Руководство по обратному осмосу: на что обращать внимание при комплектации установок. Часть 1.
Сегодня статья об особенностях комплектации обратного осмоса. Прочитав ее, вы узнаете, чем отличаются разные типы обратноосмотических модулей, какие бывают типы соединения этих модулей и какими рабочими параметрами установки нужно оперировать при выборе установок обратного осмоса.
В первую очередь необходимо определить тип модуля. На выбор трубчатые модули, модули с полыми волокнами, пластинчатые или спиральные модули – у каждого свои достоинства и недостатки. Кратко расскажу о каждом типе.
Трубчатые модули:
В таких модулях мембраны располагаются или формируются внутри трубки-носителя, которая может быть пористой или иметь отверстия для дренажа. Диаметр трубки может варьироваться от 4 до 25 мм. Их размещают последовательно или параллельно в цилиндрическом корпусе – весь узел представляет собой единичный модуль. Рис.1
Рис. 1 Трубчатый модуль с органической мембраной
| Из плюсов: | Из минусов: |
| • возможность увеличить скорость циркуляции до 6 м/с • не требуется предварительная тонкая фильтрация жидкости, подлежащей обработке • легко чистить с помощью периодического введения шариков из губки |
• большие размеры • высокая себестоимость 1м² площади фильтрации |
Модули с полыми волокнами
Полые волокна с диаметром от 0,6 до 2 мм изготавливают путем экструзии мембранного волокна сквозь кольцеобразные фильеры. Такие модули называются самонесущими, т.к. большое соотношение толщины к диаметру позволяет им выдерживать рабочее внутреннее или внешнее давление.
Некоторые полые волокна укрепляются с помощью тканевой сетки, погруженной в мембранный материал. Их часто группируют в пучки из нескольких тысяч волокон. Обрабатываемая жидкость протекает либо внутри волокон, либо снаружи. Рис. 2
Рис. 2 Модуль с полыми волокнами и внутренней поверхностью фильтрации Ulrtazur 450
| Из плюсов: | Из минусов: |
|
• возможность регулярно проводить обратную промывку • полые волокна работают при давлении, которое значительно ниже предельно допустимого для их разрыва |
• необходимость защитного микросита от 150 до 500 мкм в начале технологической линии для защиты от закупоривания крупными частицами внутренних отверстий полых волокон • в основном, такие модули используются для ультрафильтрации; в настоящее время такие модули для обратного осмоса предлагает только японская компания «Toyobo» (модули «Hollosep») |
Пластинчатые модули
Такие модули состоят из набора мембран и поддерживающих пластин. По конструкции такие модули напоминают фильтр-пресса. Подлежащая обработке жидкость проходит между двумя сопряженными пластинами. Пластины обеспечивают как механическую поддержку мембран, так и дренаж пермеата. Рис. 3
Рис.3 Пример пластинчатого модуля
| Из плюсов: | Из минусов: |
| • при средней компактности их легко демонтировать – при необходимости легко проводить полную ручную чистку, а также без труда заменять мембраны | • из-за длины и извилистой конфигурации канала циркуляция жидкости происходит значительное падение напора • небольшая площадь пластин ведет к увеличению их числа и, следовательно, их соединений, что снижает надежность установки |
Спиральные модули
Между 2-мя плоскими мембранами устанавливается пористый гибкий лист-коллектор. Такой «сандвич» запечатывается с 3-х краев. Открытый край приваривается к цилиндрической трубке-коллектору с двух сторон перфорированной направляющей. Таким образом фиксируется множество «сандвичей», отделенных друг от друга с помощью прокладки – решетки из гибкого пластика. Фильтруемая жидкость циркулирует в прокладке параллельно трубе-коллектору, а коллектор обеспечивает дренаж пермеата к осевой трубке-коллектору. Диаметр элемента может варьироваться от 5 до 30 см. Рис.4
Рис.4 Спиральный рулонный модуль
| Из плюсов: | Из минусов: |
| • самые компактные из всех типов модулей • обеспечивают меньшее падение напора по сравнению с пластинчатыми мембранами |
• очень чувствительны к забиванию – требуют предварительной обработки жидкости для получения значения индекса забивания (Fl) ниже 4 или 5 |
Сейчас в 95% случаев в силу экономических причин используются спиральные модули.
Определившись с типом модуля, нужно выбрать тип соединения этих модулей, а именно:
• одно- или многоуровневая схема обработки концетрата, т.е. такая схема, которая позволяет добиться необходимого выхода фильтрата требуемой степени очистки воды;
Рис 5 Многоуровневая схема обработки концетрата
• схема с одной или двумя ступенями (проходами), позволяющая получить воду требуемого качества в отсутствие модулей, обеспечивающих достаточное качество разделения
Рис. 6 Многоступенчатая схема (с двумя проходами)
Подробнее об этом я расскажу вам в следующей статье.
Далее стоит убедиться, что материал, из которого изготовлено оборудование (включая системы обратной промывки и периодической химической промывки), соответствует необходимым требованиям (устойчив к коррозии под давлением).
И, наконец, необходимо определить рабочие параметры установки. Выясняем приемлемые значения давления и выхода фильтрата – оптимизируем капитальные затраты и эксплуатационные расходы, соблюдая при этом:
• внутренние гидравлические параметры каждого модуля (минимальный и максимальный расход)
• недопущение выпадения осадка малорастворимых солей (или избыточного слоя отложений), что зависит от качества воды, которая может быть подвергнута предварительной обработке.
| Параметры | Мембрана | ||
| Осмос морской воды | Осмос солоноватой воды при среднем давлении | Осмос низкого давления | |
| Обычное рабочее давление, бар | 55-85 | 15-40 | 6-15 |
| Проход, %: | |||
| Одновалентных ионов (Na⁺,Cl⁻,K⁺ и др.) | 0,3-0,7 | 0,6-2 | 1-5 |
| Двухвалентных ионов (SO²₄⁻, Ca²⁺, Mg²⁺) | 0,05-0,2 | 0,5-2 | 0,5-2 |
| Солей органических молекул (может варьироваться в зависимости от пространственной формулы молекулы, ее полярности и т.д.) | |||
| Pm²300>г*моль | <1 | <3 | <5 |
| 100<Pm<300 г*моль | <5 | <10 | <15 |
Основными критриями для правильного выбора схемы служат:
• Процент прохода соли – параметр, определяющий качество получаемой воды
• Минимальное рабочее давление, позволяющее обеспечить достаточный расход жидкости
В таблице 1 приведены основные рабочие параметры (проход соли и давление) осмотической установки. Данные ориентировочные и могут изменяться в связи с тем, что
• постоянно технически совершенствуется селективность мембран
• точное значение прохода соли может быть определено только при заданном эффективном трансмембранном давлении и для заданного значения выхода фильтрата.
Надеюсь, моя статья оказалась полезной. Если возникли вопросы – пишите, обязательно отвечу!
