Система обессоливания и доумягчения минерализованных и морских вод

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для получения обессоленной воды из минерализованных и морских вод. Система обессоливания воды содержит последовательно включенные осветлительную установку с линией осветленной воды и обессоливающую мембранную установку обратного осмоса (УОО) с линиями пермеата и отвода концентрата, а также установку дозирования раствора ингибитора солеотложений перед УОО, причем к входу УОО подключены противоточные Na-катионитные фильтры осветленной воды, а к выходу УОО - Na-катионитные фильтры пермеата, линия отвода концентрата из УОО подключена к входу Na-катионитных фильтров пермеата, а линия отвода отработанного концентрата от этих фильтров подключена к выходу Na-катионитных фильтров осветленной воды, установленных перед УОО. Технический результат - снижение содержания жесткости в обессоленной воде, увеличение выхода пермеата с установки обратного осмоса (УОО), уменьшение сброса концентрата и повышение регенерирующей способности концентрата УОО. 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для получения обессоленной воды из минерализованных и морских вод.

Известна система обессоливания морских или океанских вод, содержащая последовательно включенные установку предварительной подготовки и одноступенчатую обессоливающую установку обратного осмоса (УОО) [1] - аналог. Недостатком такой системы является низкий выход пермеата (35÷50% от расхода поступающей воды).

Известна наиболее близкая к предлагаемому изобретению по назначению и достигаемому эффекту система обессоливания минерализованных и морских или океанских вод, содержащая последовательно включенные осветлительную установку и обессоливающую мембранную УОО, а также установку дозирования раствора ингибитора солеотложений перед УОО [2] - прототип.

Недостатками такой системы являются:

- относительно невысокий выход пермеата (53% на первой ступени и 94,5% - на второй ступени), суммарно по установке 50% от исходного расхода;

- повышенный расход концентрата (продувочной воды) - порядка 50% от расхода исходной воды;

- высокое содержание общей жесткости в поступающей на УОО после предварительной очистки воде (Ж=134,4 мг-экв/л), эквивалентное ее содержанию в исходной воде (Са - 451 мг/л или 22,5 мг-экв/л и Mg - 1342 мг/л или 111,8 мг-экв/л);

- низкое качество пермеата по накипеобразующим ионам (Са=3,4 мг/л или 0,17 мг-экв/л), то есть пермеат даже двухступенчатой УОО не удовлетворяет нормам качества добавочной воды по жесткости, установленным для котлов различных параметров.

Достигаемыми результатами изобретения по сравнению с прототипом являются снижение содержания жесткости в обессоленной воде, увеличение выхода пермеата при уменьшении сброса концентрата, а также повышение регенерирующей способности концентрата УОО за счет увеличения содержания в нем натрия и снижения содержания катионов жесткости.

Указанные результаты обеспечиваются тем, что в системе обессоливания минерализованных и морских или океанских вод, содержащей последовательно включенные осветлительную установку с линией осветленной воды и обессоливающую мембранную УОО с линиями пермеата и отвода концентрата, а также установку дозирования раствора ингибитора солеотложений перед УОО, согласно изобретению к входу УОО подключены противоточные Na-катионитные фильтры осветленной воды, а к выходу УОО - Na-катионитные фильтры пермеата, причем линия отвода концентрата из УОО подключена к входу Na-катионитных фильтров пермеата, а линия отвода отработанного концентрата от этих фильтров подключена к выходу Na-катионитных фильтров осветленной воды, установленных перед УОО.

То есть Na-катионитные фильтры пермеата работают по параллельноточной схеме, а Na-катионитные фильтры осветленной воды, установленные перед УОО, работают по противоточной схеме.

В системе согласно изобретению качество концентрата УОО характеризуется содержанием Na 1000÷1200 мг-экв/л и Ж=13÷20 мг-экв/л. Благодаря этому концентрат УОО обладает достаточной регенерирующей способностью по отношению к Na-катионитным фильтрам пермеата и осветленной воды.

На фиг.1 в качестве одного из примеров реализации изобретения схематически изображена система обессоливания согласно изобретению с одноступенчатой УОО; на фиг.2 - такая же система с двухступенчатой УОО.

Система обессоливания минерализованных и морских или океанских вод согласно изобретению содержит последовательно включенные осветлительную установку 1 с линией 1.1 осветленной воды, а также обессоливающую мембранную УОО 2 одноступенчатую (фиг.1) или двухступенчатую (фиг.2) с первой ступенью УОО 2.1 и второй ступенью УОО 2.2. Каждая ступень УОО оборудована линией 2.3 пермеата (обессоленной воды) и линией 2.4 отвода концентрата, а также устройством (не показано) дозирования подаваемого по линии 2.5 раствора ингибитора солеотложений перед УОО. К входу УОО 2 подключены противоточные Na-катионитные фильтры 3 осветленной воды, а к выходу УОО 2 - Na-катионитные фильтры 4 пермеата, причем линия 2.4 отвода концентрата из УОО 2 подключена к входу Na-катионитных фильтров 4 пермеата, а линия 4.1 отвода отработанного концентрата от этих фильтров подключена к выходу Na-катионитных фильтров 3, осветленной воды, установленных перед УОО 2. Линия 5 служит для подачи исходной воды на осветление, линия 6 - для подачи готовой глубоко обессоленной воды потребителю.

Система согласно изобретению работает следующим образом. Исходная вода по линии 5 подается на осветлительную установку 1, далее осветленная вода, подаваемая по линии 1.1, частично умягчается на Na-катионитных фильтрах 3 и поступает в УОО 2. Пермеат собирается в емкости (не показана) и подается на Na-катионитные фильтры 4. Концентрат УОО 2 также собирается в емкости (не показана) и подается по линии 2.4 на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров собирается в емкости (не показана) и подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.2 осветленной воды перед ООУ 2. Готовая обессоленная вода по линии 6 подается потребителю.

Пример 1. Вода Каспийского моря после очистки на осветлительной установке 1 поступает на умягчение на противоточных Na-катионитных фильтрах 3, загруженных сильнокислотным катионитом КУ-2-8. Далее частично умягченная вода с кальциевой жесткостью Ж=0,7 мг-экв/л и с содержанием ингибитора 3 мг/л подается на обессоливание в одноступенчатой УОО 2 (фиг.1), оснащенной мембранными элементами Filmtec SW 30 HR-380. Пермеат УОО 2 с жесткостью Ж=50 мкг-экв/л подается на доумягчение на Na-катионитные фильтры 4. Остаточная жесткость пермеата после Na-катионитных фильтров 4 Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата составляет 80% от расхода исходной воды. Концентрат УОО 2 с содержанием Na=1040 мг-экв/л и Ж=13 мг-экв/л подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.

Для двухступенчатой УОО 2 (фиг.2) при работе на частично умягченной каспийской воде жесткость пермеата второй ступени 2.2 УОО 2 составляет Ж=8÷10 мкг-экв/л. Пермеат с указанной жесткостью подается на доумягчение на Na-катионитных фильтрах 4. Остаточная жесткость пермеата после Na-катионитных фильтров 4 Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата на первой ступени 80%, на второй ступени - 90%. Концентрат второй ступени 2.2 УОО 2 подается в линию 1.1 исходной осветленной воды перед УОО 2. Концентрат первой ступени 2.1 УОО 2 подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.

Пример 2. Океанская вода после очистки на осветлительной установке 1 поступает на умягчение на противоточных Na-катионитных фильтрах 3, загруженных сильнокислотным катионитом КУ-2-8. Далее частично умягченная вода с кальциевой жесткостью Ж=1 мг-экв/л и с содержанием ингибитора 4 мг/л подается на обессоливание в одноступенчатую УОО 2 (фиг.1), оснащенную мембранными элементами Filmtec SW 30 HR-380. Пермеат УОО 2 с жесткостью Ж=100-130 мкг-экв/л подается на доумягчение на Na-катионитные фильтры 4. Остаточная жесткость пермеата после этих фильтров Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата составляет 60% от расхода исходной воды. Концентрат УОО 2 с содержанием Na=1200 мг-экв/л и Ж=20 мг-экв/л, подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.

Для двухступенчатой УОО 2 (фиг.2) при работе на частично умягченной океанской воде жесткость пермеата второй ступени 2.2 составляет Ж=15-20 мкг-экв/л. Пермеат с указанной жесткостью подается на доумягчение на Na-катионитных фильтрах 4. Остаточная жесткость пермеата после этих фильтров Ж≤1 мкг-экв/л. Выход пермеата на первой ступени 60%, на второй ступени - 90%. Концентрат второй ступени 2.2 УОО 2 подается в линию 1.1 исходной осветленной воды перед УОО 2. Концентрат первой ступени 2.1 УОО 2 подается на регенерацию Na-катионитных фильтров 4, установленных на линии 2.3 пермеата. Отработанный концентрат после этих фильтров подается на регенерацию противоточных Na-катионитных фильтров 3, установленных на линии 1.1 осветленной воды перед УОО 2.

Источники информации

1. Higher Recovery with Improved Hollow Fiber Membrane Modules. - Atsuo Kumano and others.- Desalination & Water Reuse. - November/December 2003, vol. 13/3, p.39,40.

2. Higher Recovery with Improved Hollow Fiber Membrane Modules. - Atsuo Kumano and others. - Desalination & Water Reuse. - November/December 2003, vol. 13/3, p.13-16.

Система обессоливания минерализованных и морских или океанских вод, содержащая последовательно включенные осветлительную установку с линией осветленной воды и обессоливающую мембранную установку обратного осмоса (УОО) с линиями пермеата и отвода концентрата, а также установку дозирования раствора ингибитора солеотложений перед УОО, отличающаяся тем, что ко входу УОО подключены противоточные Na-катионитные фильтры осветленной воды, а к выходу УОО - Na-катионитные фильтры пермеата, причем линия отвода концентрата из УОО подключена ко входу Na-катионитных фильтров пермеата, а линия отвода отработанного концентрата от этих фильтров подключена к выходу Na-катионитных фильтров осветленной воды, установленных перед УОО.