Установка для получения питьевой воды

 

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к средствам получения питьевой воды из морской и соленых вод. Установка для получения питьевой воды из морской и соленых вод, содержащая блок фильтров, накопительную емкость с кислотой, обратноосмотический аппарат, дополнительно содержит блок ионообменных колонок, заполненных слабокислотным катионитом в солевой форме, электродиализатор с биполярными, катионообменными и анионообменными мембранами, образующими солевые, кислотные, щелочные, анодную и катодную камеры, электродиализатор с катионообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования, обессоливания, анодную и катодную камеры, емкость для сбора питьевой воды, а также солевой, кислотный и щелочной тракты и тракт обессоливания. Щелочные камеры электродиализатора с биполярными мембранами последовательно соединены с собственной катодной камерой, катодной камерой электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, с емкостью для сбора питьевой воды и с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации. Кислотные камеры электродиализатора с биполярными мембранами образуют замкнутый кислотный тракт, который связан с накопительной емкостью и с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к средствам получения питьевой воды из морской и соленых вод.

Известна установка для получения питьевой воды из морской, содержащая блок фильтров, накопительную емкость с кислотой и обратноосмотический аппарат.

Установка позволяет существенно продлить срок службы обратноосмотических мембран, увеличить ресурс работы установки, что значительно снижает себестоимость полученной воды.

Недостатком известного изобретения является использование химических реагентов кислот и щелочей.

Целью изобретения является исключение применения химических реагентов при получении питьевой воды из морской и соленых вод, увеличение службы фильтров и обратноосмотических аппаратов.

Для достижения поставленной цели установка для получения питьевой воды, содержащая блок фильтров, накопительную емкость с кислотой, обратноосмотический аппарат, дополнительно содержит блок ионообменных колонок, заполненных слабокислотным катионитом в солевой форме, электродиализатор с биполярными, катионообменными и анионообменными мембранами, образующими солевые, кислотные, щелочные, анодную и катодную камеры, электродиализатор с катионообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования, обессоливания, анодную и катодную камеры, емкость для сбора питьевой воды, а также солевой, кислотный и щелочной тракты и тракт обессоливания.

Щелочные камеры электродиализатора с биполярными мембранами последовательно соединены с собственной катодной камерой, катодной камерой электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, а затем с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации, и с емкостью для сбора питьевой воды.

Кислотные камеры электродиализатора с биполярными мембранами образуют замкнутый кислотный тракт, который связан с накопительной емкостью и одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации.

Солевой тракт включает в себя последовательно ионообменную колонку, солевую камеру электродиализатора с биполярными мембранами, камеру концентрирования электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, которая соединена с солевой камерой электродиализатора с биполярными мембранами, и камеру обессоливания электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, которая соединена с кислотными и щелочными камерами электродиализатора с биполярными мембранами и с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации.

Блок фильтров последовательно соединен с анодной камерой электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами и анодной камерой электродиализатора с биполярными мембранами, емкостью для сбора питьевой воды, накопительной емкостью и блоком фильтров.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка включает блок фильтров 2, накопительную емкость 2, обратноосмотический аппарат 3, блок ионообменных колонок 4, заполненных слабокислотным катионитом в солевой форме, электродиализатор 5 с биполярными 6, анионообменными 7 и катионообменными 8 мембранами, образующие солевые 9, кислотные 10, щелочные 11, анодную 12 и катодную 13 камеры, электродиализатор 14 с анионообменными 7 и катионообменными 8 мембранами, образующие камеры обессоливания 15 и камеры концентрирования 16, анодную 17, катодную 18 камеры, а также солевой 19, кислотный 20 и щелочной 21 тракты, тракт обессоливания 22 и емкость для сбора питьевой воды 23.

Щелочные камеры 11 электродиализатора 5 последовательно соединены с собственной катодной камерой 13, с катодной камерой 18 электродиализатора 14, с емкостью для сбора питьевой воды 23 и с одной из ионообменных колонок 4, находящейся на стадии регенерации.

Кислотные камеры 10 электродиализатора 5 образуют замкнутый тракт 20, который связан с накопительной емкостью 2, и с одной из ионообменных колонок 4, находящейся на стадии регенерации.

Солевой тракт 19 включает в себя последовательно ионообменную колонку 4, солевую камеру 9 электродиализатора 5, камеру концентрирования 16 электродиализатора 14, которая соединена с солевой камерой 9 электродиализатора 5, и камеру обессоливания 15 электродиализатора 14, которая соединена с кислотными 10 и щелочными 11 камерами электродиализатора 5 и с одной из ионообменных колонок 4, находящейся на стадии регенерации.

Блок фильтров 1 последовательно соединен с анодной камерой 17 электродиализатора 14, анодной камерой 12 электродиализатора 5, емкостью для сбора питьевой воды 23, накопительной емкостью 2 и блоком фильтров 1.

Установка работает следующим образом.

Исходную воду подают на блок фильтров 1, где происходит очистка ее от механических примесей. Затем воду делят на два потока: один направляют в накопительную емкость 2 и обратноосмотический аппарат 3, а другой на ионообменную колонку 4, заполненную слабокислотным катионитом, где происходит удаление ионов жесткости. Умягченная вода поступает в солевую камеру 9 электродиализатора 5, в котором вследствие генерации и разделения ионов водорода и гидроксила происходит образование кислоты и щелочи. Часть полученной кислоты из кислотных камер 10 направляют в накопительную емкость 2 для коррекции pH воды, подаваемой в обратноосмотический аппарат 3, до значений 5,5-6,0, что позволяет избежать осадкообразования на мембране, увеличив тем самым срок их службы. Другую часть кислоты направляют на регенерацию ионообменных колонок 4. Щелочь, получаемую в щелочных камерах 11 электродиализатора 5, направляют последовательно через катодную камеру 13 этого электродиализатора и катодную камеру 18 электродиализатора 14, где также образуется щелочь в результате электродной реакции, а затем часть щелочи идет на регенерацию ионообменной колонки 4, а часть в емкость для сбора питьевой воды 23 для корректировки pH воды до значений, соответствующих требованиям ГОСТа.

Часть солевого раствора, прошедшего через солевую камеру 9 электродиализатора 5, направляют в камеру концентрирования 16 электродиализатора 14, а затем в камеру 9 электродиализатора 5, а другую часть солевого раствора направляют в камеру обессоливания 15 электродиализатора 14, замыкая ее на контур, из которого отбирают часть обессоленной воды в щелочной тракт 21, в кислотный тракт 20 и на регенерацию.

Часть воды, прошедшей блок фильтров 1, направляют последовательно в анодную камеру 12 электродиализатора 5, в анодную камеру 17 электродиализатора 14, а затем в емкость для сбора питьевой воды 23, накопительную емкость 2 и блок фильтров 1.

Пример.

Исходную морскую воду с составом, указанным в таблице, в соответствии с изобретением, направляют в установку, включающую блок фильтров 1, состоящий из механического (войлочного) фильтра и ультрафильтра марки УВА-200, ТЗ-287-08-90-3, ресурс работы которого 1500 ч; обратноосмотического аппарата 3 рулонного типа марки ЭРО-96-950, ТУ-6-55-221-1075-89, ресурс работы которого 1000 ч; блок ионообменных колонок 4, цилиндрической формы с соотношением высоты к диаметру 10: 1 и степенью заполнения катионитом марки КБ-2Э-7, равной 70% ресурс работы которых 8000 ч; электродиализатор 5, содержащий биполярные мембраны 6 марки МБ-3, анионообменные мембраны 7 марки МА-4ОЛ и катионообменные мембраны 8 марки МК-4ОЛ, в качестве катионообменной мембраны 8, прилегающей к аноду, использовалась катионообменная мембрана марки МФ-4-СК с целью защиты мембранного пакета от воздействия активного хлора, образующегося в результате электродной реакции; электродиализатор 14 с анионообменными мембранами 7 марки МА-40, катионообменными мембранами 8 марки МК-40, в качестве катионообменной мембраны 8, прилежащей к аноду, использовали катионообменную мембрану марки МФ-4-СК с целью защиты мембранного пакета от воздействия активного хлора, образующегося на электроде. В электродиализаторах 5 и 14 катоды выполнены из стали марки Х18Н10Т, аноды из титана, покрытого окисью рутения. Рабочая поверхность мембран 6, 7, 8 электродиализатора составляет 30х30 см, толщина камер 9, 10, 11 равна 2 см, а толщина камер 12 и 13 равна 5 мм. Рабочая поверхность мембран 7 и 8 электродиализатора 14 составляет 20х20 см, толщина камер 15, 16 составляет 1 мм, а толщина камер 17 и 18 составляет 5 мм. Количество элементарных камер в каждом из электродиализаторов 5 и 14 равно 50. Скорость потока по тракту обессоливания, солевым, кислотным, щелочным и катодным камерам и камерам концентрирования равна 300 л/ч, по анодным камерам -100 л/ч. Плотность тока на электродиализаторе 5 равна 4-6 А/дм², а на электродиализаторе 14 1-2 А/дм². Ресурс работы каждого из электродиализаторов 5 и 14 составляет 10000 ч.

Как показали ресурсные испытания, предлагаемая установка, проработав непрерывно 1100 ч, давала стабильные результаты по уменьшению жесткости воды (2-3 мг-экв/л), содержанию Cl^- (250 мг/л), Fe общее (0,1 мг/л), SO^-₄² (150 мг/л), количества взвешенных частиц (0,3 мг/л), что соответствует ГОСТу на питьевую воду.

В то же время известная установка проработала 1000 ч, при этом общая жесткость была равна 2-3 мг-экв/л, содержание Cl^- равно 250 мг/л, Fe общее равно 0,1 мг/л, SO^-₄² 150 мг/л, количество взвешенных частиц равно 0,3 мг/л, что также соответствует ГОСТу.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет полностью исключить применение химических реактивов при получении питьевой воды из морской и соленых вод при одновременном увеличении срока службы фильтров и обратноосмотических аппаратов.

Формула изобретения

1. Установка для получения питьевой воды из морской и соленых вод, содержащая блок фильтров, накопительную емкость с кислотой, обратноосмотический аппарат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок ионообменных колонок, заполненных слабокислотным катионитом в солевой форме, электродиализатор с биполярными, катионообменными и анионообменными мембранами, образующими солевые, кислотные, щелочные, анодную и катодную камеры, электродиализатор с катионообменными и анионообменными мембранами, образующими камеры концентрирования, обессоливания, анодную и катодную камеры, емкость для сбора питьевой воды, а также солевой, кислотный и щелочной тракты и тракт обессоливания.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что щелочные камеры электродиализатора с биполярными мембранами последовательно соединены с собственной катодной камерой, катодной камерой электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, с емкостью для сбора питьевой воды и с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кислотные камеры электродиализатора с биполярными мембранами образуют замкнутый кислотный тракт, который связан с накопительной емкостью и с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что солевой тракт включает в себя последовательно ионообменную колонку, солевую камеру электродиализатора с биполярными мембранами, камеру концентрирования электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, которая соединена с солевой камерой электродиализатора с биполярными мембранами, и камеру обессоливания электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами, которая соединена с кислотными и щелочными камерами электродиализатора с биполярными мембранами и с одной из ионообменных колонок, находящейся на стадии регенерации.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок фильтров последовательно соединен с анодной камерой электродиализатора с катионообменными и анионообменными мембранами и анодной камерой электродиализатора с биполярными мембранами, емкостью для сбора питьевой воды, накопительной емкостью и блоком фильтров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2