УДК 628.161:66.081.63
DOI 10.35776/VST.2024.01.02

Первов А. Г., Спицов Д. В., Тет Зо Аунг, Медведько В. В.

Использование метода обратного осмоса для получения концентрированного раствора поваренной соли для производства гипохлорита натрия

Аннотация

Описано применение мембранных установок обратного осмоса и нанофильтрации для производства питьевой воды. Отмечается, что в системах питьевого водоснабжения эффективным методом обеззараживания является использование гипохлорита, который получают электролизом концентрированных растворов поваренной соли. Рассматривается новая область применения систем обратного осмоса – получение, помимо очищенной воды, концентрированных растворов хлорида натрия, используемых для производства гипохлорита натрия, что сокращает эксплуатационные расходы станции подготовки питьевой воды благодаря отказу от закупки реагента – поваренной соли. Представлена технологическая схема предлагаемой технологии, заключающаяся в каскадной обработке исходной воды с применением нанофильтрационных мемб­ран с низкой селективностью, что позволяет проводить разделение концентрата на растворы одновалентных и двухвалентных ионов. Описана методика проведения эксперимента, представлены экспериментальные зависимости, позволяющие определить эффективность разделения концентрата. По результатам экспериментов выполнен экономический расчет затрат на создание дополнительной системы получения концентрированных растворов, показывающий экономическую эффективность предлагаемого процесса по сравнению с использованием поваренной соли.

Ключевые слова

обеззараживание , гипохлорит натрия , обратный осмос , установка обратного осмоса , нанофильтрация , утилизация концентрата , подготовка питьевой воды , метод электролиза

bbk 000000

УДК 628.16.6

Первов А. Г., Ефремов Р. В., Спицов Д. В., Андрианов А. П., Горбунова Т. П.

Мембранные методы в питьевом водоснабжении: подбор мембран, прогноз качества воды, утилизация концентрата

Аннотация

Показано, что применение мембранных установок обратного осмоса и нанофильтрации для очистки воды в системах питьевого водоснабжения осложняется наличием больших расходов концентратов, подлежащих сбросу в канализацию. Для уменьшения расхода воды на собственные нужды разработана и экспериментально проверена технология обработки концентрата на дополнительной ступени с помощью нанофильтрационных мембран. Расход образующегося при этом концентрата составляет не более 1–6% от общего расхода очищаемой воды, а фильтрат второй ступени может смешиваться либо с очищенной, либо с исходной водой в зависимости от наличия в ней жесткости и таких загрязнений, как железо, аммоний, фтор, мышьяк и др. Представлены технологические схемы процесса, схемы массового баланса и состав исходной воды, фильтрата и концентрата на разных ступенях очистки.

Ключевые слова

фильтрат , обратный осмос , нанофильтрация , питьевое водоснабжение , мембранный метод , утилизация концентрата

bbk 000000

УДК 628.165:66.081.63

Курдюмов В. Р., Тимофеев К. Л., Краюхин С. А.

Особенности очистки шахтной воды  по технологии обратного осмоса

Аннотация

Исследована возможность очистки шахтной воды одного из отработанных медно-никелевых рудников методом обратного осмоса. Состав шахтной воды, мг/дм³: Mn 0,6–1; Fe 0,01–0,1; Ni 0,8–1,5; Cu 0,3–0,5; Zn 0,05–0,25; Co 0,02–0,07; Na 35–50; Ca 125–150; Mg 35–45; SO4 100–200; Cl
65–75; Al 0,02–0,05; Si 9–11; Se 0,1–0,2; As < 0,005; Te < 0,005; Pb < 0,005; Hg < 0,00005; солесодержание 750–850; общая жесткость 9,5–11,5 °Ж; рН 7–7,5. Исследования проводились на опытной установке производительностью 1 м³/ч по исходной шахтной воде. Установка состоит из модулей ультрафильтрации и обратного осмоса. Степень выхода пермеата варьировалась в диапазоне 50–75% от объема исходной воды. Опробован способ реагентной деманганации и обезжелезивания шахтной воды на предварительной стадии очистки. Качество очищенной воды (пермеата) полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к воде хозяйственно-питьевого назначения. Описаны режимные параметры работы опытной установки, указаны расходные нормы реагентов. Приведены особенности использования технологии обратного осмоса применительно к очистке шахтной воды. Определены основные технико-экономические показатели работы установки обратного осмоса в пересчете на 1 м³/ч очищенной воды при ее выходе 75% от входящего потока. Описан способ утилизации концентрата при условии уменьшения его выхода до 5%, что делает возможным извлечение ценных примесей (цветных металлов).

Ключевые слова

обезжелезивание , обратный осмос , ультрафильтрация , индекс стабильности , деманганация , утилизация концентрата , шахтная вода , цветные металлы

DOI 10.35776/MNP.2020.05.06
УДК 628.32:66.081.63

Первов А. Г., Тихонов К. В.

Очистка бытовых сточных вод обратным осмосом

Аннотация

Исследована возможность обработки бытовых сточных вод методом обратного осмоса с целью получения высококачественной воды, пригодной для сброса в водоем рыбохозяйственного назначения или для технических нужд. Представлено обоснование возможности утилизации концентрата установки обратного осмоса путем радикального сокращения его расхода до величины, не превышающей 0,5–1% расхода поступающей на очистку воды, и выведения концентрата с установки вместе с обезвоженным осадком. Проведены эксперименты, позволяющие определить изменение концентрации растворенных загрязнений в фильтрате мембранных аппаратов и снижение производительности мембран в процессе обработки сточных вод и сокращения расхода концентрата. Получены основные зависимости, позволяющие определить: требуемый расход концентрата в зависимости от концентрации взвешенных веществ и ХПК; требуемые значения выхода фильтрата в зависимости от концентраций аммония в исходной воде. Описана методика определения площади поверхности мембран и количества мембранных аппаратов на каждой ступени обработки сточной воды. Определены оптимальные значения рабочего давления, экономические показатели установки в сравнении с другими технологиями очистки сточных вод.

Ключевые слова

обратный осмос , утилизация концентрата , бытовые сточные воды , снижение расхода концентрата , аппараты с открытым каналом , селективность мембран

bbk 000000

УДК 628.165:66.081.63

Удаление карбоната кальция из концентрата обратноосмотических установок путем кристаллизации на затравке

Аннотация

Описана технология удаления из концентрата обратноосмотических установок карбоната кальция путем его кристаллизации на затравке. Кристаллы затравки находятся во взвешенном состоянии в циркулирующем потоке концентрата. Благодаря осаждению карбоната кальция на затравке снижается общее солесодержание концентрата и достигается высокий расход фильтрата, что облегчает утилизацию концентрата. Для осуществления технологии используются мемб­ранные аппараты с «открытым каналом», устойчивые к влиянию на процесс мембранного переноса осадков малорастворимых в воде солей и взвешенных веществ. Получение кристаллов затравки производится путем дозирования в концентрат раствора едкого натра. Частичное удаление выросших кристаллов затравки осуществляется отстаиванием после проведения гидравлических промывок мембран. С помощью экспериментальных графиков можно определить скорость процесса кристаллизации карбоната кальция в зависимости от состава исходной воды, количества внесенных кристаллов, величины выхо­да фильтрата. Предложена технологическая схема работы установки обратного осмоса в непрерывном режиме. Описаны методы технологического расчета установки: подбор количества циркулирующих кристаллов затравки, определение расхода едкого натра и размеров емкостей для отстаивания осадка карбоната кальция. Расчеты показали, что для проведения процесса кристаллизации карбоната кальция при работе установки обратного осмоса в непрерывном режиме в циркулирующий поток концентрата периодически дозируется раствор едкого натра в количестве, составляющем не более 5% от его стехиометрического количества, требуемого для осаждения того же количества карбоната кальция из исходной воды.

Ключевые слова

концентрат , стабилизация воды , утилизация концентрата , обратноосмо­тическая установка , кристаллизация карбоната кальция , кристаллы затравки

bbk 000000

УДК 628.165

Первов А. Г., Андрианов А. П., Ефремов Р. В., Спицов Д. В.

Утилизация концентратов установок обратного осмоса  с удалением из них ионов кальция и магния

Аннотация

Исследованы возможности применения ранее разработанной технологии удаления карбоната кальция на затравке для сокращения расходов концентратов крупных установок, действующих на объектах теплоэнергетики. Концент­рат действующих установок обратного осмоса содержит ингибиторы, которые замедляют скорость роста затравочных кристаллов и затрудняют процесс его утилизации. Исследованы зависимости скорости роста карбоната кальция в концентрате, содержащем ингибирующие вещества, от дозы вводимой затравки, величины рН и выхода фильтрата. Для осуществления технологии используются мембранные аппараты с открытым каналом, устойчивые к влиянию на процесс мембранного переноса осадков малорастворимых в воде солей и взвешенных веществ. Описана разработанная авторами технология утилизации концентрата установок обратного осмоса, используемых на предприятиях теп­лоэнергетики для подготовки питательной воды паровых котлов. По разработанной технологии из воды с повышенной жесткостью можно получить умягченную воду с уменьшенными значениями щелочности и солесодержания. При этом не требуются реагенты, и установка не расходует воду на собственные нужды. Технология позволяет полностью утилизировать концентрат обратноосмотической установки, доводя его качество (по показателям жесткости, щелочности и общего солесодержания) до требований, позволяющих использовать его в технических целях (для добавки в теплосеть или в систему оборотного водоснабжения). При этом отсутствуют солевые сбросы в окружающую среду.

Ключевые слова

концентрат , ингибитор , обратноосмотическая установка , утилизация концентрата , кристаллизация карбоната кальция , кристаллы затравки