RU2009705C1

RU2009705C1 - Membrane unit

Info

Publication number: RU2009705C1
Application number: SU914939360A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Артемов; Э.И. Симаненков; В.Н. Артемов; Л.В. Ровнова
Original assignee: Тамбовское акционерное общество "Комсомолец"
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1991-05-27
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: unit has a pressure pump, connected to a membrane apparatus on which outlet a manometer and a throttle are mounted. A collector dividing the concentrate line into two is mounted after the throttle. One line is connected to lower part of a concentrate receiver, and the second one - to a jet pump which suction branch pipe is connected to a metered chemical reagent tank which is connected to the upper part of the concentrate receiver through a shutoff accessories and a system of valves. EFFECT: improved structure. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для проведения процессов мембранного разделения и может быть использовано для обработки сточных вод, концентрирования растворов, получения обессоленной воды в химической, пищевой и других областях промышленности. The invention relates to installations for carrying out membrane separation processes and can be used for wastewater treatment, concentration of solutions, production of demineralized water in the chemical, food and other industries.

Известна установка, содержащая нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из аппарата, сборник концентрата и емкость, соединенную с вакуумирующим устройством в виде струйного насоса, размещенного на трубопроводе вывода концентрата, а также трубопроводы, соединяющие перечисленные элементы установки. (Авторское свидетельство СССР N 1528527, кл. В 01 D 63/00, 1987). A known installation containing a discharge pump, a membrane apparatus separating the solution into concentrate and permeate, a throttling device in the concentrate line at the outlet of the apparatus, a concentrate collector and a container connected to a vacuum device in the form of a jet pump located on the concentrate outlet pipe, as well as pipelines connecting the listed installation items. (USSR author's certificate N 1528527, class B 01 D 63/00, 1987).

Недостатком такой установки является отсутствие устройства для дозирования химических реагентов. The disadvantage of this installation is the lack of a device for dispensing chemicals.

Известна также мембранная установка, содержащая нагнетательный насос, обратноосмотический аппарат, разделяющий исходный раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в виде регулирующего клапана на выходе аппарата в линии концентрата, соединенное с емкостью сбора концентрата, причем на входе нагнетательного насоса установлен насос-дозатор, соединенный с емкостью сбора концентрата. ( Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М. : Стройиздат, 1988, с. 114, рис. 5.2). Also known is a membrane installation containing a discharge pump, a reverse osmosis apparatus that separates the initial solution into concentrate and permeate, a throttling device in the form of a control valve at the outlet of the apparatus in the concentrate line, connected to a concentrate collection tank, and a metering pump is installed at the inlet of the discharge pump, connected with concentrate collection capacity. (Karelin F.N. Desalination of water by reverse osmosis. M.: Stroyizdat, 1988, p. 114, Fig. 5.2).

Недостатком такого устройства, принятого за прототип является сложность конструкции, обусловленная применением дозировочного насоса, дополнительные энергозатраты на привод этого насоса. The disadvantage of this device, adopted as a prototype is the design complexity due to the use of a metering pump, additional energy consumption for the drive of this pump.

Целью изобретения является снижение энергоемкости и упрощение конструкции. The aim of the invention is to reduce energy consumption and simplify the design.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранной установке, содержащей нагнетательный насос, мембранный аппарат, разделяющий раствор на концентрат и пермеат, дросселирующее устройство в линии концентрата на выходе из мембранного аппарата, сборник концентрата, емкость для дозируемого химического реагента, нижняя часть которой соединена с входным патрубком нагнетательного насоса, а также трубопроводы, соединяющие элементы установки, после дросселирующего устройства установлен коллектор, делящий линию концентрата на две линии, первая из которых соединена через систему клапанов с нижней частью сборника концентрата, а вторая линия соединена через запорную арматуру со струйным насосом, диффузор которого соединен с канализацией, а всасывающий патрубок с верхней частью емкости для дозируемого химического реагента, при этом последняя также соединена через запорную арматуру и систему клапанов с верхней частью сборника концентрата. Кроме того, сборник концентрата выполнен в виде двух или более емкостей, нижняя часть которых соединена со сливным трубопроводом, а верхняя часть соединена с атмосферой через обратный клапан. This goal is achieved by the fact that in a membrane installation containing a pressure pump, a membrane apparatus separating the solution into concentrate and permeate, a throttling device in the concentrate line at the outlet of the membrane apparatus, a concentrate collector, a container for a dosed chemical reagent, the lower part of which is connected to the inlet the discharge pump nozzle, as well as the pipelines connecting the installation elements, after the throttling device, a collector is installed that divides the concentrate line into two lines, the first of which I am connected through a valve system to the lower part of the concentrate collector, and the second line is connected through shut-off valves to a jet pump, the diffuser of which is connected to the sewer, and the suction pipe to the top of the container for the dosed chemical reagent, while the latter is also connected through shut-off valves and a valve system with an upper portion of the concentrate collector. In addition, the concentrate collector is made in the form of two or more containers, the lower part of which is connected to the drain pipe, and the upper part is connected to the atmosphere through a check valve.

Установка после дросселирующего устройства коллектора, делящего линию концентрата на две линии, первая из которых соединена через систему клапанов с нижней частью сборника концентрата, а вторая линия соединена через запорную арматуру со струйным насосом, диффузор которого соединен с канализацией, а всасывающий патрубок с верхней частью емкости для дозируемого химического реагента, при этом последняя также соединена через запорную арматуру и систему клапанов с верхней частью сборника концентрата, обеспечивает возможность утилизации энергии сбрасываемого потока концентрата без применения промежуточных устройств, например гидроцилиндров или гидродвигателей. Вытеснение дозируемого химического реагента осуществляется давлением воздуха за счет преобразования гидравлического давления сбpасываемого концентрата в пневматическое путем вытеснения воздуха из верхней части сборника концентрата в емкость дозируемого химического реагента. Такое устройство имеет минимальное количество узлов, что, упрощая конструкцию, обеспечивает высокую надежность работы устройства и не требует отдельного привода для дозирования химических реагентов, обеспечивая тем самым снижение энергоемкости. Кроме того, обеспечивается постоянство скорости подачи концентрата в сборники концентрата под заданным давлением, независимо от величины рабочего давления в мембранном аппарате, что повышает точность дозирования химического реагента. Installation after the throttling device of the collector dividing the concentrate line into two lines, the first of which is connected through the valve system to the lower part of the concentrate collector, and the second line is connected through shut-off valves to the jet pump, the diffuser of which is connected to the sewer, and the suction pipe to the upper part of the tank for a dosed chemical reagent, while the latter is also connected through shut-off valves and a valve system to the upper part of the concentrate collector, provides the possibility of disposal nergii disposable concentrate stream without the use of intermediate devices such as hydraulic cylinders or hydraulic motors. The displacement of the dosed chemical reagent is carried out by air pressure by converting the hydraulic pressure of the discharged concentrate into pneumatic by displacing the air from the upper part of the concentrate collector into the capacity of the dosed chemical reagent. Such a device has a minimum number of nodes, which, simplifying the design, provides high reliability of the device and does not require a separate drive for dispensing chemical reagents, thereby reducing energy consumption. In addition, a constant flow rate of the concentrate to the concentrate collectors is ensured under a given pressure, regardless of the magnitude of the working pressure in the membrane apparatus, which increases the accuracy of dosing the chemical reagent.

Выполнение сборника концентрата в виде двух или более емкостей, нижняя часть которых соединена со сливным трубопроводом, а верхняя часть соединена с атмосферой через обратный клапан, позволяет процесс дозирования химических реагентов сделать непрерывным за счет непрерывного заполнения одной из емкостей концентратом. При заполнении одного из сборников концентрата во втором происходит процесс удаления концентрата и повышение давления воздуха в сборнике до рабочего и наоборот. Соединение обратного клапана с атмосферой обеспечивает автоматическое опорожнение сборника концентрата при прекращении подачи в него концентрата и открывании клапана слива. The execution of the concentrate collector in the form of two or more containers, the lower part of which is connected to the drain pipe, and the upper part is connected to the atmosphere through a non-return valve, allows the chemical dosing process to be made continuous by continuously filling one of the containers with concentrate. When filling one of the concentrate collectors in the second, the concentrate is removed and the air pressure in the collector rises to the working one and vice versa. The connection of the non-return valve with the atmosphere ensures automatic emptying of the concentrate collector when the flow of concentrate into it is stopped and the drain valve is opened.

На чертеже показана гидравлическая схема предлагаемой установки. The drawing shows the hydraulic circuit of the proposed installation.

Мембранная установка содержит нагнетательный насос 1, соединенный с мембранным аппаратом 2, разделяющим раствор на концентрат и пермеат, на выходе из которого в линию концентрата установлены манометр 3 и дросселирующее устройство 4, соединенное через коллектор с дросселирующим устройством 5 и запорным органом 6, установленными в линии сброса концентрата параллельно. В линии после запорного органа 6 установлен струйный насос 7, всасывающий патрубок которого через вентиль 8 соединен с емкостью 9 дозируемого химического реагента, последняя снабжена манометром 10 и через обратный клапан 11 и гибкий шланг 12 подсоединена к емкости 13 с реагентом, предназначенным для дозирования, например с серной или соляной кислотой. Емкость 9 в нижней части снабжена краном для слива 14 и соединенным с входом насоса высокого давления 1 трубопроводом с вентилем 15 и расходомером 16, например, ротометром типа РМФ. Дросселирующее устройство 5 соединено с нижней частью сборников концентрата 17 (1) и 17(2) через подающие клапаны 18 (1) и 18(2). Сборники концентрата 17 снабжены расположенными в нижней их части клапанами сброса 19(1) и 19(2), соединенными с канализационной сетью. The membrane installation comprises a pressure pump 1 connected to a membrane apparatus 2 separating the solution into concentrate and permeate, at the outlet of which a pressure gauge 3 and a throttling device 4 are connected through the collector to a throttling device 5 and a shut-off element 6 installed in the line concentrate discharge in parallel. In the line after the shut-off member 6, a jet pump 7 is installed, the suction nozzle of which is connected via a valve 8 to a container 9 of a dosed chemical reagent, the latter is equipped with a manometer 10 and through a non-return valve 11 and a flexible hose 12 is connected to a container 13 with a reagent intended for dosing, for example with sulfuric or hydrochloric acid. The tank 9 in the lower part is equipped with a drain valve 14 and a pipe connected to the inlet of the high pressure pump 1 with a valve 15 and a flow meter 16, for example, an RMF rotometer. The throttling device 5 is connected to the lower part of the concentrate collectors 17 (1) and 17 (2) through the supply valves 18 (1) and 18 (2). The concentrate collectors 17 are equipped with discharge valves 19 (1) and 19 (2) located in their lower part and connected to the sewer network.

В верхней части сборники концентрата 17 соединены с емкостью 9 трубопроводами, на которых установлены соединенные с атмосферой обратные клапаны 20(1) и 20(2), обратные клапаны 21(1), 21(2) и вентиль 22. На входе насоса 1 установлен также рН-метр 23 и манометр 24. In the upper part, the concentrate collectors 17 are connected to the tank 9 by pipelines, on which check valves 20 (1) and 20 (2) are connected to the atmosphere, check valves 21 (1), 21 (2) and a valve 22. At the inlet of pump 1, is installed also a pH meter 23 and a pressure gauge 24.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Исходный раствор поступает на вход насоса высокого давления 1 и подается в мембранный аппарат под давлением, например, 2,5-5,0 МПа, при этом пермеат выводится на потребление, а концентрат через дросселирующее устройство 4 сбрасывается в коллектор, соединенный с установленными параллельно дросселирующим устройством 5 и запорным органом 6. Большая часть потока концентрата проходит через запорный орган 6 и установленный последовательно с ним струйный насос 7, из которого концентрат сбрасывается в канализацию или на последующую переработку. При протекании сбрасываемого концентрата через струйный насос 7 во всасывающем патрубке насоса создается разрежение, которое используется для заполнения емкости 9 дозируемым химическим реагентом, в частности раствором кислоты, щелочи или водоумягчителя для поддержания в подаваемой на мембранное разделение жидкости необходимого для нормальной работы мембранного аппарата химического состава. Для заполнения емкости 9 химическим реагентом вентиль 8 открывается и при закрытых вентилях 15 и 14 шланг 12 погружается в емкость 13 с реагентом, последний по шлангу 12 через обратный клапан 11 подается в емкость 9. После заполнения емкости 9 дозируемым реагентом до заданного уровня вентиль 8 перекрывается. После этого открывается клапан 18(2) и вентиль 22. При этом в сборник 17(2) будет поступать концентрат, вытесняющий воздух в емкость 9, давление которого запирает обратный клапан 21(1). После достижения давления в емкости 9 не меньшего, чем давление на входе в насос 1, что контролируется по показаниям манометров 10 и 24, вентиль 15 открывается и дозируемый химический реагент поступает на вход насоса 1. Расход дозируемого компонента определяется по показаниям расходомера 16 и рН-метра 23 и может регулироваться дросселем 5 и вентилем 15. После заполнения сборника 17(2) концентратом клапан 18(2) закрывается и открывается клапан 18(1), при этом происходит опорожнение сборника 17(2) через обратный клапан 19(2) и заполнение концентратом сборника 17(1), из которого воздух после достижения им давления, равного давлению на входе в насос 1, через обратный клапан 21(1) и вентиль 22 продолжит вытеснение реагента из емкости 9 на вход насоса 1. При открытом вентиле 19(2) через обратный клапан 20(2) происходит замещение сбрасываемого концентрата из сборника 17(2) воздухом без образования в нем вакуума. При этом клапан 21(2) заперт давлением воздуха, вытесняемого из емкости 17(1). Аналогично происходит обратное переключение сборников концентрата на слив и заполнение. Благодаря наличию сигнализаторов уровня такое переключение может производиться без участия оператора, автоматически. The initial solution enters the inlet of the high pressure pump 1 and is supplied to the membrane apparatus under pressure, for example, 2.5-5.0 MPa, while the permeate is withdrawn for consumption, and the concentrate is throttled through a throttling device 4 into a collector connected to the throttling tubes installed in parallel the device 5 and the shut-off element 6. Most of the concentrate flow passes through the shut-off element 6 and the jet pump 7 installed in series with it, from which the concentrate is discharged into the sewer or for further processing. When the discharged concentrate flows through the jet pump 7, a vacuum is created in the suction pipe of the pump, which is used to fill the container 9 with a metered chemical reagent, in particular, an acid, alkali or water softener solution to maintain the chemical composition necessary for normal operation of the membrane apparatus in the liquid supplied to the membrane separation. To fill the container 9 with a chemical reagent, the valve 8 opens and, with the valves 15 and 14 closed, the hose 12 is immersed in the container 13 with the reagent, the latter through the hose 12 through the check valve 11 is supplied to the container 9. After filling the container 9 with the dosed reagent to a predetermined level, the valve 8 is closed . After that, valve 18 (2) and valve 22 open. At the same time, a concentrate will flow into the collector 17 (2), displacing air into the container 9, the pressure of which closes the check valve 21 (1). After the pressure in the vessel 9 is not less than the pressure at the inlet to the pump 1, which is controlled by the readings of pressure gauges 10 and 24, the valve 15 opens and the metered chemical reagent enters the inlet of the pump 1. The flow rate of the dosed component is determined by the readings of the flow meter 16 and pH- 23 meters and can be regulated by throttle 5 and valve 15. After filling the collector 17 (2) with concentrate, the valve 18 (2) closes and opens the valve 18 (1), and the collector 17 (2) is emptied through the check valve 19 (2) and filling the collection concentrate 17 (1), from which air, after reaching a pressure equal to the pressure at the inlet to pump 1, through the check valve 21 (1) and valve 22 will continue displacing the reagent from the tank 9 to the pump inlet 1. With valve 19 (2) open, check valve 20 (2), the discharged concentrate is displaced from the collector 17 (2) with air without the formation of a vacuum in it. In this case, the valve 21 (2) is closed by the pressure of the air displaced from the tank 17 (1). Similarly, the concentrate collectors are switched back to drain and fill. Due to the presence of level switches such switching can be done without operator intervention, automatically.

Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения дозировочного насоса и снизить энергопотребление за счет утилизации энергии сбрасываемого концентрата. (56) Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М. : Стройиздат, 1988, с. 114. The proposed device allows to simplify the design by eliminating the metering pump and reduce energy consumption by utilizing the energy of the discharged concentrate. (56) Karelin F.N. Desalination of water by reverse osmosis. M.: Stroyizdat, 1988, p. 114.

Claims

1. A MEMBRANE INSTALLATION containing a pressure pump, a diaphragm device, separating the initial solution into a concentrate and a permeate, a dispersing device in the concentrate line at the outlet of the membrane device, a concentrate collector, a container for a metered chemical oil source, as well as pipelines connecting the elements of the installation, characterized in that, in order to reduce energy consumption and simplify the design, after the dividing device, a collector is installed, dividing On the other hand, the concentrate is in two lines, the first of which is connected through the valve system to the lower part of the concentrate collector, and the second line is connected through the shut-off valve to the jet pump, the diffuser of which is connected to the sewer, and the suction pipe to the upper part of the chemical dispenser tank the latter is also connected via a shut-off valve and a valve system to the upper part of the concentrate collector.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the concentrate collector is made in the form of two or more tanks, the lower part of which is connected to a drain pipe, and the upper part is connected to the atmosphere through a non-return valve.