Мембранные технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Алматинский Университет Энергетики и Связи

Кафедра «Тепловых энергетических установок»

ОТЧЁТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ

Выполнил: Кумакова Г. Группа: ПТЭ-09-2

Руководитель практики от предприятия: Предко Е.Ю.

Руководитель практики от университета: Идрисова К.С.

Алматы 2013

Содержание

Введение

1. О компании

2. Технология и производство

3. Установка электролизная «МТ-400»

4. Гибридные технологии

5. Фильтры натрий-катионитовые Заключение

Список используемой литературы

Введение

На территории Казахстана насчитывается 39 тыс. рек и временных водотоков, порядка 48 тыс. озер с общей площадью водной поверхности 45 тыс. кв. км. На юге и востоке республики находятся пояса ледников с общим запасом воды 95 куб. км, что сопоставимо с величиной годового стока всех рек страны. Удельная водообеспеченность Республики Казахстан - 37 тыс. куб. м или более 6 тыс. куб. на одного чел. в год. Атмосферные осадки незначительны, за исключением горных регионов. В целом запасы пресной воды в стране составляют 539 куб. км, в том числе в озерах - 190, водохранилищах - 95, стоках рек - 101, подземных водах - 95, ледниках - 58.

В маловодные годы уровень водообеспечения составляет 60% от требуемого объема, а по отдельным регионам - 5-10 %. Износ водопроводящих сетей является причиной потери воды при транспортировке, объемы потерь достигают 21%, а по некоторым оценкам - 40% от потребления. В Казахстане на долю орошаемого земледелия приходится до 75% от всего забора воды.

Внимание к водообеспеченности в стране всегда было особенным. Казахстан производил 50% всего опреснительного оборудования, производимого на территории бывшего СССР. В настоящее время эту работу продолжает выполнять ТОО "Мембранные технологии С.А.". Эта компания является ведущим казахстанским производителем оборудования для очистки, опреснения и обеззараживания воды. Компания поставляет оборудование для очистки воды различной производительности как казахстанским предприятиям, так и фирмам из стран ближнего и дальнего зарубежья: России, Литвы, Латвии, Южной Кореи, Бразилии, Омана. Только за последнее десятилетие предприятие смонтировало и ввело в стране более 250 локальных станций очистки воды в контейнерном исполнении с использованием мембранных технологий - электродиализа и обратного осмоса. Эти станции предназначены для очистки воды в отдаленных районах из источников с различной степенью загрязнения, характеризуются высокой степенью надежности и просты в эксплуатации. Важным направлением деятельности является разработка и производство систем очистки промышленных сточных вод с применением реагентных и электрохимических технологий. В настоящее время предприятие выпускает промышленные установки для получения глубокообессоленной воды по безреагентной технологии.

1. О компании

ТОО «Мембранные технологии С.А.» создана в 1996г. на базе Академии Наук Каз. ССР.

В состав компании вошли сотрудники, имеющие более чем 30-летний опыт работ по созданию и внедрению оборудования для очистки воды в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. На сегодняшний день компания насчитывает более 45 сотрудников.

На сегодняшний день компания «Мембранные технологии, С.А.» является ведущим отечественным производителем опреснительной техники и сопутствующего ей оборудования.

Компания "Мембранные технологии, СА" поставляет оборудование для очистки воды различной производительности и разного технологического назначения, как для казахстанских предприятий, так и для фирм из стран ближнего и дальнего зарубежья: России, Литвы, Латвии, Южной Кореи, Бразилии, Омана и др.

В настоящее время компания участвует в реализации Республиканской программы «Питьевая вода» и производит для этих целей локальные станции очистки воды в контейнерном исполнении с использованием мембранных технологий - электродиализа и обратного осмоса. Эти станции предназначены для очистки воды в отдаленных районах из источников с различной степенью загрязнения. Станции очистки воды характеризуются высокой степенью надежности и просты в эксплуатации. Конструкции и технологические схемы станций защищены охранными документами Республики Казахстан.

Только за 2001-2007 годы компания смонтировала и ввела в эксплуатацию более 220 локальных станций очистки воды различной производительности в пунктах Павлодарской, Акмолинской, Северо-Казахстанской, Костанайской, Южно-Казахстанской, Атырауской и Мангистауской областей.

В настоящее время ТОО «Мембранные технологии» разработало, смонтировало и вводит в эксплуатацию станцию очистки воды в г.Щучинске производительностью 8000м3/сутки. В технологической схеме станции, не имеющей аналогов в СНГ, использовано самое современное оборудование и собственные разработки фирмы.

ТОО «Мембранные технологии, С.А.» принимает участие в крупномасштабных проектах по модернизации станций водоподготовки производительностью от 30 до 100 тысяч м3 в сутки для областных центров Казахстана.

Компания на протяжении ряда лет успешно сотрудничает с ведущими учеными Франции, Германии и России в международных научно-исследовательских проектах.

ТОО «Мембранные технологии, С.А.» имеет международные призы, полученные в Женеве 2001г .и 2004г., Лондоне 2005г. и Париже 2006г.

В 2005 году в г.Астане на Республиканском конкурсе в области изобретательства ТОО «Мембранные технологии, С.А.» завоевало приз «Шапагат» за лучшее изобретение года.

ТОО Мембранные технологии,С.А. предлагает полный набор услуг с учетом конкретных потребностей каждого заказчика,включающий разработку,проектирование и производство оборудования для очистки воды,а также монтаж, накладку,обучение персонала заказчика и техническое обслуживание в течение всего периода эксплуатации оборудования.

ТОО Мембранные технологии, С.А. предлагают:

-Производство и изготовление оборудования для очистки воды.

- получение воды питьевого качества

- получение глубокообессоленной воды

- получение воды для котельных и бройлерных

- создание систем очистки с замкнутымводооборотом

- изготовление оборудования по очистки воды, монтаж, пусконаладка и сервисное обслуживание

- широкий диапазон производительности

- изготовление локальных станций очистки воды в контейнерном исполнении.

Преимущества выпускаемого оборудования:

- минимальные капитальные и эксплуатационные затраты;

- простота в обслуживании и надежность в эксплуатации;

- изготовление установок любой конфигурации;

- высокая степень автоматизации;

Фирма - признанный лидер в области передовых технологий и инновационных проектов.

2. Технология и производство

Ультрафильтрация

Ультрафильтрационные системы применяются для получения питьевой воды из поверхностных источников, а также для очистки производственных сточных вод. УФ-мембрана задерживает взвешенные вещества, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы, удаляет мутность. Ультрафильтрация заменяет процессы отстаивания и микрофильтрацию. Степень удаления вирусов составляет до 90%. В отличие от обратного осмоса ультрафильтрация не изменяет минеральный состав воды.

Основным преимуществом ультрафильтрации является то, что качество очищенной воды остается стабильно высоким практически независимо от качества исходной воды.

Преимущества ультрафильтрации перед другими методами очистки:

эффективная фильтрация воды при низком рабочем давлении 1 - 2 бар;

полная автоматизация процесса;

полное удаление взвешенных веществ;

дезинфекция (удаление 90% бактерий и вирусов);

эффективное удаление коллоидных и органических веществ;

ультратонкая очистка воды (степень фильтрации 0,01 микрон).

Недостатки:

большое количество химических промывок;

высокая стоимость ультрафильтрационных модулей при относительно малом сроке службы.

Обратный осмос

Обратный осмос является процессом разделения водных растворов путем их фильтрования через полупроницаемые мембраны под действием давления выше осмотического. Этот метод имеет существенные преимущества перед другими способами опреснения: меньшие энергозатраты, простота в изготовлении, монтаже и эксплуатации установок, их малые габариты и т.д.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически обессоленная вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону.

Таким образом, пресная вода с исходным солесодержанием 3000 мг/л и более может быть обессолена на одной ступени обратного осмоса до 10-200 мг/л.

При опреснении морской воды применяют высокоселективные мембраны с рабочим давлением 40-60 бар. Удельная производительность мембран обратного осмоса и выход пермеата в этих процессах ниже и, соответственно, они требуют больших энергозатрат.

Широкое распространение в процессах обратного осмоса получили композитные полиамидные мембраны рулонного типа и ацетат-целлюлозные мембраны.

Для опреснения слабоминерализованной воды применяют нанофильтрацию, где используют мембранные элементы с меньшей селективностью (50 - 80%).

Корпуса для укладки мембранных элементов изготавливаются из эпоксидной смолы и стекловолокна, а также из нержавеющей стали.

Электродиализ

Электродиализ представляет собой процесс деминерализации воды и других жидкостей, содержащих примеси в ионной форме, с помощью постоянного электрического поля и селективных ионообменных мембран. В постоянном электрическом поле ионы солей получают направленное движение согласно ориентации поля. При этом соблюдается принцип электронейтральности раствора в любой его точке. Ионообменные мембраны, представляющие собой пленки полимера, имеют фиксированные ионогенные группы, удерживающие и обменивающие ионы (противоионы). Мембраны в растворах электролитов свободны от электронной проводимости, т.е. функционируют не как биполярные электроды, а как чисто электролитные проводники.

Принцип многокамерного электродиализа заключается в размещении между парой электродов пакета чередующихся катионитовых и анионитовых мембран, разделенных сепараторами. В сформированных таким образом камерах протекают опресняемый и концентрируемый растворы. Процесс переноса в такой системе многократно повторяется, что позволяет существенно уменьшить относительные потери энергии на электродах. Применение принципа многокамерного электродиализа сделало возможным создание компактных электродиализаторов с большой поверхностью мембран.

В электродиализном процессе большое значение имеют эффективность и качество используемых мембран. Ионообменная мембрана кроме химической устойчивости, механической прочности и стабильности размеров, должны иметь высокую селективность, хорошую электропроводность, малую скорость обратной диффузии и низкую осмотическую проницаемость в рабочем диапазоне составов и концентраций растворов.

Основной проблемой в электродиализном опреснении является возможность выпадения осадков солей жесткости в камерах аппарата, вследствие чего увеличивается электрическое и гидравлическое сопротивление, ухудшается равномерность распределения растворов по камерам и внутри камер. Для борьбы с межмембранными солевыми отложениями применяют следующие технологические приемы:

поддержание концентраций осадкообразующих компонентов в растворах ниже точки насыщения,

регулировка рН тракта концентрата его подкислением,

удаление образовавшихся отложений изменением полярности электродов,

пульсации реверсированного тока для изменения профилей концентраций в диффузионных слоях,

удаление осадкообразующих компонентов из исходной воды,

добавка ингибирующих агентов.

Промышленное применение метод электродиализа получил для опреснения соленых вод и концентрирования морской воды с целью извлечения из нее поваренной соли и других химических продуктов. В последние годы интенсивно изучается возможность применения электродиализа для разделения водных растворов при переработке промышленных сточных вод, с получением обессоленной чистой воды и концентрированных солей в сбросных рассолах.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Ультрафиолетовым называется электромагнитное излучение с длиной волны от 10 до 400 нм. Наибольшим бактерицидным действием обладает электромагнитное излучение в диапазоне 200-350 нм с максимальным проявлением в области 260±10 нм. Действие ультрафиолетового излучения вызывает нарушения в структуре клеточных стенок микроорганизмов, что приводит к их гибели.

Уф-стерилизатор представляет собой металлический корпус, внутри которого находится бактерицидная лампа. Она, в свою очередь, помещается в защитную кварцевую трубку. Вода омывает кварцевую трубку, обрабатывается ультрафиолетом и, соответственно, обеззараживается.

Достоинства

УФ-лучи уничтожают не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии

физико-химический состав обрабатываемой воды не изменяется

отсутствие ограничения по верхнему пределу дозы облучения

отсутствие вторичных продуктов

Недостатки

падение эффективности при обработке недостаточно осветленной воды (мутность, цветность)

необходима периодическая очистка системы при обработке мутной и жесткой воды

существует возможность вторичного заражения воды в системе трубопроводов (отсутствие длительного бактерицидного воздействия).

Озонирование

ультрафикационный очистка вода озонирование

Озонирование - один из перспективных методов обеззараживания питьевой воды. При высокой степени обеззараживания озонирование обеспечивает ее наилучшими органолептическими показателями при отсутствии токсичных и канцерогенных продуктов в очищенной воде. Озонирование позволяет достигнуть обесцвечивания воды, окисления в ней железа и марганца, устранения привкуса, запаха. Механизм бактерицидного действия озона заключается в проникновении внутрь клетки микроорганизмов и окислении жизненно важных биологически активных соединений (белки, ферменты, ДНК, РНК). При повышенном бактериальном загрязнении водоисточника или при наличии в нем патогенных микроорганизмов, энтеровирусов и цист лямблий, устойчивых к действию традиционного хлорирования, озон особенно эффективен.

Достоинства

в воду не вносятся химические реагенты, продуктом восстановления озона является кислород.

Недостатки

отсутствие пролонгированного действия

технически сложное, дорогостоящее оборудование, требует больших расходов электроэнергии, необходимость в высококвалифицированном обслуживании.

возможно образование побочных токсичных продуктов - альдегиды, кетоны и другие соединения

Хлорирование гипохлоритом натрия



Гипохлорит натрия (ГПХН) на сегодняшний день является одним из лучших и безопасных реагентов-обеззараживателей. Гипохлорит-ион имеет сильную антибактериальную активность. Это средство убивает микроорганизмы очень быстро и при достаточно низких концентрациях, поскольку разложение ГПХН сопровождается образованием ряда активных частиц (радикалов), в частности, синглетного кислорода, обладающего высоким биоцидным действием. Образующиеся при распаде ГПХН частицы (радикалы) способствуют уничтожению микроорганизмов, разрушая окружающую их биопленку. Существуют несколько видов раствора гипохлорита натрия: концентрированный раствор ГПХН (120 -190 г/л по активному хлору), полученный промышленным способом и раствор ГПХН (0,6-0,9 %), полученный электролизом раствора поваренной соли на месте потребления.

Достоинства

простота и безопасность проведения процесса хлорирования

содержание остаточного хлора в воде (0,3-0,5 мг/л) обеспечивает длительный бактерицидный эффект

высокая эффективность бактерицидного воздействия на микроорганизмы

экологическая безопасность

по эффективности окислительно-обеззараживающего, дезинфицирующего действия раствор гипохлорита натрия равноценен действию хлора, а по требованиям безопасности существенно ниже.

Напорные фильтры

Напорные засыпные фильтры с автоматической промывкой предназначены для очистки больших объемов воды. К данному типу регенерируемых фильтров для воды относятся, прежде всего, ионообменные фильтры, фильтры, предназначение для тонкой фильтрации от взвешенных частиц, от окисленного железа, марганца, сероводорода, органики, тяжелых металлов и т.д.

В качестве фильтрующего материала в напорных фильтрах, в зависимости от назначения, используются различные засыпки, например: МЖФ, Birm, Titansorb, Filtersorb, Macrolite, Zeosorb, активированные угли, ионообменные смолы и т.д..

Фильтр представляет собой напорный корпус с установленными внутри верхней и нижней распределительными системами. Корпус изготавливается из полиэтилена, армированного стекловолокном, нержавеющей стали или углеродистой стали со специальным антикоррозионным покрытием. Нижняя распределительная система может быть выполнена в виде различных конструкций («звездочек», «снежинок» и т.п.), собранных из щелевых отводов (лучей) или представлять собой «ложное дно» с установленными в нем щелевыми фильтрующими колпачками; верхняя распределительная система, как правило, представляет собой щелевую лучевую конструкцию, диффузор или воронку, направленную вертикально вверх. Внутри корпуса, поверх нижней распределительной системы, размещается поддерживающий слой гравия и собственно фильтрующий материал, способный удалять из воды те или иные примеси. Основными преимуществами фильтров с зернистой загрузкой являются высокая грязеемкость и возможность длительной эксплуатации без замены -- за счет проведения периодической регенерации фильтрующей среды. Регенерация фильтров осуществляется за счет взрыхляющей промывки загрузки потоком воды или водо-воздушной смеси в обратном направлении. ( при осветлении, обезжелезивании). Некоторые загрузки: например, ионообменные смолы, требуют регенерации специальными химическим веществами.

Картриджные фильтры

Картриджные фильтры бывают различных размеров, в зависимости от требуемой производительности. Специальные картриджные фильтры можно применять для удаления железа, умягчения воды, очистки воды от хлора и др.

Картриджные фильтры применяются как для бытовых нужд, так и для различных процессов промышленной водоподготовки.

Мешочные фильтры

Мешочные фильтры предназначены для очистки жидкостей (в том числе агрессивных) от механических примесей. Фильтрация осуществляется на поверхности модуля мешочного типа с различным рейтингом фильтрации (1, 3, 5, 10, 25, 50, 100 мкм). Используются для очистки горячей и холодной воды, солевых растворов и др.

Корпуса фильтров изготавливаются из нержавеющей стали или высокопрочного полимера. Фильтрующие мешки изготавливаются из полипропилена (на холодную воду) и полиэстера (на холодную и горячую воду) и могут быть использованы многократно. Преимуществом фильтра является низкая стоимость сменного фильтрующего элемента. В отличии от картриджей механической очистки, его стоимость в 4-6 раз ниже.

Дисковые фильтры.

Дисковые фильтры относятся к классу механических фильтров, назначением которых является удаление из воды нерастворенных частиц размером от 5 до 200 мкм.

Фильтрующим элементом является пакет специальных дисков, изготовленных из прочных полимерных материалов, на обеих поверхностях которых нанесены канавки определенной глубины и ширины, обеспечивающие высокую тонкость фильтрации.

При сжатии двух соседних дисков между ними образуется объемная сетчатая структура, являющаяся рабочим фильтрующим элементом. Фильтрующей поверхностью в данном случае является суммарная площадь всех дисков, входящих в пакет. Толщина каждого диска составляет 0.8 - 1.5 мм (в зависимости от рейтинга фильтрации) количество дисков в одном пакете составляет 1 000 - 2 000.

Фильтрация в дисковых фильтрах происходит при прохождении воды в междисковые зазоры «снаружи - внутрь». Таким образом, крупные загрязнения осаждаются на внешней цилиндрической поверхности дискового фильтрующего элемента, а более мелкие, проходя в междисковые зазоры, задерживаются на объемной сетчатой структуре, образованной канавками соседних дисков.

Дисковые фильтры обладают высокой эффективностью и грязеемкостью.

Сетчатый фильтр служит для очистки воды от примесей механического характера. Корпус (обычно литой) изготавливается из стали или из высокопрочных полимерных материалов, в качестве фильтрующей части в механических фильтрах используют сетку или перфорированный лист, сделанный из нержавеющей стали. Сетчатые фильтры устанавливаются в системах предварительной очистки воды и защищают систему от попадания инородных частиц. Фильтры обеспечивают подачу отфильтрованной воды, препятствуя проникновению примесей, в частности, ржавчины и мелких песчинок. Сетчатые фильтры подразделяются на автоматические и с ручной промывкой.

Принцип действия сетчатых фильтров следующий: механические примеси задерживаются на сетке, которая вставляется в корпус и зажимается крышкой. При фильтрации частицы грязи, находящиеся в потоке воды, попадают на фильтрующий элемент и собираются в специальной камере, оседая на сетке. У некоторых моделей сетчатых фильтров присутствуют магнитные вставки для отделения металлических частиц и дренажные краны, служащие для быстрой очистки механического фильтра.

Загрязнения накапливаются на внутренней поверхности сетки и образуют «фильтровальный пирог». Процесс самоочищения автоматического фильтра начинается при достижении заданного перепада давления или по истечении заданного промежутка времени. Очистка сетки осуществляется вихревым вакуумным сканером, который совершает поступательно-вращательное движение посредством электрического привода и с помощью форсунок удаляет накопившийся фильтровальный пирог с внутренней поверхности сетки. Расход воды на промывку фильтра составляет менее 1% от мгновенного расхода.

3. Установка электролизная «МТ-400»

Назначение

Установка электролизная, разработана и производится ТОО «Мембранные технологии,С.А.». Установка предназначена для получения на месте потребления гипохлорита натрия с фиксированной концентрацией активного хлора (8г/л ± 1) электролизом 4% раствора хлористого натрия (поваренная соль).

Технические данные

Производительность по активному хлору, г/час 400

Производительность по гипохлориту (0,8%), л/час 50

Потребляемая мощность, Вт 3000

Расход соли, кг 2

Сеть, В/Гц 220/50

Габариты, мхмхм 1,2х0,8х0,6

Масса, кг 90

Состав установки

Установка включает в себя следующие элементы:

- трубчатый электролизер

- источник тока с автоматическим переключателем

- электролизные емкости (две)

- подставка

- вентиляционный шланг.

Установка работает в автоматическом периодическом режиме. Установка снабжена стабилизатором тока, таймером, системой защиты от перегрузок и короткого замыкания.

Устройство и принцип действия

Электрохимический способ получения гипохлорита натрия заключается в получении активного хлора и его взаимодействия со щелочью непосредственно в электролизере, который выполнен в виде пакета биполярных титановых электродов с ОРТА покрытием. Пакет электродов легко извлекается из корпуса и может подвергаться восстановлению при срабатывании ОРТА анодного покрытия.

Концентрация гипохлорита натрия ограничивается величиной 8 г/л, так как при более высоком его содержании гипохлорит может вступать в побочные реакции, снижающие эффективность процесса.

Электролизер при помощи вентилей и патрубков соединен с электролизными емкостями объемом 75 л каждая, расположенными симметрично по обе стороны от трубчатого электролизера. Такая конструкция позволяет проводить процесс электролиза попеременно, то в одной, то в другой емкости, имея единовременный запас 150 л гипохлорита натрия.

Электролизные газы используются для организации эрлифта. Концентрация гипохлорита натрия нарастает постепенно в течение полутора часов, затем срабатывает таймер и установка отключается.

4. Гибридные технологии

Мембранные методы обессоливания воды - обратный осмос и электродиализ широко применяются в настоящее время в различных областях народного хозяйства. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки. Совместное же применение обоих методов опреснения позволяет получать в конечном итоге более высокие результаты процесса очистки.

В энергетике требования к воде зависят от используемого оборудования и режима его работы и колеблются от простого удаления взвесей и солей жесткости для теплосетей до глубокого обессоливания с удалением органических загрязнений и растворенных газов для ТЭС, АЭС.Для обеспечения надежной эксплуатации современного водогрейного оборудования необходимо поддерживать правильный водный режим. Водный режим котельной установки определяется набором контролируемых показателей качества контурной воды и диапазонами нормативных значений этих показателей. Для соблюдения норм и, соответственно, поддержания правильного водного режима котельной установки требуется специальная подготовка воды.

Применение установок натрий-катионирования для снижения общей жесткости, перед подачей на заполнение или подпитку контура котла или тепловой сети, связано с определенными капитальными и эксплуатационными затратами, а также с увеличением нагрузки на экологическую систему данного региона, ввиду наличия большого количества кислотно-щелочных стоков.

Мы предлагаем безреагентную технологию получения «сверхчистой» воды, включающую обработку воды обратным осмосом с последующей электродеионизацией.На первой ступени - обратноосмотической установке -обессоленная вода - пермеат, по качеству соответствует дистиллированной воде (0,2 МОм). Затем пермеат поступает на вторую ступень очистки - электродеионизатор (электродиализный аппарат с ионообменными смолами в камерах обессоливания), где осуществляется финишная очистка предварительно обессоленной воды. В процессе электродеионизации осуществляется непрерывный ионный обмен на ионитах с регенерацией под действием электрического тока без применения реагентов. На выходе из электродеионизатора очищенная вода имеет удельное электросопротивление 10-18 МОм.

Комбинированная технология получения «сверхчистой» воды находит применение в биотехнологии, микроэлектронике, производстве чистых веществ, но широким полем для внедрения этого процесса является теплоэнергетика, где крупнотоннажное получение глубокообессоленной воды по безреагентной технологии кроме высоких показателей,имеет еще и значительный социально-экономический эффект ввиду значительного сокращения количества жидких химически-активных отходов.

Применение комбинированных схем очистки сточных вод позволяет значительно увеличить степень повторного использования воды, а в некоторых случаях - создавать бессточные производства с оборотным водоснабжением.

Разработана и внедрена схема очистки промывных вод производства горячего цинкования. Сточная вода после реагентной обработки направлялась на обратноосмотическую установку, полученный пермеат возвращался в технологический цикл, а рассол - в электродиализный аппарат - концентратор с непроточными рассольными камерами, позволяющими сконцентрировать раствор с 20 до 180 г/л с возможностью последующего доупаривания до сухой соли.Диализат электродиализного аппарата-концентратора возвращался на вход первой ступени (на обратноосмотическую установку). Степень повторного использования воды составляла 95%.

Разработана технология очистки сточных вод металлургического производства по схеме электродиализ + обратный осмос. После реагентного осаждения исходная вода с минерализацией около 30 г/л концентрируется в электродиализной установке до 120 г/л, рассол направляется на выпарку теплом отходящих газов основного производства, а диализат с остаточным солесодержанием 3-5 г/л на обратноосмотическую установку, где дочищается до рыбохозяйственных норм с последующим сбросом в водоем. Рассол со второй ступени обратного осмоса ( 15-18 г/л) направляется на вход первой ступени.



5. Фильтры натрий-катионитовые

Фильтры натрий-катионитовые параллельно-точные 1-ой ступени ФИПа I

Фильтры натрий-катионитные параллельно-точные первой ступени ФИПа I, предназначены для обработки воды с целью удаления из нее ионов-накипеобразователей (Са2+ и М2+) в процессе катионирования. Фильтры используются на водоподготовительных установках промышленных и отопительных котельных.

Пример условного обозначения фильтра производительностью 20 м3/ч для умеренного климата (У) и категории размещения при эксплуатации (4) по ГОСТ 15150-69: ФИПа I - 1,0-0,6 Na У4. Диаметр - 1000 мм., рабочее давление -- 0,6 МПа.



Устройство

Натрий-катионитные параллельно-точные фильтры первой ступени (см. рис. 1) представляют собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат и состоят из следующих основных элементов: корпуса, верхнего и нижнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.



Рис. 1 Фильтр натрий-катионитовый параллельно-точные 1-ой ступени ФИПа I

Стальной цилиндрический корпус с эллиптическим верхним и нижним днищами, днища приварены к цилиндрической обечайке фильтра. Корпус фильтра снабжен верхним люком, предназначенным для загрузки фильтрующего материала и периодического осмотра его поверхности и лазом Ду 400 мм для проведения внутренних монтажных работ.

В нижней части обечайки фильтра имеется отверстие для выгрузки фильтрующего материала закрытое заглушкой. В центре верхнего днища фильтра проварен фланец, к которому снаружи присоединен трубопровод, подающий воду на обработку. В центре нижнего днища снаружи приварен патрубок, отводящий отработанную воду.

Верхнее распределительное устройство предназначено для отвода обрабатываемой воды и регенерационного раствора и отвода взрыхляющей воды.

Нижнее распределительное устройство предназначено для обеспечения равномерного сбора обработанной воды, равномерного распределения взрыхляющей воды. Нижнее распределительное устройство представляет собой горизонтальную трубчатую систему с равномерно расположенными по всей поверхности щелевыми колпачками.

Верхнее и нижнее распределительные устройства устанавливаются строго горизонтально.

Фронтовые трубопроводы с запорной арматурой позволяют осуществлять подвод к фильтру и отвод из него всех потоков воды и регенерационного раствора в процессе эксплуатации фильтра.

Пробоотборное устройство размещено по фронту фильтра и состоит из трубок, соединенных с трубопроводами подаваемой на обработку и обработанной воды, вентилей и манометров, показывающих давление до и после фильтра.

Устройство для отвода воздуха служит для периодического отвода воздуха, скапливающегося в верхней части фильтра и представляет собой трубку с вентилем.

Принцип работы

Исходная вода поступает в фильтр под напором и проходит через слой катионита в направлении сверху вниз. При этом происходит умягчение воды путем обмена ионов кальция и магния на эквивалентное количество ионов натрия-катионитовой загрузки.

Цикл работы фильтра состоит из следующих операций: умягчение, взрыхление, регенерация, отмывка.

Рабочий цикл фильтра заканчивается, когда жесткость фильтра начнет превышать 0,1 мг-экв/л. Продолжительность взрыхления 15-30 минут при интенсивности 3-4 л/м2.Взрыхление предназначено для устранения уплотнения катионита. Регенерация катионита проводится с целью обогащения его ионами натрия и производится 5-8%-ным раствором NaCl. После регенерации в направлении сверху вниз ионообменный материал отмывается от регенерационного раствора и продуктов регенерации.

Номенклатура и общая характеристика фильтров ФИПа I

Обозначение типоразмера	Рабочее давление, МПа	Условный диаметр фильтра, мм	Высота фильтрующего слоя, мм, не более	Производительность, м3/ч	Масса комплекта, кг
ФИПа I-0,5-0,6 Na	0,4	500	1000	10	307
ФИПа I-0,7-0,6 Na	0,6	700	2000	10	620
ФИПа I-1,0-0,6 Na	0,6	1000	2000	20	1090
ФИПа I-1,4-0,6 Nа	0,6	1400	2000	46	1240
ФИПа I-1,5-0,6 Nа	0,6	1500	2000	50	1570
ФИПа I-2,0-0,6 Na	0,6	2000	2500	80	3100
ФИПа I-2,6-0,6 Na	0,6	2600	2500	130	4600
ФИПа I-3,0-0,6 Na	0,6	3000	2500	180	5270
ФИПа I-3,4-0,6 Na	0,6	3400	2500	220	6480

Фильтры натрий-катионитовые параллельно-точные II-ой ступени ФИПа II

Фильтры ионитные параллельно-точные второй ступени ФИПа II, предназначены для работы в различных схемах установок глубокого умягчения и полного химического обессоливания для второй и третей ступени Na- и Н-катионирования и анионирования. Используются на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

Устройство

Ионитные параллельно-точные фильтры второй ступени представляют собой вертикальные однокамерные аппараты. Каждый фильтр состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.

Рис. 2 Фильтр натрий-катионитовый параллельно-точные 2-ой ступени ФИПа II

Цикл работы ионитных параллельно-точных фильтров второй ступени состоит из следующих операций:

- катионирование (анионирование);

- взрыхление;

- регенерация;

- отмывка.

Ионирование происходит следующим образом: вода, прошедшая обработку на ионитных параллельно-точных фильтрах первой ступени, поступает в фильтр и проходит через слой зернистого оинообменного материала в направлении сверху вниз. При этом катионит поглащает из воды ионы Ca2+, Mg2+ и заменяет их эквивалентным количеством ионов H+ или Na+. Анионы кислот, образовавшиеся при водород-катионировании (SO42-, Cl-, SiO32-) задерживаются анионитом.

Взрыхление предназначено для устранения уплотнения ионообменного материала, препятствующего свободному доступу регенерационного раствора к его зернам. Регенерация катионита для обогащения его ионами Na+ и H+ производится растворами соответственно NaCl (5-8 %-ным) и H2SO4 (1-2 %-ным), регенерация анионита для обогащения его ионами ОН- - раствором NaOH. Отмывка ионообменного материала от регенерационного раствора и продуктов регенерации обессоленной воды происходит в направлении сверху вниз.

Номенклатура и общая характеристика фильтров ФИПа II

Обозначение типоразмера	Рабочее давление, МПа	Условный диаметр фильтра, мм	Высота фильтрующего слоя, мм, не более	Производительность, м3/ч	Масса комплекта, кг
ФИПа II-1,0-0,6 Na	0,6	1000	1500	40	910
ФИПа II-1,4-0,6 Na	0,6	1400	1500	92	1310
ФИПа II-1,5-0,6 Na	0,6	1500	1500	90	1510
ФИПа II-2,0-0,6 Na	0,6	2000	1500	150	2510
ФИПа II-2,6-0,6 Na	0,6	2600	1500	250	4200
ФИПа II-3,0-0,6 Na	0,6	3000	1500	350	4960

Нижнее и верхнее распределительное устройство

Важным условием, обеспечивающим качество процесса фильтрации, является выбор нижнего дренажно-распределительного устройства (НДРУ). Выбор НДРУ значительно влияет на гидравлические процессы протекания обрабатываемой воды через фильтрующий материал и процесс регенерации, а, значит, и качество работы фильтра.

Нижнее и верхнее дренажно-распределительное устройство предназначено для сбора и отвода из фильтра воды или регенерационного раствора, а также для подвода отмывочной воды или регенерационного раствора.

Указания по монтажу натрий-катионитовых фильтров ФИПа

Монтаж и установка в проектное положение фильтров, должны производиться заказчиком этого оборудования или привлекаемыми им организациями по утвержденному проекту производства монтажных работ, разработанному с учетом требований РД 34.15.027-93 «Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте оборудования электростанций» (РТМ-1 с 2002 г.) Москва ПИО ОБТ 2002 г.

Собранная в систему коммуникаций котельной трубопроводная обвязка фильтра подвергается испытаниям на прочность и плотность гидроиспытанием давлением (см. табл.), при этом температура воды должна быть в пределах от 5°С до 40°С, а температура воздуха не должна быть менее 5° С. Время выдержки под пробным давлением - 10 мин.

Подготовка фильтра к работе

1. Перед загрузкой фильтрующего материала в фильтр необходимо:

подачей воды через дренажную систему убедиться в том, что в верхнем и нижнем распределительных устройствах отверстия не засорены и система работает равномерно.

2. Для натрий-катионитного фильтра применяются следующие фильтрующие материалы: сульфоуголь, катионит КУ-2.

3. Во избежание повреждения колпачков, первый слой катионита (20-40 мм) уложить с особой осторожностью. Катиониты, обладающие значительной способностью к набуханию, загружать в фильтр, частично заполненный водой. Загруженный в фильтр катионит не должен содержать пылевидных частиц с диаметром менее 0,25 мм. Однако, катионит с содержанием их не свыше 5% допускается к загрузке, но в этом случае пылевидные частицы необходимо при наладке фильтра удалить промывкой током воды вверх. Коэффициент неоднородности зерен катионита должен быть не менее 2.

4. Загрузку катионита производить слоями по 75-100 мм.

5. После укладки каждого слоя взрыхлять его током воды снизу вверх и отмывать от пылевидных частиц до полного осветления промывной воды.

6. Загрузку катионита вести до тех пор, пока поверхность его в фильтре не станет на 70-100 мм ниже проектной отметки.

7. Снова взрыхлить весь слой катионита в течение 20-35 мин. По окончании взрыхления вода в фильтре опускается ниже поверхности катионита и верхний слой (30-35 мм) удаляется из фильтра.

8. Люк фильтра заболтить и приступить к отмывке катионита от кислоты.

Порядок работы катионитных фильтров

1. Работа катионитных фильтров заключается в периодическом осуществлении следующих операций, составляющих полный рабочий цикл фильтра:

- умягчение обрабатываемой воды;

- взрыхление катионита;

- регенерация атионита;

- отмывка катионита.

2. Взрыхление катионита производить перед каждой регенерацией восходящим током осветленной воды. Для этого сначала открыть вентили на трубопроводе подачи воды в фильтр и на воздушнике. Затем медленно открыть вентиль трубопровода взрыхляющей воды. Длительность взрыхления составляет 15-30 мин. при интенсивности 3-5 л/м2 и контролируется по степени осветленности сливной воды в дренаж. Если по истечении 15 минут после начала взрыхления осветление воды не наступило, то взрыхление воды продолжить. По окончании взрыхления закрыть вентиль на сливном трубопроводе, а затем вентиль на линии подачи исходной воды в фильтр.

3. По окончании взрыхления катионит регенерировать раствором поваренной соли для восстановления обменной способности. Открыть вентиль на трубопроводе регенерационного раствора поваренной соли и вентиль на линии отвода регенерационного раствора. Длительность регенерации катионита составляет 10-15 мин. Во время регенерации следить за тем, чтобы в фильтре был подпор воды, который проверяется с помощью воздушника и манометра.

4. По окончании подачи раствора поваренной соли осуществить отмывку катионита. Закрыть вентиль на трубопроводе поваренной соли. Открыть вентиль в верхнем трубопроводе исходной воды. Отмывку катионита вести до тех пор, пока жесткость сливной воды на выходе из фильтра не будет отвечать норме.

5. Умягчение обрабатываемой воды. При работе фильтра в нем всегда должен быть подпор воды. 2-3 раза в смену при помощи воздушника, проверять наличие подпора и удалять накопившийся воздух. Во время работы фильтра периодически отбирать пробы умягченной воды для анализа. При повышении жесткости умягченной воды до величины, превышающей норму, фильтр отключить на регенерацию, т.е. повторить операции, описанные выше.

Заключение

В период пребывания на предприятии с 18 марта по 19 апреля 2013 года, я ознакомилась с деятельностью компании ТОО «Мембранные технологии». Практически ознакомилась с основными процессами при очистке воды. Также в результате практики я ознакомилась с видами установок для очистки и опреснения сточных вод. Данная компания решает одну из самых актуальных проблем нашего времени, как очистка воды.

Список литературы

1. Дытнерский Ю. И.,Обратный осмос и ультрафильтрация.- М.: Химия, 1978. --352 с, ил.;

2. А.А. Цхай. Гибридные технологии очистки воды с применением мембранных методов. //Материалы 4 Международной конференции «Инновационные идеи и технологии - 2011», Алматы, 2011, С.84-87.

3. http://www.mtca.kz/

Размещено на Allbest.ru