Устройство для приготовления питьевой воды из морской

 

Использование: для получения п итьевой воды из морской, например, на судах. Сущность изобретения: установка для получения питьевой воды из морской содержит вакуумный дистилляционный опреснитель, включающий нагревательную батарею, камеру конденсатора, эжектор, соединенный вакуумной полостью с камерой конденсате; ра, дистиллятный насос, соединенный нагнетательным трубопроводом с эжектором. Два поочередно работающие обрзтноосмотические опреснители, разделяют морскую воду на пермеат и рассол. Трубопроводы соединяют штуцера вывода пермеата с вакуумной полостью эжектора, эжектор - со штуцерами вывода рассола из обратноосмотических опреснителей, штуцера ввода морской воды в обратноосмотические опреснители -с коллектором подачи питьевой воды потребителю. Имеются насос высокого давления для подачи морской воды в обратноосмотические опреснители и фильтр, расположенный на коллекторе подачи питьевой воды потребителю. 1 ил., 1 табл. сл С

„„5Q„„1784261 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 В 01 О 61/00, В 63 J 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

-(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и

Изобретение относится к технологии потребителям. Такие устройства в начале 70 очистки природных и сточных вод, в частно- годов применялись на многих судах флота QQ сти к устройствам для приготовления пить-, рыбной промышленности, однако из-за гро; ф, евой воды из морской воды.::, моздкости, дороговизны мийерализующих

Известно устройство для получения солей и сложности в эксплуатации посте- С» питьевой воды из морской, содержащее пенно были вытеснены более совершенныдистилляционную опреснительную уста- ми и более простыми устройствами. новку и гидравлически связанный с ней Известнотакжеустройство для получеавтоматизированный минерализатор дис- ния питьевой воды из морской, состоящее тиллята типа "МД". Приготовленный дис- из вакуумного дистилляционного опреснитиллят сливается в судовую цистерну, а из: .теля, содержащего нагревательную батанее забирается насосом минерализатора, рею, камеру конденсатора, эжектор, подается в реактор, куда дозируются пор- соединенный своей вакуумной полостью с ции специальных минерализующих солей, камерой конденсатора и дистиллятйый напосле перемешивания приготовленная сос, соединенный нагнетательным трубоппитьевая вода откачивается из реактора в роводом с эжектором, и трубопроводы. расходную судовую цистерну, а из нее — к Система минерализации дистиллята. содер1 (21) 4785599/26 (22) 23.01.90 (46) 30.12.92. Бюл, М 48 (71) Ленинградское объединение " Пролетарский завод" (72) O.Ñ.Âåñåëoa (56) Зльпинер Л.И;, Шафиров Ю.Б. и Прасолов Д.Д. Водоснабжение морских судов промыслового флота. Пищевая промышлен ность. М.: 1977, с.139, 136, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ИЗ МОРСКОЙ (57) Использование: для получения питьевой воды из морской, например, на судах.

Сущность изобретения: установка для получения питьевой воды из морской содержит вакуумный дистилляционный опреснитель, включающий нагревательную батарею, камеру конденсатора, эжектор, соединенный вакуумной полостью с камерой конденсато-, ра, дистиллятный насос, соединенный нагнетательным трубопроводом с эжектором.

Два поочередно работающие обратноосмотические опреснители, разделя1от морскую воду на пермеат и рассол. Трубопроводы соединяют штуцера вывода пермеата с вакуумной полостью эжектора, эжектор — со штуцерами вывода рассола из обратноосмотических опреснителей, штуцера ввода морской воды в обратноосмотические опреснители — с коллектором подачи питьевой воды потребителю. Имеются насос высокого давления для подачи морской воды в обратноосмотические опреснители и фильтр, расположенный на коллекторе подачи питьевой воды потребителю. 1 ил„1 табл.

1784261 жит вймывной минерализатор дистиллята (типа M B) с патрубками для подвода и отвода водй и съемной крышкой; цистерну-реактор, циркуляционный насос, трубопроводы и арматуру. Дистиллят от 5 опреснителя под напором дистиллятного насоса подается в минерализатор, куда п>рЪдварй гейьйо вручную загружены комплекты "минерализукйцих солей. Из минера10 лизатора концентрированный раствор солей сливается в цистерну — реактор, где путем прийудительного перемешивания циркуляционным насосом происходит смешивание солей с дистиллятом . Пригоактора падается потребителям. Описанное устройство является прототипом заявляемого изобретения, Недостатками известного устройства

20 являются низкое качество питьевой воды по критерию "индекс стабильности": вода и ро являет сильную агрессивность в отношении черных и даже цветных металлов, а также железобетайных конструкций. Обьясняется

25 это явлейие присутствием.в воде "свободной" (неравновесной) углекислоты, поступающей вместе с дистиллятом из вакуумного опреснителя; высокие затраты на приготовление питьевой воды, что обусловлено высокой стоимостью минерализующих солей и 30

Значительными затратами ручного труда на процесс минерализации.

Целью изобретенйя "является повыше-. нйе качества питьевой воды и снижение затрат на ее получение

Поставленная цель достигается тем, что установка снабжена двумя поочередно работающими обратноосмотическими опрес нителями, разделяющими морскую воду на

40 пермеат и рассол, трубопроводами, соединяющими штуцера ввода пермеата с ваку-. .ум ной полостью эжектора, эжектор со штуцерами вывода рассола из обратноосмотических опреснителей, штуцера ввода морской воды в обратноосмотические опреснители с коллектором подачи питьевой воды потребителв, а также йасосы высо.кого давления для подачй морской воды в обратно осмотические опреснители и фильтром, расположенным на коллекторе подачи питьевой воды потребителю. На чертеже изображено устройство для приготовления питьевой воды-"из морской, (прийципиальная, гидравлическая схема).

Заяйляемое устройство состоит из ваку55 умного дистилляционного опреснителя 1, обратноосмотических опреснителей 2 и 3 и наСоса. высокого давления-для подачи морской воды 4, гйд11авлияески соединенных между собой. Опреснитель i e,свою очередь товленная питьевая вода из цистерны-ре- 15 содержит нагревательную батарею 5, конденсатор 6, эжекторы 7 и 8, дистиллятиый насос 9, соединенный нагнетательным трубопроводом с эжектором 7 и фильтр очистки морской воды 10. На корпусе нагревательной батареи имеются штуцеры 11 и 12 для подвода и отвода греющей воды — теплой воды (например, охлаждающей воды дизеля) или пара. Отдельные элементы опреснителя связаны трубопроводами: 13 — для подвода морской воды в конденсатор, 14— для отвода морской воды иэ конденсатора, причем трубопровод 14 соединен с напорной частью эжектора 8, благодаря чему отводимая от конденсатора вода используется в качестве рабочей воды в зжекторе 3.

Трубопровод 15 предназначен для отбора морской водьгиз трубопровода 14 и подачи ее в батарею 5 на ойреснение. По трубопроводу 16 рассол из батареи поступает в вакуумную полость эжектора 8. Трубопровод.17 служит для подвода рабочей воды к эжектору 7, и соедикей с нагнетательным патрубком дистиллятного насоса 9. Вакуумная полость эжектора 7 трубопроводом 18 соединена с камерой конденсатора 6. Дистиллятный сборник 19 опреснителя соединен с насосом 9.

Устройство содержит также два поочередно работающих обратноосмотических опреснителя 2 и 3,. разделяющими морскую воду на пермеат и рассол, каждый из которых "имеет цилиндрический корпус 20 со штуцерами "первый" 21 и "второй" 23для отвода пермеата. B полости корпуса 20 установлен опреснительный элемент 24 на основе полупроницаемых мембран, изготовленный, например, в виде рулона, свернутого на центральной трубке 25, которая служит сборником пермеата. Трубка 24 имеет с одного торца заглушку 26, а другим концом герметично соедикена со штуцером

23. Элемент 24 по торцам имеет герметизирующие уплотнения 27. Между слоями мембрак проло>кены сетки — турбулизаторы и дренажные прослойки. Так, что в собранном виде в элементе.24 образованы продольноспиральные каналы 28 для прохода воды.

Опреснители 2 и 3, насос высокого давления

4 и опреснитель 1 соединены между собой гидравлическими связями (капример, в виде трубопроводов и арматуры), которые обеспечивают соединение штуцеров "первый" 21 либо с насосом высокого давления 4 и трубопроводом 14 для отвода морской воды из конденсатора, либо с трубопроводом 29 отвода приготовленной питьевой воды. Это соединение обеспечивается связями 30, 31, 32, 33 и клапанами 34, 35, 36, 37. На трубопроводе

1784261

29 предусмотрен фильтр 38 (например, пат- 30-40 по трубопроводам 46, 45, 43 поступаронный) для улавливания из питьевой воды ет в патрубок 22 и противотоком промывае г нерастворившихся примесей, а на трубоп- опреснительный элемент 24 от карбонатных роводе 30 предусмотрен фильтр 39, пред-: и иных осадков. При этом углекислота споназначенный для тонкой очистки морской. 5 собствует растворению СаСОз и образоваводы перед подачей ее в насос 4; " нию ионов Са2+ и НСОз, соедийение штуцеров "второй" 22 либо с трубопроводом 40 сброса рассола, либо с СаСз+ COz+ Й20 — Са(НСОз)2— трубопроводом 41 отвода рабочей воды от эжектора 7; Это соединение обеспечивает- 10 - Са + НСОз (1) ся связями 42, 43, 44, 45, 46 и клапанами 47, Естественно, что содержание углекис48, 49, 50; -: . лоты в воде резко Снижается согласно присоединение штуцеров 23 с вакуумной веденной реакции. То есть происходит полостью эжектора 7. Это соединение обес-. утилизация СОг, что приводит к снижению печивается связями 51,52 и клапанами 53 и 15 коррозионной активности воды. Кроме того, 54. достигается эффектная очистка ойресниУстройство работает следующим обра- тельного элемента 24 от отложений, а вода при этом обогащается ионами, необходимы+2.

Морская вода подается под напором в ми для.питьевой воды, прежде всего Са опреснитель 1, при этом она сначала посту- 20 Однако основной вклад в минерализацию пает в фильтр 10, где очищается от грубых дистиллята дают не соли, растворяющиеся примесей, затем в конденсатор 6, где нагре- на мембране, а добавка высокоминерализовается на 4-6 С, по трубопроводу 14 отво- ванного пермеата. На основании испытаний дится из конденсатора и подается на установлено, что за счет растворения осадэжектор 8 в качестве рабочей воды. Часть 25 ка в дистиллят добавляется не более 10 Д подогретой воды из трубопровода 14 через солей (по солености}, а остальные 90;4 обесклапан 55 и трубопровод 15 подается в ба- печиваются добавкой пермеата. При пратарею 5, где испаряется, Рассол отсасыва- вильно подобранном режиме опреснения ется эжектором 8 по трубопроводу 16, flap (он зависит от салесодержания морской воиз батареи 5 проходит s сепаратор, сепари- 30 ды, ее температуры, количества подаваеруется и поступает в конденсатор 6, где мой на опреснение воды, характеристик отдает тепло холодным трубкам и конден- мембран) на выходе из опреснителя 2 можсируется. Испарение и конденсация про- но получить воду, полностью удовлетворяюисходят в условиях вакуума, который щую гигиеническим нормативам в части обеспечивается.эжектором 7. Рабочей во- 35 .ионного,состава (общее солесодержание

2+ дойдляэжектораслужитдистиллят,откачи- 200-500 мг/л, содержание Са не менее ваемый насосом 9 из сборника 19. Обогрев 30 мг/л, содержанйе бора — не более ,батареи 5 ведется теплоносителем (паром 0,2 мг/л,,содержание брома — не более или водой), подаваемым через патрубки 11 0,5 мг/л). Дистиллятно-пермеатная смесь, и 12. 40. обогащенйая ионами Са и др., через патЧасть морской воды, подогретой в кон- рубок 21 по трубопроводу 29 поСтупает"на денсаторе, отбирается из трубопровода 14 . фильтр 38, и очищается от нерастворенных и по трубе 32 подается на всасывание насо- . примесей, Фильтр следует подбирать такой, са 4, предварительно пройдя очистку в чтобы полностью задержать механические фильтре39. Насос4создаетнапор5-7МПа 45 примеси. Например, при испытаниях усти подает воду на опреснение s модуль 2.. ройства на НИС "Академик Алексей КрыОдновременно модуль 3 работает в режиме лов" в качестве осветляющего фильтра 38 регенерации (промывки). При этом клапана использовались витые патроны из капроно34,47,53.50,37открыты, а клапаны 36,48, ного волокна с толщиной нити 20 мкм.

54, 49, 35 закрыты.. 50 Фильтр обеспечивал тонкость фйльтрации

Подогретая морская вода под. напором ок. 10 мкм, что оказалось вполне достаточ5-7МПапоступаетвпатрубок21,протекает: ным для очистки питьевой воды: мутность . по каналам 28 тангенциально поверхности .. очищенной воды составляла 0,1 — 0,2 мг/л(по полупроницаемых мембран и опресняется. ГОСТУ вЂ” не более 1,5) цветность составляла

Пермеат стекает в сборный коллектор 25 и 55 0 град (по ГОСТУ вЂ” не более 20 град). через штуцер 23 по трубопроводам 51 и 52 В случае необходимости, питьевая вода поступает в вакуумную полость эжектора 7, может быть также обеззаражена, например, где смешивается"с дистиллятом и насыща- ультрафиолетовыми лучами, в специальном ется углекислотой. Из эжектора 7 дистил- аппарате, установленном на трубопроводе . лятно-пермеатная смесь с температурой

29. Приготовленная таким образам вода па трубопроводу 29 подается потребителям.

После завершения фильтрацикла (он может длиться от нескольких часов да нескольких суток) модули 2 и 3 меняются роля- 5 . ми; модуль 2 начинает работать в режиме регенерации, а модуль 3 — в режиме опреснения, Для этого клапаны 34, 47, 53, 50, 37 закрывают, а клапаны 36, 48, 54, 49, 35 открывают, Теперь процесс в опреснителе 3 10 идет так же, как это описано выше для опреснителя 2, а в опреснителе 2 — так же, как описано для опреснителя 3. Периодическар переключение клапанов по.описанной схеме может осуществляться автоматически, 15 например, па сигналу реле времени, для чего устройство снабжается необходимой автоматической арматурой, В целом процесс приготовления плтьевой воды из Мор- ской протекает непрерывно. 20

Таким образом, в описанном устройстве обеспечивается своеобразная "очистка" питьевой воды ат агрессивной углекислоты за счетутилизации последней na óðàâíeíèe

{1). При этом коррозианная активность воды 25 снижается, а качество ее, I соответственно повышается.

Чта касается затрат на приготовление питьевой воды, то они.снижаются за счет

: отказа от покупных минерализу ащих солей 30 и исключения ручного труда при загрузке, расфасовке и растворении солей. А сколько надо добавить пермеата, На практике следует руководствоваться двумя основными критериями: " 35

1) общий уровень минерализации (соленость) приготовленной воды с учетом добавок, получаемых от пермеата и ат растворения осадков на мембране, должен составлять 200-500 мг/л, ., 40

2) койцентрация биологически активных микроэлементов бора и брома не дал>к на превышать ПДК (0,2 мг/л — для бора и

0,5 мг/л для брома).

Были проведены сравнительные испы- 45 тания экспериментальнага Образца заявляемого устройства и устройства— прототипа на натуральной морской воде.

Испытания проводились в 1989 г. на барту научно-исследовательского судна 50, "Академик Алексей Крылов",.в ходе 6-ме-" сячного экспедиционногo рейса, В состав предлагаемого устройства" входили : штатный судовой дистилляционный опреснитель

Д5У, обратноосматические опреснительные 55 модули, оснащенные рулонными фильтрующими элементами (ЭРО) на основе полисульфоновых мембрай, насосы, трубопроводы и арматура. Селективнасть (солесадержлвающая способность) ЭРО составляла 90-95%,"

В дистиллят добавляли ок, 10 обьемных % пермеата. В состав устройства-прототипа входили; вымывной минерализатор MB-5, насосы цистерны, трубопроводы.

Показатели качества исходной и приготовленной питьевой воды приведены в таблице на примере опреснения воды Черного и Эгейского морей, резко отличающихся между собой. па солености.

Для сравнения устройств использовались следующие показатели: соленость, содержание бора, содер>кание брома, трудоемкость технического обслуживания, затраты на закупку минерализующих солей, удельная себестоимость получения питьевой воды, индекс стабильности I. Причем, индекс характеризует каррозионную активность воды: если i » 0 — вода стабильна (некарразионнаактивна), если 1<0 вода агрессивна.

Значения полученных в ходе испытаний показателей приведены в таблице. Из таблицы видно, чта заявляемое устройство в сравнении с прототипом обеспечивает качество питьевой воды в соответствии с нормами и, кроме того, позволяет снизить материальные затраты на получение питьевол воды и повысить. качество воды по.показателю "индекс стабильности". Таким образом, поставленная цель достигнута.

Формула изобретения

Установка для приготовления питьевой воды из морской, содержащая вакуумный дистилляционный опреснитель, включаю-. щий нагревательную батарею и конденса" тор, эжектор, соединенный вакуумной полостью с конденсатором дистиллятный насос, соединенный нагнетательным трубопроводам с эжектором, и коллектор подачи питьевой воды потребителю, о т л и ч ак> щ а я с я тем, что, с целью повышения качества питьейой воды и снижения затрат на ее получение, установка снабжена двумя поочередно работающими обратноосмотическими опреснителями со штуцерами ввода морской воды и вывода пермеата и рассола, трубопроводами, соединяющими штуцера вывода пермеата с вакуумной полостью э>кектора, зжектор — со штуцерами вывода рассола, штуцера ввода морской воды — с коллектором подачи питьевой воды потребителю, а также насосы высокого давления для подачи морской воды в обратноосмотические опреснители и фильтром, расположенным на коллекторе подачи питьевол воды потребителю.

1784261

О.

О.

О С-«

Ф

СЧ

m Ф

e u Б

3»

eel Ф е ССБ ою

Л Ф О т ББОВ

> o o g z o.

С а с cLO оеФÎeX z (s

Ьо

БОС .О О. ss а g

Ь6

О со с

О О О

lO

О О О

Ф»

o o

%. -1 Ф . - л

CC

-сои g . ХЮБ

Ф .л

Ф CO (ч) % Ф.О О

lO

СЧ

X а

Ф

C с

Б о

cf

О Д Ю сч сп ,, Ф о и

Ф о

>Б

I»

2 2 сч

u u

О

Со

tA

63

hC ао о Ф

Ю

lO р < о

cv e Л:ЮБ

О g

О .-.

% о а

Ф

Ф о х к

Ф Ф вЂ” Б

« о

Б

С(. 2 З Г сс с,С

О«

О u u

О ю Д.

М ао о Ф

z л о

З

Ф о Г

Х 1-.

S v, z... л Б зБ о

Ф

Ф о -С)

s Е

Ю «ое - а оз сС

Ф

lФ

М о.

С:

С ) Cb 00 lO

О О сч

О О . О

m. Е .Й m 6 Бс а Е ха о о

О::О хБ ох

Ю - .0 е с ю -a; e K .с s

we. дф о Ю

Ф -. и .

° ." - Б ОЮ m ð о

42 БООИ.zq)Б

ы . .S к

ОМ .М Xо -"БИЮm. о,а а Я - Ф >- а =" Б

ФФ Е с(х -ае

o m а. .

< -< -= о< -*Бe

Оо .оsgescБФ

О О е u x.l- y z со 2 с >

z

2i z .

Б а Б...

О. з . .Х о

r о

s о

l»

Р 2 о.

1784261

Составитель Ю. Веселов

Техред М,Моргентал . Корректор 3. Салко

Редактор Т, орячева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4329 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного кбмитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5