Файл: Колодин М.В. Опреснение соленых вод.pdf

превышать давление, соответствующее осмотическому давлению объема раствора. Это требует увеличения удельного расхода энергии на оп­

счет перемешивания примѳмбранного слоя с остальной массой транзит­

ной воды гидравлическим, либо другим методом, например, механи­ ческим перемешиванием, с помощью ультразвука, вибрации и т.д.

Закупорка пор мембран взвешенными веществами, находящимися

в соленой воде, была серьезным препятствием при исследовании ра­

бот различных опытных опреснительных установок, так как до сих

взвешенных частиц крупнее 5-30 мкм, хлорирования для предотвраще­ ния биологического загрязнения мембран и добавлении присадок, пре­

дотвращающих кристаллизацию слаборастворимых солей /~64_7. Предва­

рительная обработка воды^также необходима'для удаления бора, желе­ за и марганца из соленой воды. Одним из основных вопросов повыше­ ния пффективностн гиперфильтрационного процесса является разработ­ ка рациональных конструкций аппаратов для осуществления мембранных процессов. К настоящему времени известны 4 типа конструкции гиперфильтрацнонных аппёратов £"64 7.

I. Аппарат типа "фильтр пресс", выпущенный в 1062г. фирмой

трационной поляризации между ячейками помещали спиральные турбулизаторы, и в аппарате было уже 250 дисков диаметром 90 см. Anna-, рат исследован фирмой в опытных установках производительностью 4— 40 мя/сутки.В 1967г. "Дорр-Оливер Инк" (США) выпустила аппарат' "фильтр-пресс" с тонкими каналами (0,12-0,55 мм) для подвода со­ леной воды. Важным преимуществом аппаратов типа "(фильтр-пресс" является удобство монтажа и демонтажа для замены мембран, а не­ достаток - относительно высокая металлоемкость.

2. Аппарат с трубчатыми мембранами, где пленка помешается

.внутри перфорированной металлической или пористой пластмассовой

трубки диаметром іО-ЗО мм. Аппарат испытан фіирмой "Хивепс-Иида-

у

стриз" (США) в 2-етупенчатой установке производительностью 3,8 м3/сутмі.Усовершенствоваііие аппарата осуществляется установлением различных турбулизаторов внутри трубки.

3. Аппарат, типа "рулон"’.' разработанный фирмой "Днѳнерал Дпй-

намикс Корп" (США),состоит из слон пористого водоподводящего ма­ териала и двух листов мембран, с заключенным между ними дренажным слоем. Все это сворачивается в рулон, вокруг перфорированной труб­ ки для отвода фильтрата и помещается в трубку, способную выдержать соответствующее давление. 9ти аппараты испытаны в установках произ ѵодительностыв I3,P-IR9 ы3/сутини являются самым распространенными аппаратами в практике опреснения соленых вод гиперфильтрацией Недостаток конструкции-аппарата онключ нет ея ь сложности монтажа и смены мембран,а также в трудности приклеивания мембраны.

4 . Аппарат конструкции фирмы "Дюпон" изготавливается в виде топких трубок лиаметроѵ S-19C микрон, которые собираются в пучки

линой до 2-х метров, пси этом соленая вода может подаваться сна­ ружи и гнутой трубки. Недостатком аппарата является трудность тща­ тельной очистки исходной воды и выявления поврежденных трубок, од-

готовления мембран с высокой водопроницаемостью для опреснения со­ лоноватых вод с солесодернаниом до 10 г/л. В результате исследова­ ния этих мембран установлено, что они обеспечивают снижение соле-

содераания до 85% при производительности 200-300 л/ы^суткяи давле­

нии 70-80 ати.

CJ

В последующие годы составлением рецептур изготовления гипер-

фильтрационных мембран в промышленной технологии начали занимать­ ся в специализированных институтах - Владимирском НИИ синтетических смол, НИИ пластмасс (г.Москва), Институте технологии хлопковой цел­ люлозы (г.Ташкент) , ВНИИ искусственного волокна.

Начиная с 1969г. в работу по созданию конструкции гиперфиль­ трационных опреснителей включился НИИ коммунального водоснабжения

и очистки вод АКХ РСФСР. Совместно с ВНИИ ВОДГЕО ими разработан проект и рабочие чертежи экспериментального опреснителя производи­ тельностью 0,1 м3/сут*яс тремя типами фильтрующих злементов-плос- ким, трубчатым, рулонным. Эта установка была изготовлена в 1970г. и сейчао испытывается в НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды.

После разработки мембран типов ОМ-89, ОМ-93, ОМ-96, ОМ-труб- чатой в НИИПМ созданы лабораторные установки "Роса-І", "Роса-2" и "Роса-3", предназначенные для исследования опреснения морских вод в судовых условиях. В настоящее время эти установки испытываются на черноморской воде. Начаты исследования различных вопросов оп-

реснения воды гиперфилырацией в Московском Институте химического машиностроения, в Институте коллоидной химии и химии води АН Укр.ССР и других учреждений нашей страны.

Таким образом, опреснение воды методом гиперфильтрации яв­ ляется сравнительно новым методом получения пресной воды из со­ леной и предполагается, что он найдет наибольшее применение при опреснении солоноватых вод, а также в системе очистки городского водоснабжения £"78_7. Этот метод монет быть Полезен для приготов­ ления питательной воды котлов, повторного использования промыш­ ленных стоков и регенерации воды из стоков городской канализации (доочистки сточных вод), а также для разделения различных раство­ ров в химической технологии.

Опреснение воды вымораживанием \J

Применение вымораживающего процесса для разделения растворен­ ных веществ (различных солей) из раствора давно известно в химичес­ кой промышленности. Однако применять этот процесс для опреснения соленых вод начали сравнительно недавно. Вымораживание, как к дисгилляционный процесс^основашна фазовом превращении вещества. В дистилляциошшх процессах - это испарение и конденсация, а в про­ цессах вымораживания - образование и плавление кристаллов льда.

В зависимости от осуществления процесса с использованием природного или искусственного холода способ получения пресной воды из соленой носит название естественного или искусственного вымораживания. Искусственное вымораживание также развивается по двум направлениям - косвенному и пряному охлаждению. В первом случае отвод теплоты кристаллизации при замораживании соленой воды осуществляется через теплопередающую стенку,то есть лед по­ лучается так, как в обычных льдогенераторах. Во второй случае отвод теплоты кристаллизации осуществляется за счет Еяпеикя

Первые опытные установки опреснения воды методом искусствен­ ного вымораживания с теплообменом через стенку построены во Фран­ ции (1945г.), в Японии (1961г.) и в Югославии (1962г.) /"33-_7. В установках соленая вода замораживалась при помощи непрерывного кристаллизатора барабанного типа или мешалочного кристаллизатора со змеевиковым охлаждением. Сепарации и очистка кристаллоз льда осуществлялась в непрерывно действующих центрифугах или частичным оплавлением полученного льда горячим воздухом.

Основным недостатком метода является низкое значение коэффи­ циента теплопередачи через стенки (4С0-600 ккал/н^час°С), в ре­ зультате чего требуются большие затраты энергии (32-40 квт,ч/мг) и металла на единицу производимой продукции. Поэтому в последнее время начали применять непосредственное замораживание соленой во­ ды, которое можно осуществить в состоянии её тройной точки. Впер­ вые (в І950г.) этот метод опреснения воды был предложен корпора­ цией "КЭРРИЕР" (СМ) и в 1959г. та же корпорация в Сиракузах по­

строила полупромышленную установку производительностью 56 м3/сут*и. которая затем в I960 г. была перенесена на полигон Службы соленых вод (США) в Райтсвил-Бяч, шт. Северная Королияа.'

Создание глубокого вакуума (3-4 мм рт.ст.) в установке осущест­ влялось поглощением водяных паров при поноші абсорбционной холодиль­ ной установки. Из-за сложности такого процесса замораживания соле­ ной воды не удалось резко снизить стоимость опреснении воды. Поэ­ тому корпорация отказвлась от разработки этого метода я з 1963 г. установка была разобрана.

В 1958г. израильским ученым А. Ззрхинны был предложен другой вариант опреснения еоды по . методу вакуумного замораживания,то есть пак во всех процессах вакуумного охлаждения я для данного процесса также применено механическое коѵпремированне паров воды. Для рзграоотки этого процесса фирма "Десолинейзи план*" (Израиль) заклк-

- б? -