Промышленный обратный осмос

В чем заключается научно-технический прогресс? В том, что человек открывает законы природы и ставит их себе на службу. То же произошло и с явлением осмоса, которое было описано уже в конце 19 века.

Говоря простым языком, осмос – это процесс проникновения молекул жидкой среды из объема, в котором наблюдается меньшее содержание солей и других веществ, в объем с большей концентрацией растворенных веществ. Жидкая среда переходит из одного объема в другой через полупроницаемую перегородку.

Спустя 100 лет после подробного исследования этого биологического процесса, человек применил его в свою пользу, но в обратном направлении. Так появились установки обратного осмоса. Их главным элементом является мембрана из полимерного материала, размеры пор которой настолько малы, что через них продавливаются только молекулы H ₂O, а подавляющее большинство загрязнений остаются с другой стороны перегородки и впоследствии сливаются в дренаж. Примечательно, что полупроницаемая мембрана становится непреодолимым препятствием для органических и неорганических веществ, но «открыта» для молекул водорода, который сохраняет свежесть и приятный вкус воды, получаемой на выходе.

Обратный осмос считается самым эффективным способом водоподготовки, но из-за дороговизны оборудования редко используется в быту. Однако он находит широкое применение на различных производствах.

Сферы применения промышленных установок обратного осмоса

• Розлив бутилированной воды для продажи
• Производство парфюмерии и косметики
• Изготовление лекарств и фармакологических средств
• Водоподготовка для котельных
• Производство минеральных удобрений и другой с/х продукции
• Изготовление лаков, красок, пропиток, электролитов
• Пищевое производство (все виды напитков, молочные продукты, соки, мороженое и пр.)

Устройство промышленных установок обратного осмоса

Система водоподготовки для промышленности представляет собой сложную структуру взаимосвязанных установок, фильтров и запорной арматуры. Прежде чем вода пройдет технологию очистки обратным осмосом, она нуждается в первичной обработке. Для этого используется оборудование грубой фильтрации, а также обезжелезиватели и сорбционные картриджи. Это избавит жидкую среду от крупных и средних частиц, хлора и других загрязнений, которые могут повредить мембрану как физическим, так и химическим образом.

Промышленная установка обратного осмоса заключена в стальную или алюминиевую раму, обеспечивающую прочность всей конструкции.

Основными рабочими элементами обратноосмотической установки являются:

• 1.Насос высокого давления. Учитывая большую производительность промышленной системы водоподготовки, насосное оборудование необходимо для стабильной подачи жидкости. Для снижения энергозатрат обычно используется частотный преобразователь – прибор, который регулирует подачу нужного количества энергии на двигатель насоса. Это позволяет поддерживать в системе необходимый уровень давления.
• 2.Механический мультипатронный фильтр тонкой очистки. Технология работы этого устройства состоит в том, что вода подвергается тонкослойному фильтрованию через высокопористый материал, в качестве которого обычно выступает полиэстер или полипропилен. Размеры отверстий картриджей определяют степень очистки воды от взвешенных веществ. Часто элементы располагаются таким образом, чтобы их поры уменьшались по мере движения воды к выходному отверстию. По сути, тонкая очистка – это финишная «полировка» жидкости перед подачей на мембраны.
• 3.Дозатор ингибиторов. Это устройство отвечает за увеличение межрегенерационного периода полупроницаемых перегородок. В качестве основного рабочего элемента, как правило, используются фосфоросодержащие комплексоны, которые ингибируют (подавляют) выделение твердой фазы из растворов карбоната кальция, откладывающегося на мембране и ухудшающего ее фильтрующие способности. Дозирование ингибитора позволяет продлить качественную работу оборудования без проведения регенерации. Заметим, что регенерация все же потребуется, но значительно позднее, чем без использования веществ, препятствующих отложению солей.
• 4.Корректор pH. И слишком низкий, и слишком высокий показатель кислотности (щелочности) жидкой среды губителен для оборудования, а также вносит свои коррективы в качество очистки. Фильтрующей средой в корректоре pH является кальцит.
• 5.Модули с мембранами. В зависимости от качества исходной воды и специфики производства, система обратного осмоса может иметь 1, 2 и более напорных корпусов, в которых размещаются фильтрующие элементы. К примеру, 1 напорный корпус устанавливается, как правило, на небольшом предприятии. Производительность такой системы составляет от 0,1 до 5 м³/ч.
• Обычно промышленная установка обратного осмоса имеет 2 напорных корпуса, но на крупных объектах может устанавливаться 3 и более модуля. Несмотря на большие капитальные затраты, эти системы отличаются не только большей эффективностью, но и экономической целесообразностью – отношение фильтрата к концентрату в этих случаях доходит до 75%. Это обеспечивает высокий процент выхода чистой воды с установки, малый сброс в дренажную систему, а значит низкое энергопотребление. Однако в данном случае следует принимать дополнительные меры по восстановлению фильтрующих способностей мембран, расположенных во второй группе. Нужно добавить, что модули могут устанавливаться и последовательно, и параллельно – это зависит от производительности, функциональности и конструкции системы.
• Отдельно нужно сказать о самой технологии фильтрации. В промышленных системах вода проходит через мембранное полотно, собранное в рулон. Эти фильтрующие элементы различаются составом и количеством слоев, которые в большинстве случаев можно свести к следующим: сетка, полиэтиленовая подложка, тканое полиэстерное волокно и несколько слоев мембраны. Рулоны могут иметь диаметр 4 и 8 дюймов.
• 6.Система промывки мембран. Очевидно, что загрязненные фильтрующие элементы требуют повышенных энергозатрат, поэтому нужно своевременно предпринимать меры по их очистке. Процедура промывки удалит все загрязнения, оставшиеся на перегородке в процессе работы, и смоет их в дренаж.

Кроме того, промышленные системы обратного осмоса имеют множество дополнительных устройств, приборов и установок, которые повышают ее производительность и продлевают срок службы. Во-первых, это система споласкивания мембран во время простоя. В качестве средства ополаскивания используется пермеат, то есть очищенная вода. Во-вторых, это турбины для рекуперации энергии, которая содержится в отработанной жидкости. Энергия направляется на повышение давления загружаемой жидкости. В-третьих, это линия рециркуляции, служащая для увеличения скорости потока в мембранах и повышения конверсии отфильтрованной воды по сравнению с сброшенной. В-четвертых, это датчики контроля наличия жидкой среды в подводящем трубопроводе, защищающие систему от «сухого хода». И наконец, это система автоматики и контроля, с помощью которой осуществляются все эксплуатационные процессы. Сюда входят всевозможные реле давления, запорные клапаны и многое другое.

Промышленные системы обратного осмоса эффективно очищают жидкость от 99,9% загрязнений, что позволяет использовать их на объектах с самыми жесткими требованиями к качеству воды. Система обратного осмоса для любой промышленной сферы должна проектироваться только с учетом конкретных условий – специфики деятельности предприятия, качества исходной воды и других факторов.