Руководство по обратному осмосу. Принцип работы и типы соединения модулей. Часть 2.
ФАКТ 1. РАСПОЛОЖЕНИЕ МОДУЛЕЙ ВЛИЯЕТ НА ПОЛУЧЕНИЕ ФИЛЬТРАТА ТРЕБУЕМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ
Принцип работы системы обессоливания может быть представлен схемой, изображенной на рисунке 1. Питающий насос (4) и вентиль (7) регулируют независимо друг от друга рабочее давление подачи и выход фильтрата Y (отношение объема пермеата к объему поступающей воды).
Поскольку при обессоливании требуется получить очень высокий выход фильтрата (в пределах ограничений по отложениям и выпадению осадка) и одновременно достаточно высокую скорость движения жидкости в каждом модуле (а это влечет плохое разделение в каждом модуле), выполнить эту задачу можно только с помощью системы, которая включает одновременно параллельное соединение модулей и либо рециркуляцию, либо добавление второго и даже третьего последовательных уровней обработки входящего потока (концентрат первого уровня подается на второй).
Рис.1 Упрощенная схема работы элемента осмотической установки
ФАКТ 2. ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ КОНЦЕНТРАТА 3-2 МОЖНО ДОБИТЬСЯ ОБЩЕГО ВЫХОДА ФИЛЬТРАТА ДО 70%
На рис. 2 показана схема соединения, при которой сброс от 3-х групп модулей первого уровня поступает на две аналогичные группы модулей второго уровня. Такую схему называют схемой последовательной обработки концентрата 3-2 (по числу групп).
С ее помощью можно добиться общего выхода фильтрата до 70%, при этом на первом уровне будет произведено 50% воды с помощью 8 последовательных элементов, помещенных в один корпус, а на втором – 40% при использовании 7 элементов в одном.
Примечание. При подаче 100 л. исходной воды на первом уровне будет произведено 50 л., а на втором – 20 л., т.е. общий выход фильтрата составит 70%
Рис.2 Многоуровневая схема обработки концентрата. Пример схемы 3-2. Общий выход фильтрата Y=70%
Для получения более высокого выхода фильтрата можно использовать трехуровневые системы с числом модулей 4-2-1 или 5-3-2 и др. Каждый раз необходимо проверять, чтобы объем промывки элемента, промывающего хуже всех (обычно это последний элемент в корпусе), был значительно больше рекомендованного изготовителем минимального объема, а объем потока на первый элемент как в процессе производства, так и в ходе промывки был значительно ниже максимально допустимого.
Примечание. Для небольших установок, особенно для пилотных, такой же результат можно получить, используя только один уровень (и даже применяя только один элемент), путем рециркуляции части концентрата. На рисунке 3 показана установка, в которой модуль работает при Y = 10% (поступающий расход – 40 м³/час, расход пермеата – 4 м³/час), в то время как выход фильтрата всей установки составляет 80% (поступающий расход – 5 м³/час, расход пермеата – 1 м³/час). Т.е. концентрация слива увеличивается приблизительно в 5 раз по сравнению с концентрацией исходной воды. Такой модуль хорошо воспроизводит условия концентрирования в последнем элементе промышленной установки, однако его гидравлические параметры сравнимы с условиями работы первого элемента. Но он не может обеспечить соблюдение требований по времени пребывания воды в системе, что является важным при работе с ингибиторами отложений. Необходимо также добавить, что значительный нагрев циркулирующей воды зачастую требует регулирования рабочей температуры модуля.
Рис.3 Непрерывно действующая одноуровневая установка (Y=80% только на одном элементе)
В некоторых случая, когда требуется добиться высокого выхода фильтрата, целесообразно увеличить давление на втором и/или третьем уровнях, чтобы сохранить удельную производительность, соблюдая при этом допустимые гидравлические параметры. Этого можно достигнуть с помощью насосов-бустеров (гидроусилителей), расположенных между уровнями (см. А на рисунке 2), которые будут компенсировать падение давления на первом уровне и увеличение обратноосмотического давления.
ФАКТ 3. ИНОГДА ТРЕБУЕТСЯ ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ С ДВУМЯ СТУПЕНЯМИ ОЧИСТКИ
Если качество получаемой воды не соответствует требованиям, необходимым для дальнейшего применения (например, для производства ультрачистой воды, а также для технической или питьевой воды, получаемой из морской воды), то вода (или часть воды), получаемая на первом уровне, перекачивается на второй уровень, который может быть снабжен другим видом мембраны. Рисунок 4
Рис.4 Многоступенчатая схема (с двумя проходами)
Эта система называется системой с двумя ступенями (проходами), т.е. вода, полученная после первой ступени мембраны, подвергается последующей обработке путем вторичной фильтрации через мембрану (каждая ступень может включать несколько уровней).
Примечание. Качество концентрата второй ступени обычно лучше, чем поступающая на обработку вода, поэтому такой концентрат может быть рециркулирован в начало первого уровня.
