеренного значения удельной электропроводности пермеата, равного 500-1000 мкСм/см. При удельной электропроводности пермеата, равной 500-1000 мкСм/см, часть пермеата подают с выхода первой ступени в цистерну пресной воды, а часть - в качестве исходной воды на вторую ступень установки. Технический результат: повышение надежности обратноосмотической установки опреснения морской воды. 1 ил.

Способ подготовки пермеата первой ступени обратноосмотической установки опреснения морской воды, характеризующийся тем, что воду подают через насос в модуль обратноосмотической фильтрации первой ступени, измеряют удельную электропроводность пермеата первой ступени, при удельной электропроводности пермеата выше 1000 мкСм/см установку останавливают и к обратноосмотическому модулю первой ступени подключают систему принудительной подготовки пермеата первой ступени, включающую нормально-закрытый двухпозиционный клапан, ионообменный фильтр, ручной невозвратный двухпозиционный клапан, осуществляют подготовку пермеата первой ступени в ионообменном фильтре с подачей на всас насоса модуля обратноосмотической фильтрации первой ступени до измеренного значения удельной электропроводности пермеата, равного 500-1000 мкСм/см, при удельной электропроводности пермеата, равной 500-1000 мкСм/см, часть пермеата подают с выхода первой ступени в цистерну пресной воды, а часть - в качестве исходной воды на вторую ступень установки.