Полная версия

Главная arrow БЖД arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Опреснение и обессоливание воды

Снижение солесодержания воды до требований Сан Пи Н 2.1.4.559-96 на питьевую воду или до возможно низкого предела (долей мг/л) называют соответственно опреснением или обессоливанием.

Степень обессоливания определяется по удельной электрической проводимости (Ом-1 • см-1) или по обратной величине — удельному сопротивлению (Ом • см).

К настоящему времени в мировой практике определились следующие основные методы опреснения воды: дистилляция, ионный обмен, электродиализ, вымораживание, гелиоопреснение и обратный осмос (гиперфильтрация). Обессоливание достигается в основном дистилляцией, ионным обменом. Возможно и применение многокамерных электродиализаторов с камерами, заполненными специальными смесями ионитов.

Выбор метода опреснения или обессоливания обусловливается качеством исходной и требованиями к обработанной воде, производительностью установки и технико-экономическими соображениями.

Априорно можно сказать, что при солесодержании в воде до 2—3 г/л рекомендуется ионообменный метод, более 10 г/л — дистилляция, замораживание или обратный осмос, 2,5—15 г/л — электродиализ или обратный осмос.

Дистилляция — наиболее изученный и распространенный метод опреснения соленых, особенно морских вод. Его целесообразно применять при наличии крупного источника дешевого тепла и большого количества исходной воды.

Принцип дистилляции основан на том, что при нагревании соленой воды до температуры выше температуры кипения (при данном солесодержании и давлении) образовавшийся пар при давлении менее 50 кгс/см2 практически не способен растворять содержащиеся в опресняемой воде соли, поэтому при его конденсации получается пресная вода.

Для выпаривания используют теплоту, выделяющуюся при сгорании топлива, теплоту конденсации пара, энергию солнечных лучей, атомных реакторов и т. д.

Простейшая одноступенчатая испарительная установка состоит из котла, где образуется пар при кипячении воды, испарителя со змеевиком, конденсатора пара и сборника обессоленной воды (рис. 5.29).

Многоступенчатые дистилляционные опреснительные установки представляют собой несколько последовательно работающих одноступенчатых дистилляционных установок. По такой схеме вторичный пар предыдущей ступени используется в качестве греющего пара для испарения воды в последующей. Пар последующей ступени поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется. В настоящее время получил распространение и метод мгновенного испарения («флеш»), который основан на явлении снижения температуры кипения воды по мере уменьшения давления в испарителях. Чем выше температура воды и глубже вакуум, тем больше воды испаряется.

При использовании ионообменного метода соленая вода последовательно проходит через фильтры, загруженные катионитом и анионитом, которые периодически регенерируются 2—5 %-ным раствором кислоты и щелочи соответственно.

Схема одноступенчатой испарительной установки

Рис. 5.29. Схема одноступенчатой испарительной установки:

1 — котел для нагревания воды до кипения; 2 — испаритель; 3 — конденсатор; 4 — насос; 5 — сборный бак обессоленной воды

Пример одноступенчатой схемы для опреснения воды, состоящей из катионитовых фильтров с сильнокислотным катионитом КУ-2-8; дегазатора для отдувки С02, образующегося после Н+-катионитовых фильтров; анионитовых фильтров со среднеосновным анионитом ЭДЭ-10П и буферным Ыа+-катионито- вым фильтром для корректировки pH после опреснения, показан на рис. 5.30.

В соответствии с необходимой глубиной обессоливания воды проектируют одно-, двух- и трехступенчатые установки. В схемах глубокого обессоливания воды применяют так называемые фильтры смешанного действия.

Электродиализ — процесс сепарации ионов солей, осуществляемый в многокамерном аппарате (электродиализаторе) под действием постоянного электрического тока, направленного перпендикулярно к плоскости мембран. В электродиализаторах для опреснения применяют катионитовые «МК-40» и анионито- вые «МА-40» мембраны. С помощью ионов мембрана проводит ток лишь одного знака: катионитовые мембраны пропускают положительно заряженные ионы, а анионитовые — отрицательно заряженные. На этом свойстве мембран, называемом селективностью, основан метод электродиализного опреснения воды.

Технологические схемы ионитового обессоливания воды

Рис. 5.30. Технологические схемы ионитового обессоливания воды:

а — одноступенчатая; 6 — двухступенчатая; в — трехступенчатая; 1,8 — подача исходной и отвод обессоленной воды; 2 — водород-катионито- вые фильтры; 3 — дегазатор; 4 промежуточный резервуар; 5 — насос; 6 — анионитовые фильтры; 7 — буферный натрий-катионитовый фильтр; 9 водород-катионитовые фильтры II ступени; 10— анионитовые фильтры II ступени (с сильноосновным анионитом); 11 водород-катионитовые фильтры III ступени; 12 анионитовые фильтры

III ступени

Аппарат, в котором производится отделение солей от воды, называется многокамерным электродиализатором. Он имеет по одному катоду и аноду (из специального графита или платинированного титана) и до 300 камер, образованных стенками ка- тионитовых и анионитовых мембран. Схема многокамерного электродиализного аппарата представлена на рис. 5.31.

Схема многокамерного электродиализного аппарата

Рис. 5.31. Схема многокамерного электродиализного аппарата:

1, 4 — отвод обессоленной и подача исходной воды; 2, 5 — ионоселективные канионитовые и анионитовые мембраны; 3 — катод; 6 — анод; 7 — отвод концентрата

Широкое распространение получил метод обратного осмоса. Это процесс разделения истинных растворов, заключающийся в фильтровании жидкости через полупроницаемые мембраны, которые пропускают растворитель (воду) и задерживают растворенные вещества.

Давление, под которым осуществляется фильтрование, должно превышать осмотическое, обусловленное различием концентраций солей в пресной и соленой воде (для воды океана при солесодержании 35 г/л осмотическое давление составляет, например, 2,4 МПа).

Таким образом, движущей силой процесса обратного осмоса будет давление АР = Р—(П[—П2), где Р — давление над раствором опресняемой воды; /7, и П2 — осмотическое давление соответственно опресняемой воды и фильтрата.

Частным случаем обратного осмоса является ультрафильтрация, основанная на фильтровании водных коллоидных растворов через более крупнопористые полупроницаемые мембраны.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>