способ опреснения природных вод с поэтапным осаждением примесей для их утилизации и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ опреснения природных вод, заключающийся в том, что исходную воду обрабатывают, по крайней мере, одним целевым реагентом, сразу после начала процесса выпадения осадка обработанную воду подают на тангенциальный фильтр, пермеат непрерывно отводят, а концентрат возвращают в емкость для накопления, затем концентрат многократно пропускают через фильтр, по достижении товарного вида концентрат отправляют на утилизацию, при этом пермеат, по крайней мере, еще раз обрабатывают, по крайней мере одним, другим целевым реагентом, после начала процесса выпадения осадка, пропускают через дополнительный фильтр, идентичный первому, непрерывно отводят пермеат, а концентрат подают в другую емкость для накопления концентрата и затем этот концентрат многократно пропускают через дополнительный фильтр, и по достижении товарного вида концентрат отправляют на утилизацию.

2. Установка для опреснения природных вод, содержащая емкости для накопления концентрата, имеющие, по крайней мере, одно средство для подачи в нее реагента и, по крайней мере, два последовательно установленных тангенциальных фильтра с присоединенными к корпусу фильтра подводящими патрубками и патрубками для отвода концентрата и пермеата, при этом первый фильтр циркуляционным трубопроводом соединен с первой емкостью для накопления концентрата, а его патрубок для отвода пермеата соединен с емкостью для накопления концентрата второго фильтра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области опреснения природных вод и может быть использовано, в частности, для опреснения морской воды с осаждением примесей для их утилизации, а также на предприятиях химической, электронной, пищевой и других отраслях промышленности, применяющих мембранные методы опреснения воды.

Известны способ и устройство для очистки воды, включающий подачу обрабатываемой воды из буферного пруда насосом в полость корпуса, в которую одновременно через дозатор подают первый реагент, перемешивание воды и реагента, а затем последующую подачу в корпус другого реагента, перемешивание, отстой и разделение очищенной воды и шлама (см. патент РФ N 2079441, кл. С 02 F 1/52, 1997).

Недостатками названного способа являются большая продолжительность цикла, т. к.,во-первых, отстаивание - длительный процесс, что снижает производительность способа, во-вторых, в способе не предусмотрено качественное разделение шлама и жидкости, вследствие этого много очищенной воды уходит при сливе шлама. В-третьих, в шламе собираются примеси, осажденные разными реагентами, что затрудняет их утилизацию. Устройство для осуществления способа предполагает использование двухкамерного корпуса, такие устройства сложны в изготовлении и обслуживании.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ опреснения природных вод, включающий введение в исходную воду реагентов, перемешивание, отстаивание и отделение осадка, прошедшую предподготовку воду подвергают механическому фильтрованию, подкислению до pH 6.2-6.5 и обратноосмотическому опреснению на аппаратах рулонного или фильтр-прессного типа (см. а.с. СССР N 1682323, кл. С 02 F 1/44, 1991).

Наиболее близким к заявляемому устройству является установка для опреснения морской воды, содержащая два последовательно установленных мембранных фильтра, в которой очистка воды осуществляется в два этапа, на первом из которых осуществляется предочистка, а на втором - окончательная очистка (обессоливание) (см. патент США N 5098575, кл. В 01 D 61/00, 1992).

Недостатками известного способа являются быстрая засоряемость мембран, применение в способе метода обратного осмоса делает конструкцию сложной и громоздкой, что требует больших затрат на обслуживание и больших производственных площадей, в осадке собирается смесь разнородных примесей, что затрудняет их утилизацию. Все указанное повышает себестоимость опресненной воды.

Известная установка также предполагает частую смену мембранных фильтров. Установка громоздка, сложна в обслуживании. В осадке, после опреснения собираются разнородные примеси, что затрудняет их утилизацию. Все указанное повышает себестоимость опресненной воды.

Задачей изобретения является упрощение способа опреснения и конструкции установки, уменьшение габаритов снижение себестоимости очищенной воды, упрощение обслуживания выведение в осадок заранее определенного состава примесей, что позволит продавать осажденные примеси по более высоким ценам, все в целом позволит снизить себестоимость опресненной воды.

Поставленная задача решается тем, что в способе опреснения природных вод, заключающемся в обработке исходной воды, по крайней мере, одним целевым реагентом, сразу после начала процесса выпадения осадка, обработанную воду подают на тангенциальный фильтр, пермеат непрерывно отводят, а концентрат возвращают в емкость для накопления, затем концентрат многократно пропускают через фильтр, по достижении товарного вида концентрат отправляют на утилизацию, при этом пермеат, по крайней мере, еще раз обрабатывают, по крайней мере, одним другим целевым реагентом, после начала процесса выпадения осадка, пропускают через дополнительный фильтр, идентичный первому, непрерывно отводят пермеат, а концентрат подают в другую емкость для накопления концентрата и затем этот концентрат многократно пропускают через дополнительный фильтр, и по достижении товарного вида концентрат отправляют на утилизацию.

В тангенциальном фильтре очищенная жидкость просачивается через поверхность фильтра тангенциально направлению потока очищаемой жидкости, что значительно уменьшает засорение фильтра и его мембраны, если она установлена.

Способ осуществляется в установке для опреснения природных вод, содержащей емкости для накопления концентрата, имеющие, по крайней мере, одно средство для подачи в нее реагента и, по крайней мере, два последовательно установленных тангенциальных фильтра с присоединенными к корпусу фильтра подводящими патрубками и патрубками для отвода концентрата и пермеата, при этом первый фильтр циркуляционным трубопроводом соединен с первой емкостью для накопления концентрата, а его патрубок для отвода пермеата соединен с емкостью для накопления концентрата второго фильтра,

Для решения поставленной задачи был, в частности, использован керамический пластинчатый мембранный тангенциальный фильтр (КПМТФ) того же автора по патенту РФ N 2088318, кл. В 01 D 69/00, 1995. Мембрана этого фильтра формируется в процессе изготовления из материала фильтра.

На чертеже представлена схема установки для опреснения природных вод.

Установка содержит емкость для накопления концентрата 1, имеющую средство для подачи в нее реагента, выполненное, например, в виде воронки 2, по крайней мере, два последовательно установленных тангенциальных фильтра 3 и 4, установленную между ними накопительную емкость 5, циркуляционный трубопровод 6, соединяющий фильтр 3 с емкостью 1, и циркуляционный трубопровод 7, соединяющий фильтр 4 с емкостью 5. К корпусу первого фильтра присоединен подводящий патрубок 8 и патрубки 9 и 10 соответственно для отвода концентрата и пермеата. Патрубок 10 для отвода пермеата первого фильтра присоединен посредством трубопровода 11 к емкости 5 второго фильтра. Емкость 5 имеет воронку 12 для подачи в нее реагента. Насосы 13 и 14 служат для подачи соответственно в первый и второй фильтры обработанную воду из емкостей 1 и 5. Трубопровод 15 предназначен для отвода пермеата из второго фильтра потребителю или на следующую емкость для накопления концентрата. Фильтров и емкостей для накопления концентрата установка может иметь максимальное количество, равное количеству примесей в воде.

Пример осуществления способа раскрывается в описании работы установки.

Исходную, например, морскую воду подают в емкость для накопления концентрата, одновременно туда же подают через воронку 2 выбранный для первого этапа опреснения целевой реагент. Сразу после начала выпадения осадка обработанную воду подают по трубопроводу через патрубок 8 в первый фильтр 3. Воду, прошедшую через стенки фильтра (пермеат), непрерывно отводят, а остальную (концентрат) через патрубок 9 и трубопровод 6 возвращают в емкость 1. Этот процесс повторяют многократно до тех пор, пока концентрат в емкости 1 станет годным для утилизации. Пермеат по патрубку 10 и трубопроводу 11 подают в емкость 5, в которую одновременно подают второй целевой реагент через воронку 12. После начала выпадения осадка в емкости 5, обработанную воду подают на второй фильтр и повторяют на втором фильтре все описанное выше.

В табл.1 приведен усредненный состав морской воды.

Как видно из таблицы, морская вода содержит много полезных минералов с большой концентрацией. Это группа галогенов (Cl, Br, J), группа щелочных металлов (Na, К), группа щелочноземельных металлов (Mg, Ca), группа сульфатов, сульфитов. Целесообразно, при опреснении морской воды, вывести в осадок и отфильтровать примеси хотя бы по группам. Подбирая состав реагентов в соответствии с составом очищаемой воды, можно добиться того, чтобы вводимый реагент не загрязнял дополнительно очищаемую воду, а выпадал в осадок, химически связанный с выводимыми примесями. Это повысит стоимость отходов и соответственно снизит себестоимость опресненной воды. Порядок выведения примесей, как вариант по группам, можно осуществить в следующей последовательности: сначала группу щелочноземельных металлов, затем группу сульфатов и сульфитов, затем группу галогенов и в конце группу щелочноземельных металлов.

В табл. 2 приведен примерный режим выведения в осадок примесей морской воды.

Было установлено, что применение поэтапного способа опреснения морской воды существенно упрощает конструкцию устройства, уменьшает габариты, упрощает обслуживание, повышает стоимость выведенных примесей, снижает себестоимость опресненной воды. Расход электроэнергии на каждом этапе опреснения не превышает 0,2 кВтч/м³ отфильтрованной воды.