Установки обратного осмоса

Известно, что обессоливание воды ионным обменом и термическая деминерализация (дистилляция) позволяют опреснять воду, почти полностью обессоливать ее. Однако применение этих методов выявило наличие недостатков: необходимость регенерации, громоздкое и дорогое оборудование, дорогие иониты и др. В связи с этим быстрое распространение получили баромембранные методы обработки воды. Обратный осмос – один из наиболее перспективных методов обработки воды, преимущества которого заключены в малых энергозатратах, простоте конструкций аппаратов и установок, малых их габаритах и простоте эксплуатации; применяется для обессоливания вод с солесодержанием до 40 г/л, причем границы его использования постоянно расширяются. Рейтинг фильтрации обратноосмотических установок можно посмотреть на рис.1.

Принцип действия:

Если растворитель и раствор разделить полупроницаемой перегородкой, пропускающей только молекулы растворителя, то растворитель начнет переходить через перегородку в раствор до тех пор, пока концентрации растворов по обе стороны мембраны не выравниваются. Процесс самопроизвольного перетекания веществ через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора различной концентрации (частный случай – чистый растворитель и раствор), называется осмосом (от греч.: osmos – толчок, давление). Если над раствором создать противодавление, скорость перехода растворителя через мембрану уменьшится. При установлении равновесия отвечающее ему давление может служить количественной характеристикой явления обратного осмоса. Оно называется осмотическим давлением и равно тому давлению, которое нужно приложить к раствору, чтобы привести его в равновесие с чистым растворителем, отделенным от него полупроницаемой перегородкой. Применительно к системам водоподготовки, где растворителем является вода, процесс обратного осмоса можно представить следующим образом: если со стороны протекающей через аппарат природной воды с некоторым содержанием примесей приложить давление, превышающее осмотическое, то вода будет просачиваться через мембрану и скапливаться по другую ее сторону, а примеси – оставаться с исходной водой, их концентрация будет увеличиваться.

«Протискивание» молекул примесей через мембраны обусловлено энергией гидратации частиц примесей. Процесс этот тем легче, чем меньше энергия гидратации. Способность мембран задерживать ионы растворенных веществ совпадает с рядом увеличения их энергии гидратации:

H⁺ < NO^3- < J- < Br^- < Cl^-< K⁺ < F^- < Na⁺ < SO₄^2- < Ba²⁺ < Ca²⁺ < Mg²⁺ < Cd²⁺ < Zn²⁺ < Al³⁺ < Fe³⁺.

Лучше всех задерживаются (труднее проходят или вовсе не проходят через поры) многовалентные ионы. Могут пройти, кроме молекул Н₂О, гидратированные ионы Cl^-, F^-, Na⁺, K⁺, чьи размеры сопоставимы с размерами молекул Н₂О. Радиус молекулы Н₂О – 1,36 Å.

Применяются рулонные обратноосмотические элементы на основе высокопроницаемой композитной полиамидной (ПА) мембраны, разработанный для обработки солоноватых вод при наименьшем рабочем давлении, что отражено в аббревиатуре ULP (Ultra Low Pressure, ультранизконапорные мембраны). Высокая проницаемость позволяет снизить энергопотребление до 40 % по сравнению со стандартными мембранными элементами. Применение инновационного типа сетки-турбулизатора с чередующейся толщиной нити ASD (Alternating Strand Design) позволяет уменьшить вероятность образования отложений на поверхности мембраны. Толщина сетки составляет 34 mil и обеспечивает более низкий перепад давления по сравнению со стандартными сетками, благодаря уменьшению числа застойных областей в канале подачи. В результате чего обеспечивается на 40 % более продолжительное время эксплуатации элементов с сеткой ASD по сравнению со стандартной сеткой, одновременно с этим снижая и энергопотребление для его поддержания. Конструкция мембраны показана на рис.2.

Рис.2. Строение мембраны.

В результате сокращаются эксплуатационные расходы из-за снижения количества чистящих химикатов и увеличения интервалов между чистками.

Мембраны на основе высокопроницаемой полиамидной мембраны разработаны для применений, в которых важны высокая производительность и умеренная солепроницаемость, позволяют эффективно удалять из воды низкомолекулярную органику и компоненты, называемые «микрозагрязнителями». Сильной стороной данных мембранных элементов является практически полное удаление такой органики при низком рабочем давлении.

Обратноосмотические мембранные элементы характеризуются:

• высокой селективностью

• низким энергопотреблением

• низкой склонностью к образованию отложений на поверхности мембраны

Установка размещается на полу в отапливаемом помещении с температурой не ниже +5°С. Данная установка поставляется уже в готовом виде на стальной раме и требует только подключения электропитания и трубопроводов. В качестве системы автоматизации используются программно-логический контроллер, который обеспечивает полную автоматизацию процесса обессоливания.

Состав установки обратного осмоса:

Обратноосмотическая установка состоит из следующих компонентов:

Фильтр тонкой доочистки (рейтинг фильтрации – 5 мкм). Необходим для защиты мембран обратного осмоса от мелкодисперсных примесей, частиц фильтрующей загрузки, аварийных проскоков загрязнения фильтров
Рама для установки оборудования обратного осмоса из нержавеющей или углеродистой стали.
Трубопровод обвязки оборудования с запорной арматурой, выполняется из полипропилена, нПВХ (напорного), нержавеющей стали (при высоконапорном осмосе); выполнен контур промывки мембран, а также содержит 2 соленоидных клапана для гидравлической промывки.
Корпус для установки рулонных мембранных элементов (см. рисунок 2), которые представляют собой цилиндры, полученные путем спиральной навивки на перфорированную трубку мембранных пакетов с сеткой-турбулизатором внутри и заключенным между ними дренажным материалом. Мембранный пакет с трех сторон фильтрата герметизирован путем склейки клеевой композицией, четвертая сторона фильтрата открыта к трубке. Композитная мембрана выполняет роль полупроницаемой фильтрующей перегородки. Фильтрация воды осуществляется проточным методом. При этом движение исходного раствора над мембраной осуществляется параллельно оси фильтратоотводящей трубки, концентрат отводится с противоположной стороны рулонного фильтрующего элемента, а отвод фильтрата – по спиральному дренажному каналу в фильтратоотводящую трубку.
Высоконапорный насос – необходим для создания трансмембранного давления воды – давления, необходимого для преодоления осмотического давления и достаточного для прохождения молекул воды через мембрану. Осмотические давления растворов могут достигать десятков МПа. Рабочее давление в обратноосмотических установках должно быть значительно больше, поскольку их производительность определяется движущей силой процесса – разностью между рабочим и осмотическим давлением. Так, при осмотическом давлении 2,45 МПа для морской воды, содержащей 3,5% солей, рабочее давление в опреснительных установках рекомендуется поддерживать на уровне 6,85–7,85 МПа.
Панель настройки гидравлического режима работы установки. Снабжена ротаметрами или расходомерами, а также вентилями и манометрами для калибровки расходов потоков пермеата, концентрата и рецикла, а также контроля давления.
Шкаф управления и мониторинга установкой. Состоит из контроллера, который обеспечивает автоматизацию работы установки без присутствия оператора. Пуск происходит при понижении уровня в емкости сбора обессоленной воды, останов – при наполнении этой емкости. Также предусмотрена защита насоса по сухому ходу. По требованию Заказчика может комплектоваться частотным преобразователем, логическими контроллерами любым фирм-производителей.

Требования к исходной воде

Рабочий диапазон	2,0 ÷ 11,0 ед. pH
Рабочая температура	5 ÷ 45 °С
Давление	1,5-5,0 атм
Суммарное содержание железа	менее 0,2 мг/л
Суммарное содержание марганца	менее 0,1 мг/л
Механические примеси > 5 мкм	менее 1,0 мг/л
Нефтепродукты	Отсутствие
Мутность	менее 1,0 ЕМФ
Концентрация свободного хлора, озона	менее 0,1 мг/л
Перманганатная окисляемость	Менее 5,0 мг(о)/л
Солесодержание	менее 4 000 мг/л
Содержание катионных ПАВ	Менее 0,1 мг/л

Рекомендуется устанавливать перед системой обратного осмоса осветительные фильтры для снижения нагрузки на мембраны.

Стоимость установок обратного осмоса:

Наименование	Пермеат, м³/ч	Подача исходной воды, м³/ч	Сброс концентрата, м³/ч	Потребляемая мощность, кВт	Габаритные размеры, (ШхДхВ,м)	Вход, выход, дренаж, DN,Мм	Стоимость, руб
УОО - 0,25	0,25	0,33	0,08	1,5 (~1 230V)	0,5х0,5х1,5	1"х1"x1"	155 941,00 ₽
УОО - 0,5	0,5	0,7	0,17	1,5 (~1 230V)	0,5х0,5х1,5	1"х1"x1"	180 421,00 ₽
УОО - 0,75	0,75	1,0	0,25	1,5 (~1 230V)	0,5х0,5х1,5	1"х1"x1"	204 901,00 ₽
УОО - 1,0	1	1,3	0,33	1,5 (~3 400V)	0,5х0,5х1,5	1"х1"x1"	219 742,00 ₽
УОО - 1,25	1,25	1,7	0,42	1,5 (~3 400V)	0,5х0,5х1,5	1"х1"x1"	303 722,00 ₽
УОО - 1,5	1,5	2,0	0,50	1,5 (~3 400V)	0,5х0,5х1,5	1"х1"x1"	328 202,00 ₽
УОО - 1,75	1,75	2,3	0,58	1,5 (~3 400V)	0,5х0,5х1,5	1¼"х1"x1"	369 546,00 ₽
УОО - 2,0	2	2,7	0,67	2,2 (~3 400V)	0,5х0,5х1,5	1¼"х1"x1"	394 026,00 ₽
УОО - 3	3	4,0	1,00	2,2 (~3 400V)	1,5х0,8х1,5	1¼"х1¼"x1"	556 019,00 ₽
УОО - 4	4	5,3	1,33	4,0 (~3 400V)	1,5х0,8х1,5	1½"х1¼"x1"	692 189,00 ₽
УОО - 5	5	6,7	1,67	4,0 (~3 400V)	1,5х0,8х1,5	1½"х1¼"x1"	824 619,00 ₽
УОО - 6	6	8,0	2,00	5,5 (~3 400V)	1,5х0,8х1,5	2"х1¼"x1"	874 344,00 ₽
УОО - 8	8	10,7	2,67	5,5 (~3 400V)	1,5х0,8х1,5	65x2"x1"	1 266 364,00 ₽
УОО - 9	9	12,0	3,00	7,5 (~3 400V)	3,5х0,8х1,5	65x2"x1"	1 498 703,00 ₽
УОО - 12	12	16,0	4,00	7,5 (~3 400V)	3,5х0,8х1,5	80x65x1¼"	1 776 092,00 ₽
УОО - 15	15	20,0	5,00	7,5 (~3 400V)	5,5х0,8х1,5	80x65x1¼"	2 078 692,00 ₽
УОО - 18	18	24,0	6,00	11 (~3 400V)	6,5х0,8х1,5	100x65x1¼"	2 586 431,00 ₽
УОО - 20	20	26,7	6,67	11 (~3 400V)	5,5х0,8х1,5	100x65x1½"	2 945 811,00 ₽
УОО - 25	25	33,3	8,33	15 (~3 400V)	5,5х0,8х1,5	100x80x1½"	3 614 421,00 ₽
УОО - 30	30	40,0	10,00	18,5 (~3 400V)	5,5х0,8х1,5	125x80x1½"	4 208 571,00 ₽
УОО - 35	35	46,7	11,67	22 (~3 400V)	5,5х1,2х1,5	125x80x1½"	5 172 862,00 ₽
УОО - 40	40	53,3	13,33	22 (~3 400V)	5,5х1,2х1,5	150x100x2"	5 891 622,00 ₽
УОО - 50	50	66,7	16,67	30 (~3 400V)	5,5х1,2х1,5	150x100x2"	7 228 842,00 ₽

Цены указаны для понимания диапазона стоимости оборудования и носят приблизительный характер. Для точного расчета необходимо прислать запрос на подбор оборудования в свободной форме, мы сами уточним все необходимые вопросы бесплатно.