Промышленные системы обратного осмоса

Поток жидкости «продавливается» через поры синтетических мембран, размер которых позволяет пропускать только молекулы чистой воды, в то время как гидратированные солеобразующие ионы (типа НСО3-, SO2-, С1-, Са2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Cu2+ и ряд других микроэлементов) не проходят, поскольку имеют значительно больший размер.

В результате на выходе из фильтрующего корпуса образуется два потока: поток чистой воды (пермеат), прошедшей через мембрану, и поток грязной воды (концентрат) с загрязнениями, которые мембрана «не пропустила».

В процессе эксплуатации на поверхности и в порах фильтрующей мембраны постепенно накапливается большое количество загрязнений. Этот осадок снижает производительность установки и увеличивает давление на мембрану, что может привести к её повреждению.

Для предотвращения преждевременного осадкообразования проводится прямая гидравлическая промывка: исходная вода подается через мембрану напрямую в концентратную линию в течении 1-5 минут, очищая таким образом фильтрующую поверхность. Промывать мембрану необходимо каждые 5-20 часов вне зависимости от статуса работа установки.

Восстановить работоспособность мембраны можно при помощи химической промывки (CIP - мойки), которая проводится с периодичностью раз в 3-6 месяца (в зависимости от характеристик исходной воды), и длится от 4 до12 часов.  На время проведения промывки выдача пермеата не производится.

Принцип работы системы обратного осмоса

Максимальную результативность обратноосмотические системы показывают при использовании в связке с комплексом предварительной очистки. Данный комплекс может включать в себя средства механической фильтрации, реагентной обработкой, ионообменные установки и другие методы физико-химической очистки. Состав оборудования для предварительной очистки подбирается индивидуально исходя из параметров качества исходной воды и значения концентрации загрязнений.

Основные части оборудования, запорно-регулирующей арматуры, трубопроводов, которые контактируют с водой, выполняются из полимерных и коррозионностойких материалов, в зависимости от требований к работе и качеству воды элементы установки могут быть выполнены из нержавеющей стали.

Специалистами ООО «НПЦ ПромВодОчистка» проводится компьютерный расчет мембранной установки, с целью нахождения оптимальной схемы включения мембранных элементов и их типа. Расчет производится с использованием предоставляемого результата анализа исходной воды, и с учетом требований к очищенной воде.

Состав установки обратного осмоса входит несколько обязательных элементов:

• Каждая установка выполняется в смонтированном виде на рамной конструкции из окрашенной стали, на которой монтируется трубопроводная обвязка из полимерных материалов, таких как полипропилен (PPR) или поливинилхлорид (PVC-U). По требованиям к работе системы, возможно исполнение из нержавеющей стали.
• Механический фильтр – 5 микрон. Данное устройство необходимо для предотвращения попадания механических примесей в мембрану обратного осмоса.
• Насос многоступенчатый, высокого давления для создания необходимого напора подачи исходной воды на мембраны (8-16 бар), и работы процесса очистки.
• Автоматическая запорная арматура, которая открывается в момент запуска установки и закрывается в момент выключения установки, предотвращая течение исходной воды из входящего трубопровода. Также автоматическая арматура применяется на линии концентрата, для выполнения прямой гидравлической промывки в автоматическом режиме по заданному таймеру времени.
• Обратноосмотический модуль рулонного типа, который представляет собой низконапорные мембраны обратного осмоса, которые устанавливаются в композитном или стальном корпусе высокого давления.
• Регулирующая арматура, позволяет регулировать расход в дренажный трубопровод и рециркуляцию, также выполняет регулировку давления на обратноосмотическом модуле.
• Кондуктометр (солемер), который обеспечивает контроль качества воды в проточном режиме работы установки, по показателю удельной электропроводность в диапазоне от 1 до 2000 мкСм/см и более.
• Манометры для визуального контроля давления, пробоотборные краны для проведения анализов качества воды.
• Реле давления. Обеспечивает автоматический контроль давления для защиты системы от работы при отсутствии воды на входе в установку, а также от избыточного давления.
• Дополнительно для более плавной работы и регулировки, на больших расходах, установки комплектуются блоком частотного регулирования оборотов электродвигателя насоса, что минимизирует вероятность возникновения гидравлических ударов, и колебаний давления в процессе работы.
• Блок химической промывки (CIP), выполняется из химически нейтральной ёмкости, в которой производиться приготовление и циркуляция моющего или консервирующего раствора реагентов.
  В случае повышенного солесодержания или высокой жесткости исходной воды предусматривается дозирование ингибитора – антискаланта, который предотвращает осадкообразование солей на поверхности мембранных элементов. Дозирование раствора реагента происходит в трубопровод исходной воды, до подачи на мембраны.
   

Конструкция и состав типовой установки обратного осмоса ПВО-RO, производительностью до 2,0 м3/ч

Конструкция и состав типовой установки обратного осмоса ПВО-RO, производительностью более 2 м3/ч

Принципиальная технологическая схема установки обратного осмоса состоит из, по крайней мере, шести ступеней.

1.     Подача и обработка – исходная вода поступает в систему через входной трубопровод, в который производиться постоянная и пропорциональная дозация различных ингибиторов, например, для снижения солеотложении на поверхности мембран, дозируется антискалант, а для предотвращения образования органических загрязнений, применяют биоциды.

2.     Предварительная очистка – подготовленная вода проходит через предварительные фильтры тонкой очистки, со степенью фильтрации 5 микрон. Эти фильтры служат для удаления крупных частиц, песка, ржавчины, кристаллов и других механических загрязнений, которые могут повредить мембрану обратного осмоса. От этого этапа зависит эксплуатационный ресурс оборудования.

3.     Насос высокого давления - после очистки вода поступает в насос, который создает давление, необходимое для пропуска воды сквозь мембрану обратного осмоса. Насос обеспечивает поддержание заданного давления в системе для эффективного процесса очистки.

4.     Обратноосмотические мембраны - вода под давлением поступает в мембранные элементы рулонного типа, которые содержат полупроницаемую мембрану. Под воздействием давления воды, мембрана пропускает поток через свою площадь, тем самым в линии пермеата почти полностью теряется подаваемое давление, что как правило составляет меньше 1 атм (бар). Солевой концентрат, при этом, остается над поверхностью мембраны, и выходит из корпуса под давлением с минимальными потерями напора, развиваемого насосом.

5.     Регулирование потоков – является обязательным параметром для работы системы, и выполняется с помощью ручной регулирующей арматуры, которая позволяет сбалансировать поток концентрата на выходе из мембран, для рециркуляции и сброса. Так как регулирующая арматура создаёт перепад давления, исходная вода под воздействием высокого давления на мембране проходит в пермеатный поток, после чего направляется в накопительную емкость. Солевой концентрат, поджимается арматурой, и сбрасывается в дренажный коллектор, с расходом как правило меньше пермеата. Дополнительно концентрат направляется в трубопровод исходной воды для рециркуляции, которая позволяет обеспечить необходимую скорость потока через мембраны и сократить расход подаваемой исходной воды.

6.     Накопительный бак - аккумулирует в себе чистую воду, прошедшую через мембраны обратного осмоса. Этот бак должен иметь достаточный объем для хранения и обеспечения подачи чистой воды на объекте водоснабжения. Подача воды производится насосами с различной конструкцией, мощностью и производительностью.

Принципиальная схема монтажа и подключения оборудования обратного осмоса

Установки обратного осмоса НПЦ «Промводочистка» имеют системы автоматизации и контроля, которые обеспечивают функционирование системы, без постоянного присутствия обслуживающего персонала, за исключением периодических химических промывок, и контроля параметров работы.

Автоматизация включает в себя заданные периоды выхода установки на гидравлическую промывку, запуск и остановка по внешний сигналам, в том числе уровню воды в емкости, регулирование частоты вращения насоса и выдаваемого напора. Контроль состояния и работы, качества воды, а также удаленный старт/стоп при необходимости выполняется на программируемой схеме автоматизации.

 Все системы обратного осмоса требуют периодической проверки и постоянного контроля за рабочим параметрами, и во всех случаях имеют расходные материалы, которые по истечению времени необходимо заменить. К расходным и периодически заменяемым материалам оснаститься:

1) Картриджи фильтра тонкой очистки, 5 мкм. - являются первым элементом очистки воды при подаче на установку, и как правило принимают на себя нерастворенные загрязнения, что требует их замены через 1-3 месяц. Картриджи после отработки ресурса не восстанавливаться и утилизируются как бытовые отходы, поэтому рекомендуется иметь запас картриджей на 1-2 замены.

2) Ингибиторы – применяются антискаланты для предотвращения осадкообразования, с целью увеличения межсервисного интервала между химическими промывками мембран, также применяться в случае повышенного солесодержания в частности высокой жесткости исходной воды. Дополнительно могут применяться реагенты: дехлоратор, биоцыды, корректоры pH, и др. Расход реагентов индивидуальный, и рассчитывается исходя из параметров воды. Рекомендуем иметь запас реагентов на период 3-6 месяцев эксплуатации

3) Реагенты химической мойки мембран – кислотные, щелочные и др. реагенты, имеют свой срок годности и применяться в период сервисного обслуживания 1 раз в 3-6 месяцев. Рекомендуем иметь запас реагентов не более чем на 12 месяцев работы системы.

4) Мембранные элементы, рулонного типа - как правило заменяться в случае снижения расходам пермеата, повышения давления, либо ухудшения качества очистки (в тех случаях, когда хим. мойка не приводит к улучшениям). Периодичность замены мембран составляет в среднем 2-3 года.

Сертификаты и соответствие стандартам

Система обратного осмоса ПВО-RO имеет сертификат соответствия С-RU.HA39.T.000107 и соответствует требованиям СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Система соответствует требованиям нормирующих документов ГОСТ 51232-98.

Транспортировка установки и ее элементов

Установка поставляется в смонтированном комплектном виде, без установленных обратноосмотических элементов (поставляются комплектно, в упаковке производителя).

Рамная конструкция и все смонтированные элементы поставляться в неразборном виде, поэтому все дверные и монтажные проемы должны обеспечивать беспрепятственный пронос установки в помещение монтажа, в соответствии с ее габаритами.

Транспортировка допускается любым видом транспорта, исключающим замерзание, деформации, а также попадание жидкостей на отдельные части оборудования (силовые агрегаты, КИПиА, мембраны и т.п.). Не допускается наличие воды в частях, имеющих трубопроводы, ёмкости и т.п. агрегаты.

Xранение обратноосмотических элементов

В состав установки входят обратноосмотические элементы (мембраны).  Для снижения биологической активности воды и длительной консервации мембранные элементы заполнены консервирующей жидкостью, и помещаются под вакуум в герметичной пластиковой пленке, и упакованы в картонные коробки. Картонные коробки следует открывать перед установкой мембранных элементов.

Срок хранения в ненарушенной упаковке - 12 месяцев со дня изготовления.

Следует избегать длительного нахождения мембраны под прямыми солнечными лучами или другими источниками УФ излучения. Храните элементы в прохладном, темном и сухом месте внутри отапливаемого помещения.

Мембрана должна быть защищена от замерзания и высыхания (после вскрытия или нарушении упаковки) во время транспортировки и хранения. Замораживание мембраны, а также температура выше 35°С может привести к необратимому повреждению и может стать следствием ухудшения качества воды или полной неработоспособности.