Установка для одержання освітленої води з використанням ультрафільтрації

Установка для одержання освітленої води з використанням ультрафільтрації, яка включає засіб для забору і подачі вихідної води, пристрій для флокуляції і освітлення, яка відрізняється тим, що як пристрій для освітлення води використову Корисна модель відноситься до галузі обробки води і стоків з використанням ультрафільтрації і може бути використана в ХІМІЧНІЙ та інших галузях промисловості для одержання освітленої води для підживлення водозворотних циклів аміачного виробництва та інших відповідальних технологічних циклів Однією З актуальних проблем донецького регіону є з одного боку - наявність великої КІЛЬКОСТІ засолених шахтних вод, які необхідно опрісняти, а з іншого боку, недостача прісної води в каналі 'Сіверський Донець-Донбас' Авторам відома установка для одержання освітленої води, що містить освітлювач із пристроєм для вапнування і коагуляції, з'єднаний послідовно з механічним фільтром Вода надходить в освітлювач, проходить через повітровідокремлювач і потім по опускній трубі через тангенціально спрямований сопловий пристрій, попадає в нижню частину освітлювача-змішувача Туди ж уводяться реагенти вапняне молоко і коагулянт Основне призначення вапнування - зниження бікарбонатній лужності води Одночасно з цим зменшуються твердість, солевміст, концентрації глибокодисперсних домішок, з'єднань заліза і кремнієвої кислоти Зниження бікарбонатної лужності виробляється гашеним вапном Са(ОН)2, що подається у воду у вигляді суспензії (вапняного молока) Трохи вище змішувача уводиться флокулянт У процесі перемішування в змішувачі реагенти взаємодіють із домішками води й утвориться тверда фаза Ущільнений шлам виводиться з освітлювача із продувною водою, а освітлена вода направляється в розподільний пристрій, а потім у проміжний бак [1 ють ультрафільтраційну установку, підключену після сітчастих передфільтрів з розміром пор 200мкм, між ними до трубопроводу подачі води підключена ЛІНІЯ подачі флокулянта, до ЛІНІ і подачі освітленої води з ультрафільтраційної установки підключені лінії подачі мийних кислих і лужних розчинів, ультрафільтраційна установка з єднана ЛІНІЄЮ видачі пермеату із споживачем, наприклад зі зворотноосмотичною установкою, що знесолює, а ЛІНІЄЮ відводу концентрату із фізико-хімічним очищенням Л С Стерман, В П Покровський , ФІЗИЧНІ І ХІМІЧНІ методи обробки води на ТЕС, М , Энергоиздат, 1991р с 53-68] Недоліками відомої установки одержання освітленої води є низька ефективність очищення У процесі освітлення і знебарвлення вода не цілком очищається від зважених речовин і мікробіологічних забруднень Ступінь знезаражування не перевищує 98-99% До недоліків також відносяться обмеженість або неможливість використання природних вод з високою мінералізацією Велика КІЛЬКІСТЬ водоростей, органічних компонентів і інших осадових речовин призводить до блокування фільтрів у процесі роботи установки Значні витрати ХІМІЧНИХ реагентів і утворення великого обсягу стічних вод негативно позначається на навколишнім середовищі Одночасно зі збільшенням витрат реагентів збільшуються і питомі витрати на власні потреби води, пари й електроенергії У СВІТЛІ зазначених вище недоліків великий інтерес являє собою установка для знесолення води із застосуванням безреагентної, мембранної, ультрафільтраційної установки Ультрафільтраційні установки використовують для обробки природних і стічних вод Зокрема, ультрафільтрацією заміняють коагуляцію і фільтрацію, освітлювання води Останнім часом ультрафільтраційні установки, як елементи комплексного очищення води широко використовують для зневоднювання ВІДХОДІВ, ЩО утворюються під час очищення води біологічними методами (активний мул, мікроорганізми-деструктори), а також під час зневоднювання шламів-коагулянтів, що утворюються внаслідок очищення води продуктами пдро со о 7744 лізу солей багатозарядних металів Авторам ВІДОМІ технічні рішення, коли ультрафільтрацію використовують при розподілі переважно відпрацьованих водомасляних емульсій, у нафтохімічній промисловості [2 Патент Роси №2050178, B01D65/06, опубл 20 12 95, бюл №35], при очищенні стічних вод текстильної і трикотажної промисловості [3 заявка РФ №5024225/26, C02F1/44, B01D61/00 опубл 10 10 1996р ] В даний час на окремих ХІМІЧНИХ підприємствах і виробництвах галузі вже накопичений позитивний досвід у здійсненні цього напрямку Однак вітчизняний досвід розвитку цього важливого напрямку на хімічних виробництвах вивчений недостатньо, рідко застосовується на практиці та не знайшов промислового застосування при ПІДГОТОВЦІ живильної води для систем паротворення в аміачному виробництві Ультрафільтрація дотепер не застосовувалася при ПІДГОТОВЦІ освітленої води для харчування водозворотних циклів аміачного виробництва Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є установка одержання освітленої води для живлення водозворотних циклів аміачного виробництва, що містить засіб для забору і подачі вихідної води, освітлювач із пристроєм для вапнування, коагуляції і флокуляції, механічний фільтр і установку знесолення води [4 Тимчасовий технологічний регламент «Установка термічної обробки стоків і води / установка водопідготовки/ ВАТ «Концерн Стирол», м Горлівка, 1985р,сЮ-12] Для потреб водопідготовки на ВАТ «Концерн Стирол» використовували дефіцитну річкову воду з каналу «Сіверський Донець-Донбас», застосовували реагентну установку освітлення води із застосуванням спеціальних ХІМІЧНИХ речовин, процес осадження здійснювали у освітлювачі, куди подавали оброблювану воду і розчини реагентів, вапняне молоко Са(ОН)2 і сірчанокисле залізо FeSC>4, поліакриламід, соду №гСОз При вапнуванні видаляють з води зв'язану і вільну вуглекислоту, знижують лужність сухого залишку з одночасним зм'якшенням вихідної води При спільному вапнуванні з коагуляцією Са(ОН)2 і FeSC>4 видаляють природні механічні домішки і органічні забруднення і з'єднання заліза, що знаходяться в колоїдному і мілко - дисперсійному стані, за рахунок різнойменних зарядів часток і хлоп'я, що утворяться Одержують освітлену воду з номінальною твердістю 1 (Змг-екв/м) Для інтенсифікації процесу коагуляції передбачається уведення флокулянта - розчину погиакриламіду Шлам, який випав у освітлювачі, видаляють періодичним продуванням Остаточне освітлювання води здійснюють на механічних фільтрах і далі воду направляють на наступну стадію обробки - нанофільтрацію і зворотний осмос Недоліками відомої установки є - низька ефективність процесу очищення, вміст зважених речовин після очистки складає 2-5мг/л, не цілком затримуються мікробіологічні забруднення, які містяться у ВИХІДНІЙ ВОДІ , - низька економічність через велику витрату пари при попередньому підігріві води до t=35°C у теплообмінниках перед освітлювачами, - утворення шламу у виді Са(СО)з, Мд(ОН)г, який утворюється у освітлювачах при використанні вапна у поєднанні з коагулянтами або флокулянтами, призводить до великої витрати води, значним витратам і втратам тепла при продуванні котлів, - застосування великої КІЛЬКОСТІ реагентів, використовуваних при очищенні води в освітлювачах, звідси велике скидання солей у водосховища концерну з регенераційними стоками Na- катюнітових фільтрів в об'ємі 120-180т солей NaCI на місяць, - низька надійність, тому що вода після очищення не має стабільних властивостей і утворює кристали шламу на обладнанні і механічних фільтрах, - низький термін служби механічних фільтрів через забруднення фільтруючих елементів, - велика витрата миючих засобів для регенерації механічних фільтрів, - технічні труднощі досягнення необхідної якості зм'якшеної води з використанням освітлювачів і механічних фільтрів, термін служби патронних фільтрів на нанофільтраційних машинах і зворотному осмосі В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою для одержання освітленої води з використанням ультрафільтрації для живлення водозворотних циклів аміачного виробництва, здатного знесолить високо мінералізовані біологічно очищені СТІЧНІ води ХІМІЧНОГО виробництва, зливові стоки, шахтні води та ІНШІ СТОКИ або їх суміші, створивши при цьому замкнуту систему водоспоживання, яка виключає забір річкової води, використовуючи для очищення води від домішок безреагентну, ультрафільтраційну установку, досягаючи повного вилучення у ВИХІДНІЙ воді мікробіологічних забруднень, зважених часток, забезпечуючи якість води, придатну для надійної та ефективної роботи нанофільтраційних і зворотноосмотичних установок, що використовуються в схемах водопідготовки концерну Поставлена задача вирішується тим, що, в установці для одержання освітленої води з використанням ультрафільтрації для живлення водозворотних циклів аміачного виробництва, що містить засіб для забору і подачі вихідної води, пристрій для флокуляції і освітлювання, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, як установку освітлення води використовують ультрафільтраційну установку, підключену після сітчастих передфільтрів с розмірами пір 200мкм, між ними до трубопроводу подачі вихідної води підключена ЛІНІЯ подачі флокулянта, до лінії видачі освітленої води з ультрафільтраційноі установки підключено лінії подачі миючих кислих і лужних розчинів, ультрафільтраційна установка з'єднана ЛІНІЄЮ видачі пермеата із споживачем, наприклад, зі зворотноосмотичною установкою, що знесолює, а ЛІНІЄЮ відводу концентрату із фізико-хімічним очищенням Використання заявленої установки дозволить створити замкнену систему водного господарства, запобігти забруднення навколишнього середовища, вирішити наступні важливі задачі, що мають не тільки водоохоронне, але і народногосподарське значення 7744 - різко скоротити промислове споживання свіжої річкової води і використовувати її тільки для хазяйновито - питних цілей і заповнення втрат в оборотних системах, що здобуває особливо важливого значення для тих районів, де випробується дефіцит у прісній воді; - істотно знизити втрати цінної сировини і матеріалів зі стічними водами, захистити водні об'єкти від забруднення і засолення. На сьогодні мембранні установки ультрафільтрації в умовах дефіциту водних ресурсів є найбільш кращими для водопідготовок в частині техніко-економічних показників. Застосування заявленої установки з використанням ультрафільтрації в схемах водопідготовки дозволить використовувати мінералізовані стічні води: біологічно очищені стічні води хімічного виробництва, шахтні води, зливові, дренажні та інші води, або їх суміш без забору річкової води по замкненій схемі водоспоживання. Ультрафільтраційні установки розподілу використовують на стадії попереднього очищення води замість традиційних схем вапнування з коагулюванням і подальшим доочищенням води на механічних фільтрах. Ультрафільтраційні мембрани стосовно до усіх видів технічної води на ВАТ «Концерн Стирол» можуть працювати у діапазоні 90-ь95% вилучення «Концерн Стирол» можуть працювати у діапазоні 90-^95% вилучення очищеної води із 100% затриманням всіх мікробіологічних забруднень у воді і 100% затриманням зважених речовин. Ультрафільтрація є одним з найефективніших і багатофункціональних установок попереднього очищення води перед її подачею на зворотноосмотичне опріснення і очищення. Процес ультрафільтрації виявляється достатнім для одержання освітленої води необхідних кондицій для ROмашин, оскільки у фільтраті практично відсутні зважені частки, мікроорганізми, емульговані речовини, а також органічні сполуки. Впровадження заявленої установки дозволить створити сучасний комплекс очищення води за схемою: ультрафільтрація, нанофільтрація і зворотний осмос. Використання ультрафільтраційного розподілу в промисловій установці і системі очищення стічних вод обумовлено такими перевагами: - зниженням витрат тепла, тому що цей процес здійснюють при температурі навколишнього середовища, відпадає необхідність підігріву води перед освітлювачами, ультрафільтраційні мембрани можуть працювати навіть при температурі вихідної води 5°С; - високою ефективністю поділу, тому що повністю затримуються усі мікробіологічні і механічні забруднення, що утримуються у вихідній воді, знижується вміст заліза; - підвищенням економічності, тому що виключають витрату пари і втрати тепла при продувках котлів за рахунок припинення утворення шламу у вигляді Са(СО)з, Мд(ОН)2 в освітлювачах при використанні вапна у поєднанні з коагулянтами або флокулянтами; - заміною неефективного обладнання освітлювачів і механічних фільтрів на більш ефективне безреагентне баромембранне; - зниженням собівартості продукції за рахунок припинення застосування хімічних реагентів, які використовуються при очищенні води в освітлювачах; - кристалів шламу на обладнанні і фільтрах тонкого очищення установок нанофільтрації і зворотного осмосу, що збільшує термін їхньої служби, скорочує витрату миючих засобів; - збільшенням міжпромивного періоду за рахунок зменшення забруднення мембран; - можливістю створення рециклу виділених речовин і води, що дозволить виключити забирання річкової води для потреб концерну; - скороченням кількості стічних вод, і шламів, які скидаються у водосховища ВАТ «Концерн Стирол» із регенераційними стоками Na-катіонітових фільтрів; - спрощенням роботи обслуговуючого персоналу, тому що робота установки повністю автоматизована. Підключення до трубопроводу подачі вихідної води після передфільтрів лінії подачі флокулянта, у якості якого використовують оптимально підібране хлористе залізо 14% FeCb, дозволить попередньо обробити вихідну воду, організувати стабільний процес ультрафільтрації і забезпечити надійний і ефективний режим роботи мембранам зворотного осмосу без випадання на них осаду, зі збільшенням міжпромивного періоду. Попередня фільтрація вихідної води через сітчастий фільтр із розмірами пір 200мкм дозволить видалити грубі зависі, окалини, водорості із вихідної води, уникнути блокування роботи ультрафільтраційної установки. На мал.1 представлена принципова схема установки. Установка для одержання освітленої води з'єднана трубопроводом подачі вихідної води 1 і засобом її забору 2 з водним об'єктом підприємства 3, у який надходять біологічно очищені стічні води хімічного виробництва, зливові стоки, шахтні стічні води, дренажні і господарсько-побутові стоки населення й організацій, що сусідять, і інші стоки або їхня суміш зі змістом зважених речовин до 50мг/л, змістом заліза 3-4мг/л, з загальною твердістю до ЗОмг-єкв/л. Установка містить у собі сітчастий передфільтр 4, бак запасу вихідної води 5, відцентровий насос вихідної води 6, пристрій для освітлювання води, що представляє собою установку ультрафільтрації 7, що складає з мембранних фільтруючих елементів, з'єднану лінією видачі проясненої води 8 з баком її запасу 9. Установка для одержання проясненої води містить також пристрій для флокуляції, що складає з бака запасу флокулянта 10, його насоса дозатора 11, лінії подачі флокулянта 12, підключеної після передфільтрів 4 до напірного трубопроводу подачі вихідної води 1 між насосом 6 і установкою ультрафільтрації 7. Для промивання мембранних фільтруючих елементів передбачені баки запасу кислоти 13 і лугу 14, їхні насоси дозатори 15 і 16, лінії подачі миючого кислого розчину 17 і лужного розчину 18, підключені до лінії 8, насос для зворотної подачі проясненої води 19 на промивання мембран. Бак запасу проясненої води 9, з'єднаний зі зворотноо 7744 смотичною установкою 20. Концентрат из ультрафільтраціонної установки 7 удаляют по линии отвода концентрата 21. Установка для одержання проясненої води працює у такий спосіб. Вихідна вода являє собою суміш біологічно очищених стічних вод хімічного виробництва, зливові стоки, шахтні стічні води, дренажні і господарсько-побутові стоки населення й організацій, що сусідять, і інші стоки або їхня суміш зі змістом зважених речовин до 50мг/л, змістом заліза 3-4мг/л, із загальною твердістю до ЗОмг-єкв/л. Зазначені води збирають у водоймище 3. Якісний склад вихідної води приведений у таблиці 1. Вихідну неочищену воду з водоймища 3 забирають за допомогою засобу забору 2 (н-р, насосної станції) і по напірному трубопроводі 1 подають на сітчастий передфільтр 4 з розмірами пір 200мкм, у якому видаляють з води грубі суспензії, окалини, водорості, осадові речовини. Попередньо профільтровану воду збирають у бак вихідної води 5, з нього воду подають циркуляційним насосом 6 на установку ультрафільтрації 7 для освітлювання. Якщо використовувався флокулянт, розчин флокулянта: 14% FeCle з бака запасу 10 по лінія подачі флокулянта 12 впорскують за допомогою дозуючого насоса 11 у вихідну воду. Вода, пройшовши через мембрани ультрафільтраційної установки 7, досягає повного видалення з вихідної води мікробіологічних забруднень, зважених часток, розділяючи в процесі очищення на два потоки: пермеат (прояснену воду) і концентрат. Прояснена вода по лінії 8 надходить у бак запасу 9 і далі подають споживачам: на установку зворотного осмосу 20 для одержання часткову демінералізованої води и/или глибоко деминерализованной води. Частина проясненої води використовують для систематичних промивань і хімічних очищень. Концентрат по лінією відводу концентрату 21 скидають у відстійник і далі в ставок на БХО для фізико-хімічного очищення, відкіля насосною станцією подається на концерн для повторного використання. Цикл по воді замикається. При зниженні продуктивності ультрафільтраційної установки роблять промивання мембран кислотою, лугом шляхом зняття тиску і рециркуляції вихідного розчину з подальшою обробкою миючими розчинами, що дає можливість цілком відновити продуктивність мембрани. Для цього подають насосом-дозатором 15 кислоту із бака запасу 13, і луг із бака запасу 14 насосом дозатором лугу 16. Пермеат на промивання подається насосом 19. Періодичність регенерації мембран залежить від ступеню забруднення стічних вод. Відпрацьований миючий розчин, що містить ПАВ, направляють назад у ємність із забрудненою стічною водою, яка підлягає ультрафільтраційному очищенню. У процесі експлуатації установки були випробувані варіанти її роботи в залежності від застосування різних флокулянтів, таких як Fe2(SO4)3, FeCI3, AI2(SO4b- Робочі параметри фільтрації із флокуляцією наведені в таблиці 2. Якість неочищеної води і її попередня обробка перед ультрафільтрацією відіграють вирішальну роль. Ультрафільтрація води без якогось флокулянта може 8 відбуватись тільки разом з частим, хімічним, зворотним промиванням (