Transcript презентацию

ФГБОУ ВПО «Российский химико-технологический
университет имени Д.И. Менделеева»
кафедра мембранной технологии
Умягчение воды методом
нанофильтрации.
Достоинства и недостатки
Доцент кафедры мембранной технологии
к.т.н.,
www.muctr.ru
Фарносова Елена Николаевна
21-23 октября 2014 года
www.membrane.msk.ru
2
Методы умягчения воды
1.Реагентные методы
а) Известкование – добавление гашеной извести (Ca(OH)2) до рН=10
Используется при высокой карбонатной и низкой некарбонатной жесткости воды, если требуется
одновременное снижение жесткости и щелочности. Остаточная жесткость на 0,4–0,8 мг-экв/л
б) Содо-известкование – добавление Ca(OH)2 и Na2CO3 до рН=10
Повышение температуры до 70–80 ° С или увеличение доз реагентов свыше стехиометрических
показателей позволяет довести остаточную жесткость до 0,35–1,0 мг-экв/л.
Недостатки:
• Расход реагентов
• Увеличение величины рН очищаемой воды
• Большая площадь, занимаемая оборудованием
• Необходимость утилизации шламов
• Необходимость в тщательном контроле (температура, величина рН, доза
реагента, исходная мутность и т.д.)
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
2. Ионный обмен (Na-катионирование)
3
Достоинства:
•
Позволяет практически полностью снизить жесткость воды вплоть до 0,1-0,2 мг-экв/л.
Недостатки:
•
Увеличение содержания натрия и общего солесодержания очищенной воды;
•
Высокие расходы реагентов на регенерацию ионообменных смол;
•
Необходимость утилизировать большие объемы солевых концентратов (после
регенерации);
•
Не снижает показатель щелочности.
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
4
3. Обратный осмос
Достоинства:
•Снижение общего солесодержания обрабатываемой воды, в том числе и по солям
жесткости.
Недостатки:
•Относительно высокие рабочие давления (затраты энергии);
•Необходимость дозирования ингибиторов осадкообразования (антискалантов);
•Относительно низкие удельные производительности мембранных модулей;
•Проблемы использования концентрата.
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
5
4. Нанофильтрация
• НФ мембраны более селективны по двухвалентным катионам, нежели по
одновалентным.
• Такая особенность связана со спецификой механизма разделения в
нанофильтрации.
•
В случае нанофильтрации к капиллярно-фильтрационному и
диффузионному механизму разделения (характерному для обратного
осмоса) добавляется электростатическое взаимодействие ионов
разделяемого раствора с заряженной поверхностью мембраны.
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
6
Влияние природы соли
и её концентрации на
удельную
производительность
НФ мембраны:
а) по магнию;
б) по кальцию;
рН = 5–6
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
7
а)
Влияние природы соли
и её концентрации на
селективность НФ
мембраны:
а) по магнию;
б) по кальцию;
рН = 5–6
б)
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
8
Зависимость остаточной
жесткости пермеата от
исходной концентрации: а)
остаточная концентрация
солей Mg2+;
б) остаточное содержание
солей Са2+
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
9
Влияние температуры на селективность и удельную
производительность НФ мембраны по CaCl2
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
10
а)
Влияние величины рН на селективность НФ мембран по хлоридам а)
и нитратам б) магния и кальция
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
11
а)
б)
www.muctr.ru
Влияние величины
рН на селективность
НФ мембран по
сульфату:
а) Mg2+
б) Са2+.
С = 4 мг-экв/л
www.membrane.msk.ru
12
Технико-экономический анализ
•схема промывки деталей – погружная одноступенчатая;
•график работы предприятия – 16 ч/сут.;
•объём промывных вод – 10 м3/ч (160 м3/сут. при графике работы
предприятия 16 ч/сут.);
•состав сульфатного электролита цинкования – №3 (ZnSO4 – 430 мг/л,
Al2(SO4)3 – 25 мг/л);
•pH=3,8 (кислотность обусловлена только гидролизом сульфата алюминия);
•концентрация катиона цинка после промывной ванны – 6,0 мг/л;
•предельно-разрешенная концентрация сульфата цинка в промывных водах –
15 мг ZnSO4/л .
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
13
Схема очистки промывных вод
Пермеат, 10 м3/ч
1
2
3
4
6
Промывные воды, 10 м3/ч
Питьевая вода на промывку фильтра, 1,2 м3/ч
Концентрат,
2 м3/ч
12 м3/ч
Стоки фильтра,
1,2 м3/ч
Питьевая вода, 3,2 м3/ч
5
Стоки в канализацию,
3,2 м3/ч
Шлам на полигон
1 – ванна промывки; 2 – блок приготовления и дозирования NaOH; 3 – механический фильтр;
4 – установка НФ; 5 – блок реагентной очистки; 6 – блок фильтрации
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
14
• Стоимость водозабора исходной питьевой воды – 1 ед./м3;
• стоимость сброса сточных вод в канализацию г. Москвы, не
превышающих ПДК – 1,5 ед./м3;
• себестоимость деминерализации воды методом ОО – 0,4 ед./м3
очищенной воды;
• годовая экономия от применения усовершенствованной схемы
очистки – 48 000 $;
• капитальные затраты на установку деминерализации – 90 000 $;
• окупаемость инвестиций (без учета инфляции) – 40-46 месяцев.
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
15
Основное достоинство нанофильтрации:
•возможность эксплуатации при обработке вод с высоким значением
жесткости – 15 мг-экв/л и выше. При этом сохраняется высокая до 97%
эффективность (степень) очистки от солей жесткости.
Основные области применения для решения задач умягчения:
•Умягчение питьевой воды до норм физиологической полноценности;
•В качестве предподготовки перед стадией обратного осмоса в
процессах получения деминерализованной воды (например, для
микроэлектроники, теплоэнергетики, медицины и т.д.);
•В процессе уменьшения объемов солевых стоков после регенерации
ионообменных фильтров.
www.muctr.ru
www.membrane.msk.ru
Благодарю за внимание
Вопросы?
www.muctr.ru
10 октября 2014 года
www.membrane.msk.ru