Бескамерное устройство для обессоливания морских вод методом обратного осмоса

Изобретение относится к области очистки и обессоливания вод с использованием полупроницаемых мембран. Сущность изобретения: бескамерное устройство по обессоливанию морских вод методом обратного осмоса выполнено в виде двух вертикальных труб - подающей 7 и отводящей 8, наполняемых морской водой и соединенных в нижней части как сообщающиеся сосуды, с помещением внутри них блока мембран 1. При этом рабочее давление на блоке мембран создается не за счет насоса высокого давления, а гидростатическим давлением, величина которого определяется высотой водяного столба в отводящей трубе 8, т.е. глубиной погружения блока мембран. Проток морской воды обеспечивается разницей в уровнях воронок 6 и 9 трубы подающей 7 и трубы отводящей 8, а подъем на подачу обрабатываемой морской воды в систему осуществляется насосом низкого давления только на высоту от уровня водоема до уровня заливки в приемную воронку 6. Технический результат - снижение эксплуатационных расходов за счет упрощения и удешевления конструкции устройства. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области очистки и обессоливания вод с использованием полупроницаемых мембран и создания оборудования для этих целей.

Известно, что все устройства для обессоливания морских вод, функционирующие с использованием явления обратного осмоса, обязательно имеют в своем составе насос низкого давления до 5 кгс/см² для закачки воды на фильтры и далее на насос высокого давления до 60 кгс/см² для создания обратно-осмотического избыточного давления на разделительной границе блока фильтрующих мембран. Сам блок фильтрующих мембран, как правило, находится в камере высокого давления и через водосборную трубку отводит в специальную емкость сбора обессоленную воду или является одной из стенок этой камеры.

К таким устройствам можно отнести установку обратного осмоса GENO^®-OSM-MSR немецкой фирмы GRÜNBECK (www.adl-kursk.ru/file/sale/grunbeck.filter.pdf, раздел Обратный осмос (стр.46-50)) или опреснительный аппарат Spectra 180 американской фирмы Spectra Watermakers (www.spectrawatermakers.com).

Отношение объема морской воды, пропускаемой через устройство, к объему получаемой обессоленной воды составляет в среднем 10:1 для всех видов устройств. Недостатками при работе таких устройств являются высокие эксплуатационные расходы по затрате энергии:

- на создание в системе избыточного давления порядка 40-60 кгс/см² (в зависимости от состава морской воды) и

- на прокачку подаваемой через систему морской воды в объемах, в среднем в 10 раз превышающих объем получаемого продукта - пермеата.

Определенную сложность в таких устройствах создает наличие насоса высокого давления и прочной камеры нагнетания.

В целях снижения эксплуатационных расходов и упрощения таких устройств предлагается устройство, изображенное на чертеже.

Блок мембран 1, смонтированный через водосборную трубу 2 на крышке бака 3 для сбора обессоленной воды (пермеата), помещается в соединенный с подающей трубой 7 стакан 4, внутренняя полость которого соединяется с полостью стакана 5, который, в свою очередь, соединен с отводящей трубой 8 сброса таким образом, что обе трубы представляют собой сообщающиеся сосуды.

Подающая труба 7, предназначенная для заливки морской воды в систему, имеет на верхнем конце воронку 6, а отводящая труба 8, предназначенная для отвода рассола и сброса его обратно в водоем или на утилизацию, имеет на своем верхнем конце воронку 9, через которую и происходит сброс рассола.

Непрерывность протока подаваемой на мембрану морской воды создается за счет наличия перепада, например, в 1 м в уровнях подающей трубы 7 (выше) и отводящей трубы 8 (ниже), т.е. вода на блок мембран 1 подается самотоком, а скорость протока воды через систему регулируется как за счет увеличения или уменьшения объема пропускаемой через воронку 6 морской воды, так и за счет дросселирования протока в отводящей трубе 8.

Рабочий перепад давления на мембране, необходимый для осуществления собственно процесса обратного осмоса, создается за счет того, что одна сторона мембраны открыта на атмосферу, через трубку 10 и трубку 2 в баке 3, а другая сторона находится под воздействием гидростатического давления, создаваемого высотой водяного столба морской воды в отводящей трубе 8, и определяется глубиной погружения блока мембран 1.

Таким образом, в предлагаемом устройстве рабочее давление создается не насосом высокого давления принудительно, а путем погружения блока мембран 1 на глубину порядка 400-600 м, где гидростатическое давление достигает необходимой величины 40-60 кгс/см².

Сам процесс работы устройства происходит следующим образом:

- предварительно отфильтрованная (фильтры до 5 мкм) морская вода насосом низкого давления заливается через воронку 6 в подающую трубу 7 и далее на блок мембран 1. Омыв блок мембран, уже рассол самотоком через отводящую трубу 8 попадает в воронку 9 и далее на сброс или на утилизацию, при этом возможен повторный его прогон по такой же схеме. Из блока мембран 1 обессоленная вода через трубку 2 накапливается в баке 3 и через трубку 11 системой насосов поднимается на поверхность.

Возможен вариант подъема обессоленной воды через трубку 11 путем закачки в бак 3 через трубку 10 воздуха с давлением, превышающим гидростатическое давление, созданное в системе.

В предлагаемом устройстве отсутствуют традиционные камера нагнетания и насос высокого давления; автоматически обеспечивается постоянное и своевременное удаление образующегося рассола и, как следствие, сохранение неизменными заданных параметров процесса.

Исключение из системы за ненадобностью насоса высокого давления и камеры нагнетания приводит к упрощению и удешевлению конструкции в целом, а также к уменьшению постоянных эксплуатационных затрат в 7-8 раз за счет экономии энергии на прокачку через систему морской воды под высоким давлением.

Бескамерное устройство по обессоливанию морских вод методом обратного осмоса, отличающееся тем, что перепад давлений на мембране создается за счет того, что одна сторона мембраны открыта на атмосферу, а другая сторона находится под воздействием гидростатического давления, величина которого определяется глубиной погружения блока мембран; непрерывность протока подаваемой на мембрану морской воды создается за счет наличия перепада в уровнях подающей трубы (выше) и отводящей трубы (ниже), через которую рассол выводится из системы, т.к. обе трубы представляют собой сообщающиеся сосуды, при этом скорость протока морской воды регулируется как за счет увеличения или уменьшения объема пропускаемой морской воды, так и за счет дросселирования протока в отводящей трубе.