Для опріснення та знесолення кожного з вказаних типів вод використовують відповідні напівпроникні мембрани. Опріснену та знесолену воду називають пермеатом, сконцентровану воду - концентратом.
- Якість води, що подається у зворотноосмотичні опріснювальні установки, повинна відповідати вимогам згідно з таблицею 32.
Таблиця 32 - Вимоги до якості води, що подається у зворотноосмотичні опріснювальні установки
|
Показник
|
Значення
|
|
Каламутність НОК
|
Не більше 1 НОК (0,58 мг/дм3)
|
|
Індекс щільності осаду (15 хв SDI)
|
Не більше 5,0
|
|
Перманганатна окислюваність, мгО/дм3
|
Не більше 5,0
|
|
Залізо розчинне (загальне), мг/дм3
|
Не більше 0,1
|
|
Марганець, мг/дм3
|
Не більше 0,05
|
|
Кремній, мг/дм3
|
В залежності від ступеня відбору пермеата
|
|
Кальцій, магній, стронцій, мг/дм3
|
У концентраціях, які не викликають відкладення малорозчинних сполук на мембранах при заданому ступені концентрування (ступінь відбору пермеату)
|
|
Вільний хлор, мг/дм3
|
Не більше 0,1 (для поліамідних мембран)
Не більше 1,0 (для ацетатцелюлозних мембран)
|
|
рН
|
Від 2,5 до 11,0 (для поліамідних мембран)
Від 3,5 до 7,2 (для ацетатцелюлозних мембран)
|
|
Температура, °С
|
Від 5 до 45
|
|
Примітка. У випадку підкислення концентрату та дозування до нього антискалантів нормування вмісту іонів Mn2+ у воді, яка обробляється, недоцільне.
|
- Вибір типу мембранних елементів для зворотноосмотичної установки слід здійснювати на основі розрахунків, відповідно до технічних характеристик та паспортних даних виробника. При цьому в залежності від витрати опрісненої води та її солевмісту слід визначати кількість мембранних елементів та корпусів, кратність рециркуляції та витрати концентрату, а також робочий тиск.
- Для запобігання утворенню осаду малорозчинних неорганічних сполук на поверхні мембран у процесі зворотноосмотичного опріснення рекомендується використовувати інгібітори - антискаланти або соляну (сірчану) кислоту. Необхідні дози антискалантів, які залежать від хімічного складу води, слід розраховувати за програмами фірм-постачальників реагентів.
При виборі антискаланту слід віддавати перевагу реагентам, молекули яких містять декілька функціональних груп, стримуючи утворення осадів відразу декількох хімічних сполук.
Устаткування та антискаланти, які передбачено використовувати в системах зворотноосмотичного опріснення води для питного водопостачання, повинні відповідати вимогам 5.10. Крім того, в процесі експлуатації слід здійснювати постійний контроль за дотриманням гігієнічних нормативів вмісту антискалантів у питній воді.
При використанні антискалантів процес зворотноосмотичного опріснення може здійснюватися при перенасиченні концентрату за сульфатом кальцію від 2,0 до 2,5 раза.
Вода, яка не відповідає вказаним вимогам, повинна проходити попередню обробку.
- Концентрат зворотноосмотичних установок підлягає утилізації шляхом випарювання і досушування. Отриманий продукт для утилізації відноситься до IV класу небезпеки і може бути утилізований на полігоні твердих побутових відходів. Перед випарюванням та досушуванням концентрат зворотноосмотичних установок може бути додатково сконцентрований методом електродіалізу.
- При зменшенні продуктивності зворотноосмотичних установок на 10-15 %, зниженні якості пермеату на 10-15 %, збільшенні робочого тиску на 10-15 % необхідно здійснювати їх промивання спеціальними розчинами.
Для видалення неорганічних відкладень зі поверхні мембран рекомендується використовувати кислі розчини, для видалення відкладень сульфату кальцію та органічних сполук-лужні розчини.
Тривалість промивання установок розчинами залежить від типу розчинів і визначається експериментально.
- Одержаний у процесі зворотноосмотичної обробки пермеат в окремих випадках слід доочищати від сполук бору, фтору, брому та хлороформу, оскільки видалення цих сполук зво- ротноосмотичними мембранами в традиційних умовах складає лише від 40 % до 70 %.
Видалення сполук фтору з пермеата зворотноосмотичних установок слід здійснювати відповідно до 10.23.3.
Видалення сполук бору з пермеата зворотноосмотичних установок слід здійснювати відповідно до 10.23.5.
При концентрації бору у вихідній воді не вище 5,0 мг/дм3 можливе видалення його до граничнодопустимої концентрації (0,5 мг/дм3) у процесі зворотноосмотичної обробки при попередньому пом’якшенні води та здійсненні процесу опріснення в інтервалі рН від 10 до 11. Ступінь вилучення бору регулюється ступенем відбору пермеату.
Вибір методу вилучення бору з пермеату зворотноосмотичних установок слід здійснювати на основі технологічних досліджень.
Видалення хлороформу можна здійснювати методом сорбції з використанням активованого вугілля.
- У разі потреби слід поліпшувати мінеральний склад пермеату зворотноосмотичних установок шляхом додавання до нього вихідної мінералізованої води або шляхом фільтрування пермеату крізь мармурову крихту.
- Перед подачею в систему питного водопостачання опріснену методом зворотного осмосу воду слід знезаражувати.
- Метод електродіалізу слід використовувати для опріснення вод з концентрацією солей до 10000 мг/дм3 з метою отримання прісної води з солевмістом від 400 мг/дм3 до 500 мг/дм3. За результатами технологічних досліджень допускається використання методу електродіалізу для опріснення вод з концентрацією солей до 15000 мг/дм3 та солевмістом від 100 мг/дм3 до 200 мг/дм3.
- Якість води, що подається в електродіалізні опріснювальні установки, повинна відповідати вимогам згідно з таблицею 33.
Таблиця 33 - Вимоги до якості води, що подається в електродіалізні опріснювальні установки
|
Показник
|
Значення
|
|
Каламутність НОК
|
Не більше ніж 2
|
|
Індекс щільності осаду (5 хв SDI)
|
Не більше ніж 15
|
|
Перманганатна окиснюваність, мгО/дм3
|
Не більше ніж 5,0
|
|
Залізо розчинне, мг/дм3
|
Не більше ніж 0,05
|
|
Марганець, мг/дм3
|
Не більше ніж 0,05
|
|
Вільний хлор, мг/дм3
|
Не більше ніж 0,5 (допускається тимчасове збільшення концентрації від 15 до 20 мг/дм3)
|
|
рН
|
Від 2,0 до 11,0
|
|
Температура, °С
|
Від 5 до 45
|
|
Примітка. При додаванні до концентратів електродіалізних установок кислоти (рН від 3,5 до 4,0) та антискалантів нормування вмісту іонів Mn2+ (видалення яких є набагато складнішим процесом ніж видалення Ре2+) у воді, що подається на електродіалізні установки, недоцільне.
|
- Вода, яка не відповідає цим вимогам, повинна проходити попередню водопідготовку. Необхідність попереднього пом’якшення води при загальній жорсткості більше 20 ммоль/дм3 слід визначати за результатами технологічних досліджень.
- Вибір типу апарата електродіалізної установки слід здійснювати за паспортними даними фірми-виробника. При цьому в залежності від витрати опрісненої води і солевмісту вихідної води визначають число ступенів опріснення, кількість паралельних апаратів на кожному ступені, кратність рециркуляції та витрату концентрату, а також напругу і силу постійного струму на апаратах всіх ступенів.
- Схему опріснення води рекомендується приймати прямоточну багатоступеневу з рециркуляцією розсолу. Залежно від солевмісту опрісненої води в схемі прямоточної багатоступеневої установки допускається передбачати рециркуляцію діалізату і ємкість-змішувач діалізату з вихідною водою.
- Число ступенів опріснення z прямоточних установок слід визначати за розрахунком:
Свихід ^ а с Свихід ^ а с Свихід ^ • а с Свихід ^ Соп
При цьому:
а с Свихід ^ Соп ,(36)
де Свихід — солевміст вихідної води, ммоль/дм3 (мг-екв/дм3);
Соп - солевміст опрісненої води, ммоль/дм3 (мг-екв/дм3);
ас - коефіцієнт граничного зниження солевмісту діалізату на кожному ступені опріснення, який розраховують за рівнянням:
(37)
(100 - S0)
а с = —,
с 100
де SG- солезнімання за один прохід через апарат води, яка опріснюється, прийняте за
паспортними даними, %.
- Кількість паралельно працюючих апаратів Nan на кожному ступені слід визначати за формулою:
N =8q (Свхід - Свихід )(38)
аПІр F Д пк’
де q- продуктивність установки, м3/год;
Свхід - концентрація діалізату, що входить в апарат кожного ступеня (для першого ступеня дорівнює солевмісту вихідної води), ммоль/дм3 (мг-екв/дм3);
Свихід- концентрація діалізату, що виходить із апарата того ж ступеня (для останнього ступеня дорівнює солевмісту опрісненої води), ммоль/дм3 (мг-екв/дм3); ip- робоча густина струму, А/см2;
Рм- робоча площа кожної мембрани, см2;
д- коефіцієнт виходу за струмом, для апаратів з мембранами МА-40 і МК-40 дорівнює
0,85;
пк- кількість комірок в апараті.
- В апаратах кожного ступеня слід використовувати робочу густину струму, яка має дорівнювати оптимальній густині струму, визначеній техніко-економічним розрахунком. Величина робочої густини струму в апаратах кожного ступеня не повинна перевищувати величини граничної густини струму, яку розраховують за формулою:
Ігр =,(39)
де Сд- розрахункове значення концентрації діалізату в камері опріснення, визначене за
рівнянням:
C = (Свхід - Свихід )(40)
C
2,3 lg
^вхід ^вЬхід )
де v - лінійна швидкість у камері опріснення (середня за вільним перерізом), см/с;
K, p - коефіцієнти, що характеризують деполяризаційні властивості сепаратора - турбулі- затора, який застосовують в апараті.
Робоча густина струму по ступенях прямоточної багатоступінчастої установки визначається з виразу:
Ір1 _ Ір2 Ір31
(41)
ас
Ір2Ір3Ір4
де /р1 - робоча щільність струму на апараті першого ступеня;
Ір2, Ір3, /р4 тощо - робоча густина струму на апаратах 2, 3, 4 та інших ступенів.
- При визначенні напруги на електродах апаратів всіх ступенів (для вибору типу перетворювача струму) слід враховувати падіння напруги на електродній системі, в мембранному пакеті за рахунок омічного опору (оберненої величини електропровідності) розчинів і мембран, сумарний мембранний потенціал з урахуванням концентраційної поляризації. Розрахунок слід здійснювати для заданої температури розчинів.
- Концентрація розсолу на виході з останнього ступеня не повинна перевищувати граничної концентрації, яка визначається за умови невипадіння сульфату кальцію (добуток активних концентрацій сульфату та кальцію в розчині не повинен перевищувати добутку розчинності сульфату кальцію при температурі розсолу в апараті). Розрахункові концентрації розсолу на кожному ступені визначаються аналогічно розрахунку концентрації діалізату. Концентрації розсолу на вході в апарат та на виході із нього, а також кратність рециркуляції розсолу визначаються на основі балансових розрахунків.
- Для уникнення відкладення малорозчинних солей на поверхні мембран зі сторони камер концентрування, а також у катодній камері в процесі електродіалізу слід передбачати переполюсування (реверс) електродів з одночасним перемиканням трактів діалізату та концентрату, а також дозування до концентрату та католіту соляної чи сірчаної кислоти (до рН від 3 до 4) і антискалантів.
Періодичність переполюсування звичайно складає від 15 хв до 30 хв. В окремих випадках переполюсування достатньо здійснювати один раз на 2-4 год.
При реверсному електродіалізі перенасичення розсолу за сульфатом кальцію може досягати від 175 % до 200 % без додавання реагентів та від 300 % до 325 % - з додаванням реагентів.
- Для видалення відкладень із поверхні мембран у процесі електродіалізного опріснення слід передбачати періодичне промивання електродіалізних апаратів без їх розбирання кислими, лужними та сольовими розчинами.
Слід передбачати також можливість розбирання електродіалізних апаратів для очищення мембран вручну.
- Одержану у процесі електродіалізного опріснення воду в окремих випадках слід доочищати від сполук бору, фтору та брому, оскільки ступінь вилучення цих сполук при електро- діалізному опрісненні в традиційних умовах складає лише 40 % - 70 %.
Видалення сполук фтору з діалізату слід здійснювати відповідно до 10.23.3.
Видалення сполук бору з діалізату слід здійснювати відповідно до 10.23.5.
При концентрації бору в вихідній воді не вище 5,0 мг/дм3 можливе видалення його до гранично-допустимої концентрації (0,5 мг/дм3) у процесі електродіалізної обробки при попередньомупом’якшенні води та здійсненні процесу опріснення в інтервалі рН від 10 до 11. Ступінь вилучення бору регулюється глибиною опріснення води.
Вибір методу вилучення бору з діалізату рекомендується здійснювати на основі технологічних досліджень.
- У разі необхідності, слід поліпшувати мінеральний склад діалізату електродіалізних установок шляхом додавання до нього вихідної мінералізованої води або шляхом фільтрування її крізь мармурову крихту.
- Перед подачею в систему питного водопостачання опріснену методом електродіалізу воду слід дезодорувати на фільтрах, завантажених активованим вугіллям, для поліпшення органолептичних показників та видалення органічних речовин, а також знезаражувати.
- Концентрат електродіалізних установок підлягає утилізації шляхом випарювання і досушування. Отриманий продукт відноситься до IV класу небезпеки і може бути утилізований на полігоні твердих побутових відходів.
- Обробка промивних вод фільтрів і осадів споруд водопідготовки
- Методи обробки промивних вод фільтрів і осаду споруд водопідготовки (станцій освітлення, знезалізнення та реагентного пом’якшення природних вод) слід приймати на підставі рекомендацій технологічних досліджень, а за їх відсутності - згідно з 10.25.2-10.25.5 та додатком Д та з подальшим коригуванням параметрів роботи споруд у процесі пусконалагоджувальних робіт на фактичному осаді.
- У технологічних схемах обробки промивних вод фільтрів та осадів рекомендується передбачати наступні основні споруди: резервуари, відстійники, згущувачі, накопичувачі або площадки підсушування осаду.
