Пути Снижения Эксплуатационных Затрат Мембранных Установок Для Подготовки Питьевой Воды Из Подземных Водоисточников

Abstract

Описан новый подход к созданию технологических схем утилизации концентрата установок обратного осмоса с минимальным расходом воды на собственные нужды. Схема включает обработку воды в две ступени. Проведены экспериментальные исследования по определению технологических характеристик мембранных установок (выход фильтрата, интенсивность образования осадков на мембранах). На основании результатов экспериментов получены значения приведенных затрат на очистку подземных вод различного химического состава. Исследования проводились на лабораторных стендах с использованием нанофильтрационных мембран, имеющих разные значения селективности. Расход сервисных реагентов и эксплуатационные затраты на оборудование рассчитывались по программе, ранее разработанной авторами для определения технологических характеристик мембранных установок. При разработке установок следует отдавать предпочтение мембранам с низкими значениями селективности, обеспечивать снижение затрат на реагенты и энергопотребления. Получены зависимости скорости роста осадка карбоната кальция от типа мембран и кратности объемного концентрирования исходной воды. Сравнение затрат показывает, что применение мембран даже для случаев обезжелезивания воды оказывается экономичнее известных классических технологий.Experimental investigations have been conducted to determine the main process parameters of membrane units (filtrate yield, the rate of scaling on membrane surface). Basing on the results of the experimental studies the total costs of purification of underground water of various chemical composition were obtained. The studies were conducted on laboratory benches with the use of nanofiltration membranes with various selectivity rates. The consumption of service chemicals and operational costs for the equipment were calculated by the software designed earlier by the authors for determining the process parameters of membrane units. While designing membrane units, nanofiltration membranes with low values of selectivity, power consumption and expenditures for chemicals are preferred. The dependencies of the calcium carbonate scaling rates on membrane types and the multiplicity of volumetric concentration of source water were obtained. A comparison of costs shows that the use of membranes even for cases of water deferrization is more economical than the known traditional technologies.

Impact of chosen antiscalant on the operating costs value for reverse osmosis systems

“…В настоящее время опреснение воды методом обратного осмоса получило широкое распространение как эффективный метод обессоливания/опреснения воды в различных областях промышленности [1]. Сейчас обессоливание воды методом обратного осмоса широко используется как на отечественных, так и на зарубежных предприятиях.…”

“…Наиболее популярен метод обратного осмоса при опреснении солоноватых вод из-за его способности задерживать 97…99 % всех растворенных в воде солей [2,3]. Однако подготовка воды методом обратного осмоса считается экономически целесообразной тогда, когда степень извлечения пермеата находится на уровне не ниже 70 % [1,2]. При такой степени извлечения количество малорастворимых солей Ca 2+ и Mg 2+ , всегда присутствующих в питательной воде, увеличивается в 4 раза и, соответственно, увеличивается вероятность их осаждения на мембранах, что в конечном итоге влияет на экономическую эффективность подобных процессов [4][5][6].…”

“…Компания --поставщик антискалантов, предоставляя данные о необходимой дозировке, в основном отталкивается от данных об общей жесткости исходной воды. Однако необходимое количество антискаланта зависит не только от количества малорастворимых солей Ca 2+ и Mg 2+ , но и от температуры, pH, общего состава воды и гидравлических условий системы обратного осмоса [1,16,17]. Также авторами данной статьи в ряде предыдущих работ было показано, что в определенном диапазоне содержаний солей жесткости эффективная дозировка антискаланта не влияет на эффективность ингибирования.…”

Investigation of the Influence of Organics Contained in Natural Water on the Performance of Reverse Osmosis Membranes

“…Thus, the efficiency of removing organic matter from water using ultrafiltration facilities cannot be higher than that with the use of conventional coagulation and filtration methods. When using membranes with small pores (molecular cut-off of 20-30 kDa), most of the high-molecular-weight organics are rejected by the membranes [25][26][27][28][29][30], but the organic removal efficiency is still lower than that by coagulation treatment.…”

“…In this study, spectrograms were used instead of chromatographic determination to reveal the nature and concentration of foulants deposited on the membranes. By scanning natural waters, spectrograms in the yellow light range (420-500 nm) show characteristic peaks resembling molecular mass distri- Initial feed solution bution spectra corresponding to the maximum concentrations of organic substances with different molecular weights [29]. The analysis of the spectrograms made it possible to find out which substances and with which molecular mass are predominantly deposited on the membranes.…”