RU1176481C - Способ опреснени соленых вод - Google Patents

Description

м о

4Ь. 00

Изойретение относитс  к технологии опреснени  соленых вод методом электродизлиза и может быть использовано при опреснении морской воды а электродиализ ных установках циркул ционного типа.

Известен способ опреснени  соленых вод в электродиализных установках циркул ционного типа. Этот способ заключаетс  в рециркул ции порции исходной веды через ёмкдсть и многокамерный электродиализаторсчередующимис  анионообменмыми и катионообменными мембранами до получени  заданной степени опреснени , после чегх опресненную воду сливают из емкости-. запОйи к)т ее новой порцией исходной водм « цикл о рёснейи  повтор ют. Скорость циркул ции Поддерживают на Депол ризацйонном уровне в течение всего цикла опреснени  и во H36exatHie {}аэвити  концентрацирнйой пол ризации , вь1зываемрй загр знением поверхности анионообменных мембран коллоидными част тцами и дргзничё усимй веществами и привод щей к образованною осадков в элёктродиализаторе, исходную Воду подвергают тщательной очистке.

Недостатками йзвёсгнбго епосбба опреснени  соленых вод  вл ютсй сравнительно невысока  сKofjbcTb процесса, котора ограничена величин предельной плотности.тока.а также значитель«а  затрата энергии на циркул цика потоков жидкОCTti и высо(ив требова«и  к очистке исходной воды.

Известен способ опреснени  соленых вод. включающий циркул цию последних через электродиалйэатор с анйонообменными и катионообменными Мембрайами до пойучений необходимой степени опреснени  при посто нных напр жении на электродиализато| )е и скорости цир кул ции,. которую поддерживают «а депол риэациOHHQM уровне в течение 80-§0% продолжительности процесса опреснени  порции исходной воды, а продолжительность этого Процесса поддерживают не более в|}емёии пребыван и  в анивнообменных ) перенос11Мых через них гидроксильных ионов. Этот способ опреснени  соленых вод позвол ет о изить энергозатраты на циркул цию и требовани  к очистке исходной воды , а также несколько повысить скорость процесса.

Однако возможность интенсификации процесса в этом способе ограничена снижением рИ опресн емой воДы, которое  вл етс  следствием образовани  водородных и гидроксильных ионов в течение пол ризационного периода работы, составл ющего 10-20% от продолжительности процесса опреснени . В то же врем , использование опресненной водыв качестве питьевой требует , чтобы снижение величины рН морской воды не превышало 2 ед.рН, так как в соответствии с ГОСТом на питьевую воду величина ее рН должна быть не ниже 6,0, а рН морской воды приблизительно равен 8,0. Таким образом, предельно допустимое снижение рН опресн емой воды, равное 2 ед. рН, ограничивает возможность интенсификации процесса в известном с пособе оп реснени  солейых вод, хот  с точки зрени  стабильности технологического процесса возможн а дальнейша  интенсификаци  процесса по этому способу.

Другим недостатком этого способа  вл етс  сравнительно высока  потребл ема  мощность при опреснении соленых вод. Это св зано с увеличением сопротивлени  электродиализатора в процес ;е опреснени  порции исходной воды и поддержании в известном способе пос;то  +ноГб напр жени  на злектродиалйэаторе. В результате при опреснении морской воды мощность, потребл ема  электрьдиализатором, уменьшаетс  в процессе опреснени  порции исходной воды в раз И гмаксимальна  мощность 8 начале п|К цес;са опреснени , определ юща  yctaHOB04Hy o мощность источника энергопит;ани , значительно пребосходйт среднюю потребл емую мощности.

Цельк) Изобретени   вл етс  увеличение пройзводИтельйости процесса и снижение потребл емой мощности.

Поставленна  достигаетс  в способе опреснени  еолейых вод, включающем циркул цию последних через электродизлизатор с череду (ощИмис  кзтибноьбменными и аниоНообмен ними мембранами в течение времени опреснени , которое не более времени г ереноса гидроксильных йойов через анионообменйые мембраны, причем 8090% времени опреснени  процесс ведут, поддержива  скорбеть 1 ркул ции на дёпол ризационном уровне, при посто нном значении произведени 

::„ :. fR,. ,

где { - сила тока; R - сопротивление электроДиализатора . которое поддерживают изменением силы тока.

Регулирование тока в зависимости от Сопротивлени  электродиализатора с поддержанием посто нного значени  произведени  квадрата тока длектроДиализатора нд его сопротивление приводит к тому, что потреблйема  электродиалиэаторой мощность в течение цикла опреснени  не мен етс  по величине ориблизительносоответствует средней мощности, потребл емой электродиализатором при его работе в соответствии с прототипом. Это позвол ет значительно снизить величину потребл в мой мощности по сравнению с прототипом. Использование предложенного способа , кроме того, обеспечивает при одииако вой с прототипом средней скорости процесса пониженную по сравнению с прототипом скорость процесса в н ачале цикла опреснени  и значительно более высокую в конце цикла опреснени . Поддержание более высокой CKopocfи процесса в конце цикла опреснени , когда перепад концентраций на мембранах достигает максимальных значений, уменьи ает неблагопри тное вли ние диффузий соли из камер концентрировани  на выход по TOity, что сокращает п0од6лжительнорть п0л$ ризацион(го периода работы и соот в тстйенйб;- общее врем  опреснени  пор ции исходной воды. Кроме того, поддержание во врем  пол ризационного периода повышенной скорости процесса приводит к относительному уменьшению количества образующихс  водородных и гидроксильных ионов. В результате количество водородных и тидроксильных iiipHOBi. образующихс  в период пол ризацирнмой работы, сокращаетс , что уменьшает снижение рН опресненной воды, перенос гидроксильных ионов в камеры концентрировани  и позвол ет повысить скорость предлагаемого Процесса по сравнению с прототипом. Проведены испытани  опытного образца электродиализного опреснител  на ре альной морской воде. Электродиализный опреснитель включает в себ  многокамер ный электродиализатор с анионообменными мембранами МА-40 и катионообменными мембранами МА-40 , емкости и Циркул ционные насосы. Электродиализатор содержит 50 рабочих  чеек (кажда   чейка состоит из двух мембран и двух рабочих рамок прокладочного типа) размером 200 Х 450 мм. Рассто ние между мембранами 2 мм. Активна  площадь  чейки 560 см. В качестве сепараторов использован перфорированный и гофрированный винипласт, а в качестве электродов - листы из платинированного титана. Объем циркул ционного контура опресн емой воды составл ет 10л, аскорость циркул ции составл ет 600 л/ч, что обеспечивает линейную скорость жидкости в камере опреснени  электродиализатора 2,3 см/с. Потер  напора в циркул ционном контуре не превышает 1000 мм. Испытани  проводили на воде с солесодержанием 41 г/л, поступающей в опреснитель после грубой очистки от механических примесей, в двух режимах: в соответствии с прототипом в соответствии с предлагаемым способом. В обоих случа х солесодержание опресненной воды было около 700 мг/л, Опреснитель работал следующим образом . Порцию исходной соды многократно рециркулировалй в циркул ционных контурах опресн емого и концентрируемого потоков , образованных соответствующими камерами электродиализатора, емкост ми, насосами и трубопроводами. ПЪсле снижени  солесодержани  опресн емой воды приблизительно до 700 мг/л циркул ционные контуры опорожн лись, затем заполн лись новой порцией исходнс воды и цикл опреснени  повтор лс . В процессе испытаний в режиме прототипа на электродиализаторе подде1 кивали напр жение 32-34 8, что оберпёчивало снижение величины рН: опресненной воды на 1,2-1,8 ед., т.е, снижение рН, к предельному с точки зрени  требований, предь вл емых к качеству питьевой воДы. При испытани х в соответствии с предлагаемым способом ток электродйализатора регулировали в зависимости от сопротивлени  злектродиаЛиз)атора по закону г R const. Где I и R - соответственно текущие значени  тока и сопротивлени  электродиблизатора. Изменени  тока и напр жени  электродиализатора в течение одного из характерных циклов опреснени  представлены в таблЛ. Продолжительность депол ризационного период работы при испытани х в обоих режимах была около 30% от общей продолжительности процесса опреснени . В табл.2 представлены результаты испытаний опытного образца опреснител  а соответствии с предлагаемым способом и прототипом. Из табл;2 видно, что при работе опреснител  в соответствии с предлагаём м способом произв)дительность может быть увеличена в 1,6 раза по сравнению с прототипом без чрезмерного снижени  рН опресн емой воды. Это обеспечивает получение воды, соответствующей требовани м,