Установка обратного осмоса

2.2.1 Узел очистки Сточная вода, вода из пруда-ливнеотстойника и свежая речная вода в количестве 1000 м3/час после предварительной очистки от грубодисперсных частиц насосами подается к двухслойным фильтрам 1. Двухслойные фильтры предназначены для удаления из исходной воды коллоиднодисперсных взвешенных твердых частиц. Перед двухслойными фильтрами в поток воды в виде раствора гипохлорита натрия вводится хлор, способствующий окислению содержащихся в воде биоорганических примесей. Хлор также способствует окислению двухвалентного железа в трехвалентное, которое выпадает в осадок. Содержащийся в марганцевом песке диоксид марганца значительно ускоряет процесс окисление железа. Для осаждения коллоиднодисперсных частиц, в исходную воду добавляют раствор коагулянта. Коагулянт способствует укрупнению коллоидных частиц и выпадению их в осадок. Подача хлора и коагулянта способствует удалению в двухслойных фильтрах большей части взвешенных твердых частиц размером более 10 микрон. Двухслойный фильтр 1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, заполненный фильтрующей насадкой из антрацита и марганцевого песка. Исходная вода под давлением до 0,6 МПа подается в верхнюю часть фильтра через входное распределительное устройство, проходит сверху вниз слой антрацита, где происходит грубая фильтрация воды, а затем слой марганцевого влажного песка, предназначенного для более тонкой фильтрации. Механические примеси воды задерживаются фильтрующим составом, а осветленная вода выходит через дренажную коллекторную систему, расположенную в нижней части аппарата. Дренажная система покрыта слоем гравия с различной крупностью зерен, что способствует более равномерному распределению потока и препятствует уносу из аппарата фильтрующих сред. По мере загрязнения фильтрующего материала, происходит увеличение гидравлического сопротивления фильтра и уменьшается его производительность. С целью восстановления фильтрующей способности фильтров один раз в сутки производится их промывка. Для этого вначале производится взрыхление фильтров сжатым воздухом, в результате чего фильтрующий материал переходит во взвешенное состояние, а затем промывка исходной водой, поступающей снизу вверх. Обратная промывка производится в течение 15 минут. Промывочная вода сбрасывается в канализацию. По окончании взрыхляющей обратной промывки, производится промывка фильтров рабочим потоком воды в течение 5 минут. Фильтрат при этом также сбрасывается в канализацию. После двухслойных фильтров (1) вода поступает к фильтрам предварительной очистки 2. Перед этими фильтрами в поток воды вводятся антинакипин, нейтрализующий вещества, приводящие к образованию накипи, и метабисульфит натрия, предназначенный для связывания имеющегося в воде хлора, поскольку хлор и накипеобразующие вещества отрицательно влияют на работу мембран обратного осмоса. Для предупреждения карбонатных отложений предусматривается дозировка в поток воды серной кислоты в количестве, необходимом для поддержания рН 3,0-7,5. Фильтры 2 выполняют роль смесительной камеры и обеспечивают равномерное распределение реагентов в потоке воды, предназначены для окончательной очистки воды от взвешенных частиц размером более 5 микрон. В качестве фильтрующего материала используются собранные в кассету патроны из пористого полипропилена с размером пор 5 микрон. В каждом узле установлено 2 фильтра. Загрязнение пористых элементов приводит к увеличению гидравлического сопротивления фильтра. При перепаде давления на фильтре 0,1-0,12 МПа патронные фильтры подлежат замене. Замена производится не реже 1 раза в 10 дней. 2.2.2 Узел обратного осмоса Очищенная от взвесей вода насосами (3) с давлением до 2,5 МПа поступает на установки обратного осмоса (4) . Установка обратного осмоса предназначена для очистки воды от ионов растворенных в ней солей, а также органических веществ и взвесей размером менее 5 микрон. Процесс обратноосмотического обессоливания происходит в аппарате рулонного типа. Он представляет собой трубу, в которую вставлены рулонные фильтрующие элементы. Эти элементы изготавливают накручиванием вокруг центральной водоотводящей трубки со щелями полупроницаемых мембран, разделенных дренажными устройствами и турбулизаторами-разделителями. В процессе накручивания материалы, образующие мембранные пакеты, пропитывают клеевой композицией так, что получаются напорные и дренажные полости, отделенные друг от друга. Исходная вода подается на внешнюю поверхность рулонного фильтрующего элемента (РФЭ), движется по турбулизатору-разделителю по спирали к центру элемента. Здесь собирается очищенная вода и через торец РФЭ выводится концентрированный раствор солей. Таким образом, вода при помощи мембран разделяется на два потока: очищенную воду (пермеат) и концентрированный раствор солей (концентрат). Пермеат из каждого мембранного элемента собирается в коллекторе пермеата и с остаточным давлением до 0,4 МПа поступает к декарбонизаторам 6. На трубопроводе пермеата установлен обратный клапан 5, препятствующий обратному потоку. Концентрат собирается в коллекторе концентрата и затем по межцеховому трубопроводу направляется в колодец промливневой канализации, откуда самотеком поступает в пруд 7. Количество концентрата регулируется установленной на трубопроводе ограничительной диафрагмой, настроенной на определенный расход на заводе-изготовителе установки. При необходимости изменения расхода, поток концентрата выводится из установки по байпасному трубопроводу, снабженному запорной арматурой, а ограничительная диафрагма заменяется другой. Степень очистки воды на установке обратного осмоса составляет 75%, то есть из всего количества исходной воды 75% составляет пермеат, а 25% сбрасывается в качестве концентрата. Очистка и восстановление задерживающей способности мембран достигается путем циркуляции через мембраны моющих растворов. В качестве моющих растворов применяют ортофосфорную кислоту от неорганических отложений и едкий натр от органических отложений. Очистка производится 1 раз в 30 дней. При этом пермеат и концентрат поставленной на очистку установки в количестве 156 м3/час подаются в сборник установки очистки мембран 8, заполненный расчетным количеством моющих средств. Циркуляция продолжается пока температура моющего раствора не достигнет 40 0С. Затем производится выдержка мембран в моющем растворе 30 мин. После этого установка обратного осмоса промывается чистой водой от моющих растворов. При необходимости операция очистки мембран повторяется. Вода после промывки сбрасывается в канализацию. 2.2.3 Узел декарбонизации После установок обратного осмоса пермеат поступает к декарбонизаторам 6. Декарбонизаторы предназначены для удаления из пермеата диоксида углерода, который образуется при подкислении воды серной кислотой перед установками обратного осмоса. Декарбонизация пермеата необходима для повышения производительности анионита, поскольку поглощение анионитом свободной углекислоты приводит к быстрому его насыщению. Удаление из пермеата растворенной углекислоты осуществляется путем ее аэрации. Декарбонизатор представляет собой цилиндрический бак, внутри которого располагается насадка. В верхнюю часть декарбонизатора через разбрызивающее устройство подается пермеат, снизу противотоком поступает воздух. Обрабатываемая вода омывает элементы насадки тонким слоем, а навстречу ей движется воздух, подаваемый в декарбонизатор воздуходувкой 9 через патрубок. На всасах воздуходувок установлены фильтры для высокоэффективной очистки воздуха. Удаляемая из воды углекислота переходит в воздух и вместе с ним выводится из декарбонизатора в атмосферу. Часть пермеата периодически отводится из коллектора на собственные нужды. Для повышения рН в поток пермеата дозируется раствор гидроксида натрия. 2.2.4 Узел деминерализации воды Декарбонизированный пермеат (частично-деминерализованная вода) насосами 3 с давлением до 0,6 МПа подается на ионообменную очистку в фильтры смешанного действия 10, которые предназначены для окончательной деминерализации пермеата. Конструктивно фильтр смешанного действия (ФСД) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, загруженный катионитом и анионитом с четырьмя дренажно-распределительными устройствами: входной распределитель, распределитель щелочи, коллектор среднего уровня, дренажный коллектор. Коллектор среднего уровня играет в технологическом процессе работы фильтра важную роль. Он располагается на такой высоте от нижнего дренажного коллектора, чтоб по его оси проходила линия раздела слоев катионита и анионита при их разделении. После смешения этих ионитов между собой граница раздела исчезает и в фильтре образуется в общем однородный фильтрующий слой, через который обрабатываемая вода проходит сверху вниз, выходит из фильтра через нижний дренажный коллектор, собирается в общем коллекторе деминерализованной воды. Пермеат поступает в верхнюю часть фильтра, равномерно распределяется с помощью внутреннего распределительного устройства и сверху вниз проходит через слой перемешанных зерен Н+-катионита и ОН--анионита. На зернах катионита протекают процессы обмена содержащихся в воде катионов на ион Н+, на зернах анионита - процессы обмена анионов на ион ОН-. Перешедшие в раствор ионы Н+ и ОН- связываются в молекулы воды. Фильтры смешанного действия периодически выводятся из схемы на регенерацию. Процесс регенерации каждого ФСД состоит из трех основных этапов: взрыхления и разделения ионитов, раздельной их регенерации и отмывки от продуктов регенерации. Взрыхление и разделение ионитов проводят частично-деминерализованной водой (ЧДВ), в поток которой дозируется серная кислота и щелочь. ЧДВ берется с коллектора входа в фильтр и подается в нижнюю часть ФСД. Проходя фильтрующий слой снизу вверх, взрыхляющая вода отделяет анионит от катионита за счет разности их плотностей и через верхнее распределительное устройство отводится в дренажный лоток. Регенерация ионитов в ФСД, для уменьшения общего времени регенерации, осуществляется одновременно. Цикл работы ФСД состоит из следующих операций:- умягчение пермеата;- обратная промывка (взрыхление) в направлении снизу вверх с целью разделения катионита (нижний слой) от более легкого анионита (верхний слой);- оседание смол;- установка скорости разбавления потока;- подача регенерационного раствора щелочи;- подача регенерационных растворов кислоты и щелочи;- предварительная промывка ионитов в направлении пропуска регенерационных растворов;- спуск воды (дренирование);- перемешивание ионитовой шихты сжатым воздухом в направлении снизу вверх;- повторное заполнение;- окончательная промывка ионитов в направлении сверху вниз. Деминерализованная (деионизированная) вода подается на фильтры доочистки 11, где происходит окончательная очистка воды от взвешенных частиц ионнообменных смол. После фильтров тонкой очистки глубокообессоленная вода направляется потребителям. Схема получения деминерализованной воды полностью автоматизирована и управляется программируемым логическим устройством.