CS231838B1

CS231838B1 - Apparatus for desalting aqueous solutions

Info

Publication number: CS231838B1
Application number: CS825803A
Authority: CS
Inventors: Petr Mikolas; Jan Bor; Vlastimil Mikolas; Jan Biheller
Original assignee: Petr Mikolas; Jan Bor; Vlastimil Mikolas; Jan Biheller
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-12-14
Also published as: CS580382A1

Abstract

Vynález se týká zařízení na odsolováni vodných roztoků, které využívá principu reverzně osmotického procesu. Uěelem předmětu vynálezu jsou nová technické a technologické prvky, které umožňují sestavit kompaktní zařízení na kontinuální odsolováni vodných roztoků. Zařízení na odsolováni vodných roztoků je založeno na využívání odsolovecího efektu při průchodu vodných roztoků semipermeabilními reverzně osmotickými membránami, které jsou v plochém tvaru umístěny mezi základními deskami v soustavě rozváděčích desek, odváděčích desek, těsnění a kruhových podložek. Jednou z hlavních výhod navrhovaného zařízení je jednoduchá konstrukce základních desek, která dovoluje použití plochých, reverzně osmotických membrán, dále pak zabudování předúpravního filtru do dolní desky zařízeni a soustava kanálků, umožňující nepřetržitý chod odsolovacího procesu.The invention relates to a device for desalination of aqueous solutions, which uses the principle of reverse osmosis process. The purpose of the subject invention are new technical and technological elements that allow to assemble a compact device for continuous desalination of aqueous solutions. The device for desalination of aqueous solutions is based on the use of the desalination effect when passing aqueous solutions through semipermeable reverse osmosis membranes, which are placed in a flat shape between the base plates in a system of distribution plates, drain plates, seals and circular washers. One of the main advantages of the proposed device is the simple design of the base plates, which allows the use of flat, reverse osmosis membranes, as well as the incorporation of a pre-treatment filter into the bottom plate of the device and a system of channels, which allows for continuous operation of the desalination process.

Description

Vynález se týká zařízení na odsolování vodných roztoků využívajících principu reverzně osmotického procesu, pomocí kterého lze z vodných roztoků kontinuálně odstraňovat 80 až 90 % iontových součástí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for the desalination of aqueous solutions utilizing the reverse osmosis process principle, by means of which 80-90% of the ionic components can be continuously removed from the aqueous solutions.

Odsolování vodných roztoků se doposud provádí zejména fyzikálně chemickými procesy jako jsou iontová výměna, destilace, elektrolýza, elektrodialýza a dalSí. Zařízení, kterými se uvedené způsoby odsolování provádí, vykazují některé nevýhody, mezi které patří vysoká energetická náročnost provozu, diskontinuita odsolování a technická složitost zařízení.Up to now, the desalination of aqueous solutions has been carried out mainly by physico-chemical processes such as ion exchange, distillation, electrolysis, electrodialysis and others. The devices used to carry out the desalination processes have some disadvantages, including high energy consumption, desalination discontinuity and technical complexity of the device.

Mezi nové, progresivní metody odsolování vodných roztoků patří membránové reverzně osmotické procesy. Zařízení pracující na principu reverzní osmózy jsou využívána při odsolování vodných roztoků obsahujících 0,5 až 10 g rozpuštěných látek na litr vody.New, progressive methods of desalination of aqueous solutions include membrane reverse osmosis processes. Reverse osmosis systems are used in desalination of aqueous solutions containing 0.5 to 10 g of solutes per liter of water.

Zařízení jsou konstruována pro různé výkony a jejich princip spočívá ve využívání tlaku jako hnací síly pro překonání osmotického tlaku rozpuštěných látek v roztoku na polopropustné membráně, která dovoluje přechod čisté vody (permeátu) přes aktivní vrstvu membrány, zatímco rozpuštěné iontové součásti jsou zadržovány před membránou a jsou odváděny ve formě koncentrátu mimo zařízení.Designed for different capacities, the principle is to use pressure as a driving force to overcome the osmotic pressure of solutes in a solution on a semipermeable membrane that permits the passage of pure water (permeate) through the active membrane layer, while solubilized ionic components are retained in front of the membrane; they are discharged in the form of concentrate outside the plant.

Polopropustné reverzně osmotické membrány jsou v zařízeních instalovány ve formě dutých vláken, trubek nebo spirálově vinutých modulů.Semipermeable reverse osmosis membranes are installed in the form of hollow fibers, tubes or spiral wound modules.

Pro dokonalý provoz zařízení na odsolování vodných roztoků je nezbytné zajistit účinnou předúpravu, která odstraněním suspendovaných látek z vodného roztoku zabrání následnému nevratnému zanesení aktivní vrstvy membrány, a tím i znemožnění odsolovacího procesu. Zařízení zajištující předúprevní procesy jsou doposud u odsolovecích stanic konstruována odděleně, což je zejména u stanic meněích výkonů na úkor velikosti a konstrukční jednoduchosti celé odsolovací stanice.For the perfect operation of the aqueous solution desalination plant, it is necessary to provide an effective pretreatment which, by removing the suspended matter from the aqueous solution, prevents the subsequent irreversible clogging of the active membrane layer and thus prevents the desalination process. So far, the devices for pre-heating processes have been designed separately at desalination plants, which is especially at the stations of lower outputs at the expense of the size and design simplicity of the entire desalination plant.

Další nevýhodou doposud známých zařízení pracujících na principu reverzní osmózy je skutečnost, že lepidla nezbytná k zhotovení membránových modulů (trubky, dutá vlákna, spirálově vinuté moduly) velmi často vyplavují organické látky, která nepříznivě ovlivňují kvalitu odsolené vody.Another disadvantage of the prior art reverse osmosis devices is that the adhesives necessary to make the membrane modules (tubes, hollow fibers, spiral wound modules) very often wash away organic substances that adversely affect the quality of the desalinated water.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením na odsolování vodných roztoků podle uvedeného vynálezu, využívajícím principu reverzně osmotického procesu, jehož podstata spočívá v tom, že zařízení sestává ze dvou základních desek, membránové jednotky a předúpravního filtru, přičemž horní deska je opatřena kanálkem pro odvod koncentrátu látek ve vodě rozpuštěných a škrticím ventilem a dolní deska má ve svá spodní části zabudován předúpravní filtr a je opatřena manometry pro zajišťování tlakové ztráty ne předúpravním filtru, odvzdušňovecím ventilkem, kanálky pro přívod vstupní vody, kanálky pro odvod odsolené vody a na dolní desce je umístěna soustava rozváděčích desek, odváděčích desek, kruhových podložek, těsnění a plochých reverzně osmotických membrán, přičemž je celá soustava upnuta šrouby mezi základní desky.The aforementioned drawbacks are overcome by the aqueous solution desalination plant according to the reverse osmotic process, which consists of two baseplates, a membrane unit and a pre-treatment filter, with the top plate having a channel for the removal of the concentrate of substances in the water dissolved and throttle valve and the bottom plate has a pre-treatment filter in its lower part and is equipped with pressure gauges for providing pressure loss to the pre-treatment filter, vent valve, inlet water channels, desalinated water drainage channels and distribution plates, discharge plates, circular washers, seals and flat reverse osmotic membranes, the whole assembly being clamped by screws between the base plates.

Mezi výhody takto navrhovaného zařízení na odsolování vodných roztoků patří konstrukce membránové jednotky, kde umístění plochých reverzně osmotických membrán s rozváděcími a odváděcími elementy mezi základní desky nevyžaduje lepidel, což je výhodné e ohledem na kvalitu odsolené vody.Advantages of the proposed aqueous solution desalination plant include the construction of a membrane unit where the placement of flat reverse osmosis membranes with distribution and drain elements between the base plates does not require adhesives, which is advantageous in view of the quality of the desalinated water.

Další výhodou zařízení podle uvedeného vynálezu je nízká hmotnost zařízení), malé rozměry a možnost kontinuálního sledování tlakové ztráty na předúpravním filtru pomocí manometrů též zabudovaných v dolní základní desce.Another advantage of the device according to the invention is the low weight of the device, the small size and the possibility of continuously monitoring the pressure drop on the pretreatment filter by means of manometers also incorporated in the lower base plate.

. .u. .at

Zařízení na odsolování vodných roztoků lze s výhodou použít pro malé výkony s nízkými tlaky vstupní vody, které lze dosáhnout malými čerpadly, nebo přímo tlakem vstupní vody z vodovodní sítě, který· činí 0,2 až 0,7 MPa.The aqueous solution desalination plant can advantageously be used for small outputs with low inlet water pressures which can be achieved by small pumps, or directly by a pressure of inlet water from the water supply network of 0.2 to 0.7 MPa.

Zařízení dle uvedeného vynálezu pracuje kontinuálně s trvalou odsolovací účinností 80 až 95 % rozpuštěných látek. Při účinné předúpravě vstupní vody a optimálním provozu zařízení na odsolování vodných roztoků pracuje membránová jednotka bez jakýchkoli úprav % 15 měsíců až 3 roky.The device according to the invention operates continuously with a continuous desalination efficiency of 80 to 95% of the solutes. With effective pre-treatment of the inlet water and optimal operation of the desalination plant, the membrane unit works without any treatment% 15 months to 3 years.

Zařízení podle uvedeného vynálezu je zobrazeno na přiloženém obrázku.The device according to the invention is shown in the attached figure.

Horní základní deska J. je opatřena kanálkem J, pro odvod koncentrátu látek ve vodě rozpuštěných a škrticím ventilem 14. Dolní základní deska 2 má ve své spodní ěásti zabudován předúpravní filtr £ a je opatřena manometry 5a. 5b pro zajišlování tlakové ztráty na předúpravním filtru £, odvzdušňovacím ventilkem 1 5. kanálky 6_ pro přívod vstupní vody, kanálky 2 pro odvod odsolené vody a dále je na dolní desce umístěna soustava rozváděčích desek 8, odváděčích desek j£, kruhových podložek 10. těsnění 11 a plochých reverzně osmotických membrán Ji,. Celá soustava je šrouby 13 upnuta mezi základní desky.The upper base plate J is provided with a channel J for the removal of the concentrate of substances dissolved in water and a throttle valve 14. The lower base plate 2 has a pre-treatment filter 6 in its lower part and is provided with manometers 5a. 5b for providing the pressure loss on the pre-treatment filter 8, the vent valve 15 of the 5 inlet water supply channels 6, the desalinated water outlet channels 2, and a set of distribution plates 8, drain plates 8, ring washers 10 on the lower plate. 11 and the flat reverse osmosis membranes Ji ,. The entire assembly is clamped by screws 13 between the base plates.

Takto vzniklá membránová jednotka zadržuje 80 až 95 % látek rozpuštěných ve vodě a odvádí je přes škrtiví ventil 14 ve formě koncentrátu kanálkem £ horní deskou J_. Odsolená voda odchází ve formě permeátu kanálkem 2 v dolní desce £.The membrane unit thus formed retains 80 to 95% of the substances dissolved in water and discharges them through the throttle valve 14 in the form of a concentrate through the channel 8 through the top plate 11. The desalinated water leaves in the form of permeate through channel 2 in the bottom plate 6.

Zařízení dle uvedeného vynálezu lze využívat v laboratorních i v průmyslových provozech, kde je nezbytná potřeba čisté vody zbavené suspendovaných látek a většina rozpuštěných iontových součástí z vody. Dále lze zařízení využívat jako první stupeň před dalšími úpravami, mezi které patří například ionexové dočištění, tepelná úprava nebo odstraňování mikrobiálního znečištění ultrafiltry.The device according to the invention can be used in laboratory and industrial plants where there is a need for clean water free of suspended matter and most of the dissolved ionic components from the water. Furthermore, the device can be used as a first stage prior to further treatments, such as ion exchange treatment, heat treatment, or removal of microbial contamination of the ultrafilter.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for desalination of aqueous solutions using the reverse osmosis process, characterized in that it consists of two base plates, a membrane unit and a pre-treatment filter, the top plate (1) having a channel (3) for draining the water-solute and the throttle valve (14) and the lower plate (2) has a pre-treatment filter (4) in its lower part and is equipped with pressure gauges (5a, 5b) for detecting pressure loss on the pre-treatment filter (4), a bleed valve (15), channels (6) a set of distribution plates (8), drain plates (9), ring washers (10), gaskets (11) and flat reverse osmosis membranes are provided for the inlet water supply, the drainage channels (7) and the bottom plate (2) (12), the whole assembly being clamped by screws (13) between the base plates (1, 2).