info@medfilter.ru

Установки серии УВОИ-«МФ»-1812 для получения «Воды очищенной» по ФС 2.2.020.15

В процессах обессоливания используются четыре метода: выпаривание, ионный обмен, обратный осмос и электродиализ. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки. Электродиализ имеет ограничение по глубине обессоливания и солесодержанию питающей воды. Поэтому в настоящее время он применяется достаточно редко и далее не рассматривается.

НПК "Медиана-фильтр" представляет современные системы очистки воды и водоподготовки:

Лабораторные установки

Засыпные фильтры

Промышленные системы

Мобильные системы

Рис. 5.15. Границы оптимальной применимости различных процессов обессоливания

Основные преимущества каждого из методов следующие.

Ионный обмен:

Обратный осмос:

Термический метод (выпаривание):

Недостатки перечисленных методов следующие:

Ионный обмен:

Обратный осмос:

Термический метод:

Хотя сравнений экономической эффективности установок, использующих тот или иной метод обессоливания, в литературе встречается немало, практически всегда наиболее выгодной оказывалась технология, используемая авторами [15, 82, 206–209]. Причиной таких противоречий являются различие как методов расчета, так и условий, в которых проводится сравнение. Следует отметить, что и положительные, и отрицательные качества методов обессоливания зависят от солесодержания обрабатываемого раствора. Поэтому корректное сравнение эффективности различных методов возможно только для определенного значения этого параметра. Ранее, в 1960–1980 гг., считалось, что для воды, содержащей до 2 г/л солей, выгодно использование ионного обмена, а при большем солесодержании – выпаривания. Разработка и совершенствование всех методов обессоливания, особенно стремительное усовершенствование мембранных процессов, постоянно меняет соотношение стоимостей установок и очищенной воды. Кроме того, в настоящее время все большую роль играет экологичность процессов, т.е. количество сбрасываемых в окружающую среду солей, а также стоимость питающей воды и приема стоков на очистные сооружения.

При обессоливании воды методом ионного обмена пропорционально солесодержанию питающей воды растут объемы ионитов и оборудования, а также расход реагентов, т.е. капитальные и эксплуатационные затраты. Даже при оптимально организованной регенерации (противоток) с минимальным избытком реагентов в сточные воды поступают извлеченные соли плюс использовавшиеся реагенты в количестве 1,1–2,0 от количества солей. Суммарное количество солей составляет 2,1–3,0 от их извлекаемого количества. Следует учитывать, что эти соли находятся в небольшом объеме регенератов, соответственно, в высокой концентрации. Регенераты, как правило, имеют кислую реакцию и требуют дополнительной нейтрализации. Прямой сброс таких отходов запрещен. Обычно используется метод разбавления другими стоками. Эксплуатационные расходы практически прямо пропорциональны солесодержанию исходной воды (рис. 5.16). Количество отходов составляет 5–15 % от количества обессоленной воды, а водопотребление – соответственно, 105–115 % от него.

В обратном осмосе производительность мембранных элементов, расход энергии и, соответственно, капитальные и эксплуатационные затраты незначительно зависят от солесодержания (рис. 5.16). Количество солей в стоках близко к их количеству в питающей воде. Дополнительным источником солей являются составы для промывки мембран. Суммарное количество сбрасываемых солей пропорционально их количеству в исходной воде и, при правильном расчете и эксплуатации установки, превышает последнее на 5–15 %. Сбросная вода – концентрат обратного осмоса – имеет солесодержание в 2,5–4,0 раза большее, чем у исходной воды, и состав, соответствующий ей. Например при обессоливании поверхностных вод солесодержание концентрата не превышает 1–2 г/л, что дает возможность сброса стоков непосредственно в канализацию.

Количество отходов при обратном осмосе составляет 25–30 % от количества обессоленной воды, а водопотребление – соответственно, 125–130 % от него.

Сравнивая зависимость стоимости очистки воды методами обратного осмоса и ионного обмена (рис. 5.16) от исходного солесодержания, можно отметить наличие точки их пересечения. Положение этой точки у разных авторов сильно различается: от 100–150 мг/л до 600–800 мг/л. Корректно эта точка может быть определена только для заданного состава воды при сравнении реальных установок с учетом всех расходов.

Рис. 5.16. Сравнение зависимости стоимости очистки воды методами ионного обмена (ИО), обратного осмоса (ОО) и выпаривания (В) от ее солесодержания при одинаковой производительности

Так, эксплуатационные расходы при обратном осмосе существенно зависят от способа предотвращения выпадения осадков. При применении ингибиторов их количество растет пропорционально содержанию солей жесткости. При умягчении с помощью ионного обмена необходимо учитывать расходы на эту операцию, которые также растут пропорционально содержанию солей жесткости. Кроме того, необходимо учитывать стоимость исходной воды, расход которой при обратном осмосе примерно в 1,5 раза выше, чем при ионном обмене и выпаривании, а также стоимость сброса отходов.

При опреснении морской воды корректно сравнивать энергозатраты на проведение процесса (табл. 5.10) [82, 210]. Отчетливо виден прогресс в совершенствовании дистилляции и обратного осмоса, которые в настоящее время являются основными конкурентами. Ионный обмен в этих условиях не используется.

5.10. Расход энергии на опреснение морской воды

В таблице 5.11 приведено оценочное сравнение методов обессоливания по различным параметрам с использованием трехуровневой шкалы: минимальный – мин, максимальный – макс и средний – ср.

5.11. Оценочное сравнение методов обессоливания

По мнению авторов, в настоящий момент наилучшие экономические, экологические и технологические показатели имеют безреагентные схемы так называемые интегрированные мембранные технологии ИМТ (глава 8), когда для предочистки используется ультрафильтрация, первая стадия обессоливания осуществляется обратным осмосом, а глубокое обессоливание – электродеионизацией (глава 6).

Однако комбинированная схема, когда первая стадия обессоливания осуществляется безреагентным методом – обратным осмосом, а глубокая доочистка – ионным обменом, более привычны проектировщикам и потребителям, и также имеют высокие показатели [129, 196–201, 211– 213]. Такая схема позволяет сократить, по сравнению с «чистым» ионным обменом, расход реагентов и объем солевых стоков примерно в 10 раз при максимальном качестве очистки и высокой надежности оборудования.

При необходимости получения отходов в твердом виде оптимальна комбинация указанных методов с термическим.