Электродиализная установка Советский патент 1977 года по МПК B01D13/02 

1

Изобретение относится к области деиониэации и концентрирования растворов, а именно к конструкции электродиализной установки циркуляционного типа для опреснения соленых вод.

Известна электродиализная установка циркуляционного типа, содержащая электродиализатбр, емкости, циркуляционные насосы и запорные устройства, образующие контуры дилюата, рассола и промывки электродных камер 1 .

Недостатком данной установки является переток рассола в ди.люат.

Известна также элeкт{5oдиaл зная установка циркуляционного типа состоящая из трубопровода подачи воды, электродиализатора, емкостей для дилюата, рассола и промывочной жидкости для электродных камер, насосОВ со сливными импеллерами, образующих контуры дилюата рассола и промывки электроднЕзК камер 2 .

Недостатком этой установки является переток рассола в дилюат через трубопровод заполнения, вызванный увеличением объема рассола, вследствие электроосматического

переноса растворителя через ионообменные мембраны электродиалиэатора, что приводит к снижению производительности электродиалиэной установки.

Целью изобретения является предотвращение перетока рассола в дилюат .

С этой целью установка снабжвна распределительной « костью установленной на трубопроводе подачи воды, соединенной в верхней части с емкостью промывочной жидкости для электродных камер, в

средней части - с емкостью дилюата и емкостью рассола, а в нижней части - со сливом.

Распределительная емкость в верхней части снабжена рубашкой

и имеет переменное сечение, уменьшающееся от днища.

На чертеже приведена схема электродиализной установки циркуляционного типа .

Электродиализная установка состоит из электродиализатора 1, бака дилюата 2, бака 3 рассола, бака 4 промывки электродных камер с атмосферными клапанами 5-7,

соответственно; лабиринтного насоса 8 дилюата, насоса 9 рассола, насоса 10 проьщвки электродных камер, снабженных сливными импеллерами 11-13, соответственно; четырехходового крана 14, дроссельной шайбы 15, запорного клапана 16, распределительной камеры 17; датчика 18 верхнего уровня, размещенного вцутри бака 4 в стакане 19,, датчиков 20и 21 солесодержания, цикуляционных контуров 22-30; i трубопровода 31 слива дилюата, трубопровода 32 слива рассола и трубопровода 33 промывки электродных камер; трубопровода 34 заполнения; трубопровода 35 подачи воды в баки дилюата, трубопровода 36 подачи рассола и трубопровода 37 промывки электродных камер; сливных трубопроводов 38-40.

Бак промывки электродных камер 4 снабжен переливным устройстве 41, сливной штуцер 42 которого сообщается при помощи т.рубопровода 40 с трубопроводом слива промывки электродных камер. Стакан 19 выполнен с отверстием 43, расположенным -адиже верхнего края переливного устройства 41, а также дросселирующим отверстием 44, сообщающим внутренню ПОЛОС-ТБ стакана при помощи трубопровода 45 с нижней частью переливного устройства.

Насос 10 промывки электродных камер снабжен гидрозатвором 46 и дополнительным, штуцером 47.

Распределительная камера 17. снабжена штуцером 48 входа воды, штуцером 49 для подачи воды в бак промывки электродных камер 4, штуцерами 50 и 51 для подачи воды в баки дилюата 2 и рассола 3, дросселирующим отверстием 52, рубашкой 53 с воздушкой 54, а также сливным штуцером 55 и сливным штуцером 56, снабженным дросселирующим устройством 57. Штуцера 49-51 пропущены внутри распределительной камеры, причем штуцера. 50 и 51 доходят до ее с:5едней части, а штуцер 49 - до ее верхней части.

Бак 2 дилюата, трубопровод 22, насос 8, трубопровод 23, дилюатный тракт электродиалиэатора 1 и трубопровод 24, а также бак 3 рассола, трубопровод 25, насос Э, трубопровгц 26, рассольный тракт электродиалиэатора 1 и трубопровод 27 образую два идентичных циркуляционных контура дилюата и рассола.

При изменении полярности электродиалиэатора и одновременном переключении четырехходового крана 14 назначение циркуляционных контуров, трубопроводов 35 подачи воды и рассола 36, а также сливных трубопроводов 31 и 32 меняется. Дилюатный

контур и трусопроводы 35 и 31 ставятся рассольными, а контур рассола и трубопроводы 36 и 32 - дилюатными.

Бак 4, трубопровод 28, насос 1 трубопровод 29, тракт промывки электродных камер электродиализатора 1 и трубопровод 30 образуют циркуляционный контур промывки электродных камер.

Опреснитель работает следуиицим образец. Исходная вода через дроссельную щайбу 15, клапан 16, трубопровод 34 заполнения и штуцер 4QПоступает: в.распределительную камеру 17. Одновременно с открытием запорного клапана 16 происходит пуск циркуляционных Hacoicoa .

Исходная вода заполняет распределительную камеру 17 до верхнего края штуцеров 50 и 51, после чего исходная вода через указанные штуцера и трубопроводы 35 и36 поступает на заполнение баков дилюата 2 и рассола 3.

Одновременно исходная вода через сливной штуцер 56, снабженный дросселирующим устройством 57, трубопровод 39 и штуцер 47 насоса 10 поступает в зону всасьшания импеллера 13, который подает воду черезтрубопровод 29, электродиализатор 1 и трубопровод 30 в бак 4 промывки электродных камер. Благодаря дросселирующему устройству 57, скорость заполнения бака 4 значительно ниже, чем баков 2 и 3.

Поступающая в баки 2 и 3 исходная вода циркулирует по циркуляционным контурам дилюата и рассола. После заполнения баков дилюата и рассола атмосферные клапана 5 и 6 закрываются, поступление воды в баки 2 и 3 прекращается, и уровень воды в распределительной камере 17 повышается выше верхнего края штуцера 49, после чего исходная вода через штуцер 49 и трубопровод 37 поступает на заполнение бака 4 промывки электродных камер. Одновременно часть исходного раствора поступает через дроссельное отверстие 52 в рубашку 53, далее через сливной штуцер 55 и трубопровод 38 - в трубопровод 39 и затем в бак 4 вместе с водой, сливаемой из сливного штуцера 56. Наличие гидрозатвора 46 предотвращает слир растворов из штуцеров 5 и 56 в трубопровод 33.

Поступающая в бак 4 исходная вода циркулирует по циркуляционному контуру промывки электродных

камер н после достижения уровня воды в баке 4 отверстия 43 | стакан 19 заполняется. Это приво- дит к срабатыванию датчика 18 верхнего уровня, по сигналу которого закрывается запорный клапан 16 и подается напряжение на электрода1алиэатор 1.

После закрытия запорного клапана 16 исходная вода из распределительной камеры 17 сливается через штуцер 56, трубопровод 39 и шту|цер 47 в зону всасывания импелле ра 13 и затем через трубопровод 29, электродиализатор 1 .и трубопровод 30 подается в бак 4. При этом поступление i .воздуха в распределительную камеру 17 происходит через воздушку 54 и дросселирующее от1верстие 52. Поступающая в бак 4 вода сливается через отверстие 43, дросселирующее отверстие 44 в стакане 19 и трубопровод 45 в нижнюю часть переливного устройства 41 и затем через штуцер 42, трубопровод 40 и трубопровод 33 удаляется из опреснителя.

Через установленное время,рпределяемое размерами камеры 19 к сечением дросселирующего отверстия 44, вода из стакана 19 сливается, подается сигнал об отсутствии Гвер.хнего уровня, что свидетельствует о : закрытии запорного клапана 16

В случае незакрытия запорного клапана 16 исходная вода продолжает поступать в бак 4, уровень воды в нем повькиается, атмосферный клапан 7 закрывается, и поступающая вода удаляется из опреснителя через переливное устройство 41 и трубопровод 40 и 33. Датчик 18 верхнего уровня в этом случае оказывается погруженным в воду и после истечения установленного времени опреснитель отключается и подается сигнал о его неисправности.

После заполнения опреснителя исходной водой, закрытия запорного клапана 16 и подачи напряжения на электродиализатор 1 начинается процесс опреснения. Исходная вода в контурах дилюата, рассола и промывки электродных камер многократно рециркулирует через электродиализатор, в результате чего солесодержание исходной воды в контуре дилюата уменьшается, а в контуре рассола возрастает.

Уменьшение солесодержания водщ в контуре дилюата сопровождается электроосмотическим переносог воды через ионообменные мембраны электродиализатора. Это приводит к уменьшению уровия воды в .баке 2 дилюата и увеличению объема рассола в баке 3. При этом рассол из

бака 3 поступает через трубопровод 36 и ttrryuep 51 в распределительную камеру 17. Из распредели- тельной камеры рассол через штуцер 56, трубопровод 39 и штуцер,47 поступает в зону всасывания импеллера 13, который подает поступающий рассол в циркуляционный контур промывки электродных камер. Поступающий в бак 4 раствор сливается через отверстия 43 и 44 в ста кане 19, iтрубопровод 45, штуцер 42 и трубопроводы 40 и 33.

Ввиду малой корости электроосмотического переноса воды через мембраны и, следовательно, низкой скорости поступления растворов в распределительную камеру .17 и ста- . как 19, сечение дросселирующего устройства 57 в сливном штуцере 56 и дросселирукяцего отверстия 44 в стакане 19 обеспечивает свободный слив поступающих растворов без повышения уровня в распределительной камере 17 и стакане 19. Это исключает переток рассола через штуцер 50 в бак 2 дилюата, а также появление в ходе процесса опреснени сигнала датчика 18 о наличии верхнего уровня при исправной работе запорного клапана 16.

Рециркуляция потоков в контура дилюата, рассола и промывки электродных камер продолжается до снижения солесодержания дилюата до заданной величины, после чего по ; сигналу датчика 0 солесодержания снимается, напряжение с электродиализатора 1, останавливаются насосы 8-10 и начинается слив растворов из опреснителя.

В момент отключения насосов объем рассола в баке 3 может увеличиться/ так как из-за различия характеристик насосов 8 и 9, при . работе опреснителя, может иметь место перепад давления между дилюатными и рассольными камерами в сторону меньшего давления. При отключении насосов перепад давления исчезает, мембраны возвращаются в первоначальное положение и в результате этого могут выдавить часть рассола из электродиализатора 1 в бак 3. Поступгиощий в бак 3 рассол перебрасывается через трубопровод 36 и штуцер 51 в распределительную камеру 17, объем котор выбран с таким расчетом, чтобы весь Ьоступающий в этом случае рассол помечался в распределительной камере иже верхних концов штуцеров 50 и 5 &ТО исключает переброс рассола ба дилюата и ухудшение качества опрененной воды.