Обратный осмос – метод одновременного обессоливания воды, ее обеззараживания и очистки от растворенных загрязняющих веществ. Наиболее универсальный и экологичный метод в современной водоподготовке.
Принцип действия метода основан на продавливании молекул воды через узкие поры мембраны 0,0001 мкм, при этом загрязняющие вещества, микроорганизмы и соли через мембрану не проходят, они остаются в концентратном потоке, который подлежит сливу.
ЭФФЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ:
Очистка от коллоидных и растворенных примесей, таких как:
- Металлы: алюминий, кальций, магний, железо, марганец медь, цинк, свинец, ртуть, хром и т.д.
- Нитраты, фтор, мышьяк, кремний, селен, аммиак, хлориды, сульфаты и т.д.
- Органические вещества: пестициды, гербициды, гуминовые и фульвокислоты, белки, ПАВ, красители и другие примеси, имеющие молекулярную массу более 150-250 дальтон.
- Бактерии и их споры, простейшие (в т.ч. лямблии и криптоспоридии), их цисты, вирусы, яйца паразитов и т.д.
- Радиоактивные вещества, такие как носители альфа и бета и гамма излучений, уран, радий 226/228 и проч.
- Пирогены.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ:
Преимущества обратного осмоса по сравнению с традиционными методами очистки и обессоливания:
- Универсальность метода – «чистит» все сразу – растворенные соли, органику, микробиологические загрязнения.
- Цветность, мутность, окисляемость снижается в разы. – вода «блестит».
- Надежность метода.
- Компактность.
- Экологичность – не нужны ни соль, ни кислоты, ни щелочи для регенерации.
- Невысокая энергоемкость по сравнению с другими методами обессоливания.
- Низкие эксплуатационные затраты.
- Ремонтопригодность.
Недостатки обратного осмоса по сравнению с традиционными методами очистки и обессоливания:
- Для питьевых целей – излишняя степень обессоливания.
- Снижение рН пермеата.
- Необходимость предподготовки.
- Необходимость строгого контроля исходного и трансмембранного давления для исключения порывов (обычно автоматически).
- Возможность снижения производительности и селективности (процента удаления солей) из-за забивания мембран при неправильном расчете технологической схемы.
- Потребность в сбросе концентрата (15-30% в зависимости от состава воды и требований к пермеату).
- Необходимость установки бака пермеата, чтобы избежать избыточного противодавления.
ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ:
- Подготовка воды для котельных (одновременное снижение жесткости, силикатов, щелочности и солесодержания)
- Медицина – приготовление инъекционных и неинъекционных растворов, диализ.
- Питьевое водоснабжение (снижение содержания токсических веществ, превышающих ПДК).
- Металлургия – приготовление охлаждающей воды.
- Пищевая промышленность.
- Растениеводство и животноводство.
- Электронная промышленность
- Химическая промышленность
- Строительная индустрия и т.д., т.е. везде, где требуется коррекция солевого состава воды.
Установки обратного осмоса
Типовая комплектация установки обратного осмоса:
- Мембранные элементы рулонного типа с диаметром пор 0,0001 микрон.
- Напорные корпуса–держатели мембранных элементов с количеством мембран от 1 до 8 шт.
- Насос высокого давления (обычно центробежный многоступенчатый) для создания избыточного давления и продавливания молекул воды через полупроницаемую мембрану.
- Система дозирования раствора ингибитора (антискаланта) для предупреждения осадкообразования на мембранных поверхностях.
- Предфильтры картриджные 1-5 микрон.
- Система CIP-мойки (химпромывки на месте) мембранных элементов в составе: емкость химического раствора, маточная емкость, насос циркуляции раствора и перекачивания из маточной емкости в основную, промывной насос.
- Система электромагнитных и ручных вентилей для коммутации потоков.
- Промывка мембранных элементов сбросом давления.
- PLC-контроллер для управления процессом.
- Комплект измерителей расхода (флоуметров).
- Измеритель солесодержания очищенной воды (пермеата).
- Рама для крепления деталей и узлов из нержавеющей стали.
- Пульт управления.
- рН-метр портативный для проведения химпромывки.
- Поплавковые выключатели в емкость пермеата.
Дополнительное оборудование (опции):
- PLC-контроллеры с различными наборами опций.
- Измеритель температуры воды.
- Автоматическое заполнение пермеатом мембранных элементов.
- Автоматическая промывка сбросом давления.
- Фильтры картриджные 20 микрон для исходной воды.
- Насосная станция подачи исходной воды.
- Дозатор метабисульфита натрия для исходной воды.
- Измеритель содержания остаточного хлора.
- Измеритель рН и солесодержания очищенной воды (пермеата).
- Емкость для сбора пермеата.
- Сброс первой порции пермеата в канализацию.
- Интеграция в АСУ ТП.
Описание работы установки:
В исходную воду для предупреждения нежелательного осадкообразования подается раствор ингибитора насосом-дозатором в количестве 3,0 — 7,0 мг/л. Если исходная вода хлорированная, то добавляется также дехлорирующий реагент. Если вода загрязнена бактериологически, то потребуется дозировка биоцида в количестве 3,0 — 4,0 мг/л.
Далее вода с давлением 2,0 – 4,0 бар подается на патронный фильтр 1-5 мкм, а затем – непосредственно в мембранные элементы установки обратного осмоса. Насос высокого давления создает перед мембранами давление 6,0 — 18,0 бар для речных и скважинных вод и 25,0-80,0 бар для шахтных и морских вод. Под давлением молекулы воды просачиваются через полупроницаемую мембрану и попадают в линию очищенной воды (пермеата), а загрязнения и соли, которые не могут просочиться через мембрану, концентрируются и сбрасываются в канализацию. Таким образом, исходная вода разделяется на деминерализованную (обессоленную) воду и концентрированную.
Иногда концентрат используется для повторного обессоливания вплоть до доведения его концентрации до 80-100 г/л. Такой концентрат обычно выпаривают. Расход исходной воды, пермеата и концентрата измеряется ротаметрами различного типа – поплавковыми, турбинными и т.д. Пермеат из установки обратного осмоса выходит с низким давлением – до 2,0 бар, и его необходимо накапливать в емкости пермеата. Нельзя создавать большое противодавление пермеату.
Для того чтобы очистить загрязненную поверхность мембранного элемента в каждой установке предусматривается т.н. режим сброса давления, т.е. смыв неплотных загрязнений повышенным расходом воды, а также система химической очистки кислыми и щелочными растворами (CIP-мойка). Для осуществления CIP-мойки устанавливается емкость для приготовления раствора, фильтр и насос из нержавеющей стали марки AISI 316. Растворы приготавливаются из имеющихся в свободной продаже химических реагентов. Описание химпромывки – в отдельном паспорте, входящем в состав пакета инструкций.
Автоматизация установки обратного осмоса может включать:
- Включение и выключение установки по сигналу поплавкового выключателя, расположенного в Вашей емкости очищенной воды;
- Автоматическую промывку сбросом давления с установкой времени промывки и ее продолжительности;
- Автоматическое заполнение установки пермеатом;
- Индикацию режимов работы установки: выключение, накопительный бак полный / пустой, превышение давления, низкое давление воды, мониторинг концентрата, внешний сброс сигнализации и безопасность двигателя.
- Сигнализацию и/или отключение по изменению электропроводности исходной и обессоленной воды выше или ниже установленного уровня.
- Сигнализация и/или отключение по изменению рН обессоленной выше или ниже установленного уровня.
- Проведение химической регенерации мембран отдельной системой с промывным насосом, без останова установки, за счет применения резервных корпусов и соответственно всей системы очистки воды