Устройство для обессоливания воды Советский патент 1992 года по МПК B01D61/02 

Изобретение относится к области деминерализации воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения и в технических системах.

Преимущественная область использования - обессоливание воды в системах во- доснабжения небольших населенных пунктов и отдельных объектов.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является установка, включающая насос и камеру высокого давления обратноосмотического аппарата, объединенные посредством трубопроводов в замкнутый циркуляционный контур.

В процессе очистки воду нагнетают в трубопровод контура перед всасывающей полостью насоса, а сток обессоленной воды из контура организуют через мембрану обратноосмотического аппарата.

Сброс рассола из контура осуществляется периодически или непрерывно по мере достижения предельной концентрации через присоединенный к контуру патрубок,

Недостатком установки 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, поэтому высокая очистка воды от взвешенных веществ и от солей

жесткости является обязательной ступенью процесса обессоливания воды.

Целью устройства является повышение качества обессоливания воды.

Цель достигается тем, что циркуляционный контур дополнительно оборудован емкостью со стенкой из полупроницаемой мембраны, установленной в контуре перед всасывающей полостью насоса.

Сущность заявленного устройства поясняется чертежом.

Оно включает обратноосмотический аппарат 1, насос 2, всасывающий трубопровод 4, соединяющий насос с погруженной под уровень воды 5 емкостью 6 с мембраной 7.

Обратноосмотический аппарат содержит мембрану 9, а также камеры фильтрата 10 с патрубком 11 для отвода фильтрата и рассола (камеры высокого давления) 12. Нагнетательный патрубок насоса и вход камеры рассола соединены между собой трубопроводом 13.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Циркуляционный контур заполняют искусственно приготовленным раствором соли (например, поваренной), осмотическое давление которого превышает осмотическое давление исходной воды, и обеспечивают контакт этого раствора с исходной водой через полупроницаемую мембрану

10

с

путем погружения емкости б под уровень воды 5.

Заполнение контура раствором осуществляют через вентиль 3, который затем закрывают.

После этих операций включают насос 2 и начинают процесс обессоливания воды.

Под действием давления, развиваемого насосом 2, фильтрат проникает через мембрану 9, поступает в камеру фильтрата 10 и отводится к потребителю. В результате проникновения воды через мембрану 9 концентрация раствора на выходе из камеры 10 повышается. Раствор с повышенной концентрацией по трубопроводу 8 поступает в емкость со стенкой из полупроницаемой мембраны 7.

Вследствие того, что давление внутри этой емкости значительно ниже, чем в других точках контура (при увеличении потерь напора в камере концентрирования это давление можно снизить до атмосферного и менее), через полупроницаемую мембрану 7 в циркуляционный контур из источника будет поступать только вода, а соли останутся в источнике.

Проникновение воды через мембрану в емкость 6 обусловлено естественным осмосом. Этот процесс зависит от разности концентраций с одной и другой стороны мембраны. При этом, чем выше концентрация раствора в емкости G, тем интенсивнее протекает процесс поступления воды в емкость.

Раствор, разбавленный поступившей через мембрану 7 водой, с помощью насоса 2 снова подают в камеру 12 обратноосмоти- ческого аппарата 1.

При накоплении загрязнений на наружной поверхности мембраны 7 осуществляют их удаление механическим путем, например, с помощью щетки.

Преимуществом предложенного решения по сравнению с прототипом является более высокое качество обессоливания: в известной установке исходная вода проходит через мембрану 1 раз, а в предлагаемой - дважды. При этом первый проход воды через мембрану не требует дополнительных затрат, т. к. осуществляется за счет энергии концентрата (рассола), контактирующего через мембрану с исходной водой.

В предлагаемой установке поверхность мембраны 7, на которой могут осаждаться взвешенные вещества, соли жесткости и железа, доступна для удаления с нее слоя

загрязнений. Это обстоятельство позволяет снизить затраты на организацию предварительной очистки воды, подаваемой на обес- соливание. Пример.

Имитат исходной воды:

-концентрация NaCI - 1600 г/м3 (27,4 моль/м3);

-концентрация бора - 1,0 мг/л (создана путем добавки в раствор НзВОз).

Давление в нагнетательном патрубке насоса (перед обратноосмотическим аппаратом)- 3,5 МПа.

Давление во всасывающем патрубке на- coca и в емкости - 0,01 МПа.

Поверхность мембран обратноосмоти- ческого аппарата - 0,24 м2.

Поверхность мембран 7 в емкости 6 - 0,6 м2.

Параметры установки при очистке воды от солей бора приведены в таблицах 1, 2. В таблицах приняты следующие обозначения:

QP1 - циркуляционный расход в контуре;

Ср1, СР2 - концентрация раствора на

входе в емкость 6 и на выходе из нее;

РФ - расход фильтрата;

V- удельная проницаемость мембран 7;

Св.и - концентрация ионов бора в исход- ной воде;

Ск.н, Сф - концентрация ионов бора в контуре и в фильтрате.

Концентрация ионов бора в фильтрате при обессоливании воды известными спосо- бами (без емкости б и при заборе через всасывающий патрубок исходной воды) составляла 0,7..,0,75 мг/л.

Из табл. 1, 2 видно, что концентрация бора снижается до 0,5 мг/л, т. е. эффект очистки по сравнению с известными методами увеличивается на 45%.

Формула изобретения Устройство для обессоливания воды, содержащее источник исходной воды и объединенные в циркуляционный контур насос и обратноосмотический аппарат, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обессоливания воды, оно снабжено по

крайней мере одной емкостью со стенкой из полупроницаемой мембраны, установленной в источнике исходной воды и включенной в циркуляционный контур между

выходным патрубком обратноосмотическо- го аппарата и входным патрубком насоса.

Таблица 1

Сущность изобретения: в источнике исходной воды установлена емкость со стенкой из полупроницаемой мембраны, которая объединена в замкнутый контур с циркуляционным насосом и обратноосмоти- ческим аппаратом. 2 табл., 1 ил.

Технологические параметры очистки воды от бора при постоянном циркуляционном расходе

Таблица 2

Технологические параметры очистки воды от бора при постоянной концентрации искусственно приготовленного раствора

1

13,9 28,0 56 120 240

685

г

8

2.55 2.62 2,66 2.68 2.69

1,0

0.7 0,72 0,71 0.72 0,72

0,5 0,5 0.5 0,5 0,5

A .