Опреснение воды обратным осмосом: интересная технология

Из содержания этой статьи вы узнаете:

1. Сущность метода опреснения воды обратным осмосом.

1.1. Техническое описание.

1.2. Области применения.

2. Обратный осмос – интересная технология.

3. Преимущества и недостатки метода.

Вода - важнейший элемент жизни, которая составляет 71% поверхности планеты. К 2030 году почти половина населения мира, или четыре миллиарда человек, будут испытывать нехватку пресной воды. Как ни парадоксально, только 3,5% этой воды пригодно для потребления человеком, которое можно найти в озерах, реках и родниках для удовлетворения наших физических и гигиенических потребностей. Остальные 96,5%, расположенные в морях и океанах, не пригодны для питья из-за высокого уровня солей. Поэтому соленая вода является незаменимым природным ресурсом для производства питьевой воды.

Вы ищете инновационные решения для обеспечения долгосрочного снабжения питьевой водой? - Опреснение воды путем обратного осмоса отвечает требованиям к экономическим и экологическим характеристикам.

Одним из направлений нашей компании является производство опреснительных установок на заказ. На протяжении 11 лет работы  мы произвели и ввели в эксплуатацию по всей территории РФ наше оборудование,  обеспечив около 5 млн. жителей качественной водой.

Рис. 1 Установка опреснения морской воды в блочно-модульной станции очистки воды

Каждое оборудование спроектировано как уникальное и оригинальное решение для отдельных проблем, но все они имеют одинаковые стремления к экономическим и экологическим показателям благодаря использованию высокоточных технологий. Ваш проект ждет Вас! Звоните прямо сейчас!

ТПФ «Вагнер-Екатеринбург» использует свой опыт как конструктор-оператор, чтобы предложить конкурентоспособные решения, которые разработаны и построены для удовлетворения ваших конкретных потребностей и для каждого типа воды.

Наши идеально спроектированные опреснительные установки:

• Опреснительные установки, которые производят питьевую, поливную или промышленную воду – Блочно-модульные станции водоподготовки Вагнер;
• Стандартизированные малые или большие объекты – Промышленные системы обратного осмоса Вагнер;
• И многие другие.

1. Сущность метода опреснения воды обратным осмосом.

«Рассол хорош в определенных случаях» – слова простого человека. А что с водой, в которой избыток солей? - Разберемся.

Обессоливание - это процесс разделения, используемый для снижения содержания растворенных солей в соленой воде до приемлемого уровня. Во всех процессах опреснения воды используются три потока жидкости: соленая питательная вода (солоноватая вода, либо морская вода), вода с низким содержанием солей и очень солевой концентрат (рассол, либо отбракованная вода).

Соленая вода обратного осмоса относится к опреснению воды с более низким содержанием соли, чем морская вода, обычно из устьев рек или соленых скважин. Процесс, в принципе такой же, как обратный осмос морской воды, но требует более низкого давления и, следовательно, меньше энергии.

Как использовать этот неиссякаемый источник жизни?

Технология опреснения воды делает это возможным. Человек разработал множество систем для преобразования морской воды в питьевую. Такие методы, как электродиализ, обратный электродиализ, многостадийная флэш-перегонка или многоэтапная перегонка, работают на опреснительных установках, действующих по всему миру. Однако наиболее распространенной и наиболее совершенной системой является опреснение воды методом обратного осмоса, внедрение которого составляет 61% по сравнению с другими системами.

Соленая питательная вода берется из океанических или подземных источников. Процесс обессоливания разделяется на два выходных потока: низко соленую воду и очень концентрированный солевой поток. Использование опреснения воды преодолевает парадокс, с которым сталкиваются многие, - доступ к практически неисчерпаемым запасам соленой воды, но нет возможности ее использовать. Хотя некоторые вещества, растворенные в воде, такие как карбонат кальция, могут быть удалены химической обработкой, другие распространенные компоненты, такие как хлорид натрия, требуют более технически сложных методов, которые в совокупности известны как опреснение.

Продуктовая вода процесса опреснения, как правило, представляет собой воду с менее чем 500 мг/л растворенных твердых веществ, которая подходит для большинства бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей.

Побочным продуктом опреснения является рассол. Рассол представляет собой концентрированный солевой раствор (с более чем 35000 мг/л растворенных твердых веществ), который необходимо утилизировать, как правило, путем сброса в глубокие соленые водоносные горизонты или поверхностные воды с более высоким содержанием соли.

1.1. Техническое описание

Существует два типа мембранных процессов, используемых для опреснения:

• обратный осмос (RO)
• электродиализ (ED)

Нас, конечно же, интересует RO. Технология обратного осмоса заключается в том, что вода из солевого раствора под давлением отделяется от растворенных солей путем протекания через водопроницаемую мембрану. Пермеат (жидкость, протекающая сквозь мембрану) стимулируется протекать через мембрану за счет разности давлений, создаваемой между находящейся под давлением питательной водой и продуктовой водой, которая находится под давлением, близким к атмосферному. Оставшаяся питательная вода проникает через находящуюся под давлением сторону реактора в виде рассола. Никакого нагрева или изменения фазы не происходит. Обязательным требованием к энергии является начальное повышение давления питательной воды.

Рис. 2 Схема мембранного процесса на основе обратного осмоса

1.2. Области применения

В настоящее время технологии RO используются в каждом уголке земного шара для опреснения грунтовых вод. Новые мембраны разрабатываются для работы при более высоких давлениях и с большей эффективностью (удаление от 60% до 75% соли и почти все органические вещества, вирусы, бактерии и другие химические загрязнители).

• Промышленное использование: Промышленные применения, где требуется чистая вода, например, производство электронных деталей, специальных пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, используют обратный осмос как элемент производственного процесса, где необходимо концентрирование и фракционирование влажного технологического потока.
• Использование в сельском хозяйстве: фермеры, работающие в теплицах, начинают использовать обратный осмос для опреснения и очистки поливной воды для использования в теплицах, так как в продуктах RO содержится меньше бактерий, что также предотвращает болезни растений. Технология обратного осмоса была использована для этого типа применения фермером из штата Флорида, США, чье производство европейских огурцов в 22 га. Теплица увеличилась с примерно 4000 дюжин огурцов в день до 7000 дюжин, когда фермер изменил подачу оросительной воды с источника загрязненного поверхностного водного канала на источник солоноватых подземных вод, опресненный RO. Использовали систему обратного осмоса с 300 литров/день, производящую воду с содержанием натрия менее 15 мг/л.

2. Обратный осмос – интересная технология.

Ключевым моментом в процессе опреснения воды является обратный осмос. В этом процессе морская вода прижимается к полупроницаемым мембранам под давлением в условиях непрерывного потока. Высокое содержание соли в морской воде требует, чтобы рабочее давление для обратного осмоса было в пределах 60-70 бар. По мере того как вода проникает через мембрану, большая часть растворенных примесей удаляется, и удаляется 99,5% всей соли. Примеси остаются в текущей воде, и концентрированный поток из мембран сбрасывается. Конструкция сей системы - должна оптимизировать потоки, площадь мембран и другие условия, чтобы поддерживать работу системы с максимально возможной эффективностью.

Рис. 3 Технология обратного осмоса 

Прикладные мембраны установили ряд систем обратного осмоса для опреснения морской воды. Типичная система состоит из фильтрации, ультрафиолета, химического впрыска с последующим обратным осмосом мембран. В таблице ниже приведены типичные характеристики системы морской воды:

Система обратного осмоса состоит из четырех основных компонентов или процессов:

• Предварительная обработка. Поступающая питательная вода предварительно обрабатывается для совместимости с мембранами путем удаления взвешенных веществ, корректировки pH и добавления порогового ингибитора для контроля образования отложений, вызванных такими компонентами, как сульфат кальция.
• Повышение давления: насос поднимает давление предварительно обработанной питательной воды до рабочего давления, соответствующего мембране и солености питательной воды.
• Мембранное разделение: проницаемые мембраны препятствуют прохождению растворенных солей, в то же время, пропуская через них опресненную воду. Подача питательной воды на мембранный узел приводит к получению потока пресной воды и отработанного потока концентрированного рассола. Поскольку ни одна мембрана не является идеальной в своем отводе растворенных солей, небольшой процент соли проходит через мембрану и остается в воде продукта. Мембраны обычно изготавливаются из ацетата целлюлозы, ароматических полиамидов или, на сегодняшний день, тонкопленочных полимерных композитов. Оба типа используются для соленой воды и опреснения морской воды
• Стабилизация после обработки. Продуктовая вода из мембранного узла обычно требует регулировки pH и дегазации перед передачей в систему распределения для использования в качестве питьевой воды. Продукт проникает через аэрационную колонну, в которой pH повышается со значения приблизительно от 5 до значения, близкого к 7. Во многих случаях эта вода сбрасывается в резервуар для хранения для последующего использования.

3. Преимущества и недостатки метода.

Опыт работы с технологией опреснения путем обратного осмоса намного улучшился за последние 15 лет. Наблюдается, что у меньшего количества заводов и промышленных предприятий были долгосрочные эксплуатационные проблемы. Если предположить, что правильно спроектированный и сконструированный блок установлен, основными эксплуатационными элементами, связанными с использованием технологии RO, будут ежедневный мониторинг системы и систематическая программа профилактического обслуживания. Профилактическое обслуживание включает калибровку прибора, регулировку насоса, проверку и регулировку подачи химических веществ, обнаружение и устранение утечек, а также структурный ремонт системы в соответствии с запланированным графиком.

Преимущества:

• Эффективность технологии
• Годность
• Срок службы
• Стоимость установки и монтаж

Недостатки:

Система обработки проста; единственным осложняющим фактором является поиск или производство чистой подачи питательной воды, чтобы минимизировать необходимость частой очистки мембраны. Загрязнение происходит, когда поры мембраны забиты солями или заблокированы взвешенными частицами. Это ограничивает количество воды, которую можно обработать перед очисткой. Загрязнение мембраны можно исправить путем обратной промывки или очистки (примерно каждые 4 месяца) и замены фильтрующих элементов картриджа (примерно каждые 8 недель). Срок службы мембраны примерно составляет от 2 до 3 лет.

Дальнейшее развитие технологии

Мы не стоим на месте и постоянно совершенствуем наше оборудование. Процесс опреснения воды путем обратного осмоса будет дополнительно улучшен благодаря следующим достижениям:

• разработка мембран, которые менее подвержены загрязнению, работают при более низких давлениях и требуют меньшей предварительной обработки питательной воды.
• разработка более энергоэффективных технологий, которые проще в эксплуатации, чем существующие технологии.

Культурная приемлемость

Технология опреснения путем обратного осмоса воспринимается как дорогостоящая и сложная. Стоимость и масштабы установок настолько велики, что только государственные водопроводные компании с большим количеством потребителей, а также промышленные предприятия или курортные отели рассматривают эту технологию как вариант. Но нет. На самом деле были созданы специальные небольшие установки, где нет другого варианта водоснабжения. Если же у вас частный дом и своя скважина, не обязательно тратить бешеные деньги на технологии опреснения, достаточно обратиться к специалистам ТПФ «Вагнер» - они то уж точно подберут именно Ваш вариант.

 Ниже представленно видео демонстрации системы обратного осмоса "Вагнер", аналогично установке опреснения воды