RU2046003C1

RU2046003C1 - Membrane plant

Info

Publication number: RU2046003C1
Application number: RU9393020819A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Артемов; Э.И. Симаненков; В.Н. Артемов; З.А. Игнатова
Original assignee: Тамбовское акционерное общество "Комсомолец"
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: membrane equipment. SUBSTANCE: membrane plant has the following components connected in series: a sand filter, an interim container, a pump, a membrane filter, a permeate receptacle, and valves. The interim container is provided with a filling neck. A perforated partition divides the container into inlet and outlet chambers. The inlet chamber is open to the clarified water line of the sand filter through a valve and the filling neck, and it is open to the outlet chamber through the suction branch pipe of the pump, a valve, a membrane filter, a concentrate line, another valve, and the filling neck. The outlet chamber is open to the permeate receptacle through the suction branch pipe of the pump, a valve, the membrane filter, the permeate line, and another valve. The perforated partition may be a barrel with its inner space forming the inlet chamber. EFFECT: higher efficiency. 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 conducting processes of membrane separation and can be used for wastewater treatment, concentration of solutions, obtaining demineralized water in the chemical, food and other industries.

Известна мембранная установка, включающая фильтр механической очистки в виде песчаного фильтра, соединенного с насосом высокого давления, из которого жидкость поступает в обратноосмотический мембранный аппарат, соединенный со сборником пермеата, запорную арматуру и соединительные трубопроводы. (Ясминов А. А. и др. Обработка воды обратным осмосом и ультрафильтрацией. М. Стройиздат, 1978. с. 97, рис. IV.4.). A known membrane installation, including a mechanical cleaning filter in the form of a sand filter connected to a high pressure pump, from which liquid enters a reverse osmosis membrane apparatus connected to a permeate collector, shutoff valves and connecting pipelines. (A. Yasminov et al. Water treatment by reverse osmosis and ultrafiltration. M. Stroyizdat, 1978. p. 97, Fig. IV.4.).

Недостаток такого устройства несовершенство системы предварительной очистки подаваемой на мембранное разделение жидкости. Механический фильтр с песчано-гравийной загрузкой требует периодической регенерации, при которой измельченные фрагменты зернистой загрузкой могут попадать в узлы насоса и мембранные элементы, вызывая их преждевременный износ и разрушение. Поэтому такая система предварительной очистки неприменима для очистки жидкостей с высоким содержанием коллоидных и взвешенных частиц. The disadvantage of this device is the imperfection of the pre-treatment system supplied to the membrane separation of the liquid. A mechanical filter with sand and gravel loading requires periodic regeneration, in which crushed fragments with a granular load can get into the pump units and membrane elements, causing their premature wear and destruction. Therefore, such a pre-treatment system is not applicable for the purification of liquids with a high content of colloidal and suspended particles.

Известна мембранная установка, включающая песчаный фильтр, промежуточный резервуар, соединенный с насосом высокого давления, патронный фильтр, обратноосмотический аппарат, запорную арматуру и соединительные трубопроводы (Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М. Стройиздат, 1988, с. 149, рис. 7.1. а). A known membrane installation, including a sand filter, an intermediate tank connected to a high pressure pump, a cartridge filter, reverse osmosis apparatus, stop valves and connecting pipes (Karelin F.N. Desalination of water by reverse osmosis. M. Stroyizdat, 1988, p. 149, fig. 7.1. A).

Недостаток такой установки повышенная материалоемкость, обусловленная необходимостью емкости-отстойника значительного объема, поскольку для обеспечения гравитационного осаждения частиц зернистой загрузки скорость потока в этой емкости не должна превышать 3-5 м/ч. The disadvantage of this installation is the increased material consumption, due to the need for a large capacity sedimentation tank, since to ensure gravitational deposition of particles of granular loading, the flow velocity in this tank should not exceed 3-5 m / h.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка мембранная рулонная УМР-4-2-1. The closest in technical essence and the achieved result is the installation of a roll membrane UMR-4-2-1.

Однако емкость исходной жидкости в данной установке также имеет избыточный объем из-за отсутствия системы напорной фильтрации, а емкость промывки не обеспечивает удаление взвесей при приготовлении моющего раствора и при промывке мембранных элементов в режиме циркуляции. However, the capacity of the initial liquid in this installation also has an excess volume due to the lack of a pressure filtration system, and the washing capacity does not provide removal of suspensions during the preparation of the washing solution and when washing the membrane elements in the circulation mode.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрана установка УМР-4-2-1. Based on the set of common features, the installation UMR-4-2-1 was selected as a prototype.

Цель изобретения снижение материалоемкости, обеспечение приготовления промывочного раствора и удаление взвесей при промывке мембранных элементов. The purpose of the invention is the reduction of material consumption, ensuring the preparation of a washing solution and the removal of suspensions during washing of the membrane elements.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранной установке, содержащей последовательно соединенные песчаный фильтр, промежуточную емкость, насос, мембранный фильтр, сборник пермеата и вентили, промежуточная емкость снабжена загрузочной горловиной и разделена перфорированной перегородкой на входную и выходную камеру. Входная камера соединена с линией осветленной воды песчаного фильтра через вентиль и загрузочную горловину, с нагнетательным патрубком насоса через вентиль, сборник пермеата и загрузочную горловину, с выходной камерой через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию концентрата и загрузочную горловину. Выходная камера промежуточной емкости соединена со сборником пермеата через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию пермеата и вентиль. Перфорированная перегородка выполнена в виде стакана, полость которого образует входную камеру. This goal is achieved by the fact that in a membrane installation containing a sand filter, an intermediate tank, a pump, a membrane filter, a permeate collector and valves, the intermediate tank is equipped with a loading neck and is divided by a perforated partition into an input and output chamber. The inlet chamber is connected to the clarified water line of the sand filter through the valve and the filler neck, with the discharge pipe of the pump through the valve, the permeate collector and the filler neck, and the outlet chamber through the suction nozzle of the pump, the valve, the membrane filter, the concentrate line and the filler neck. The output chamber of the intermediate tank is connected to the permeate collector through the pump suction pipe, valve, membrane filter, permeate line and valve. The perforated partition is made in the form of a glass, the cavity of which forms an inlet chamber.

Снабжение промежуточной емкости загрузочной горловиной и разделение ее перфорированной перегородкой на входную и выходную камеры, соединение входной камеры с линией осветленной воды песчаного фильтра через вентиль и загрузочную горловину, с нагнетательным патрубком насоса через вентиль, сборник пермеата и загрузочную горловину, с выходной камерой через всасывающий патрубок насоса, вентиль, мембранный фильтр, линию концентрата и загрузочную горловину, обеспечивают очистку осветленной воды при нестабильной работе песчаного фильтра, когда происходит вынос мелких фрагментов зернистой загрузки. По сравнению с обычными песколовками гравитационного типа предлагаемая емкость с перфорированной перегородкой обеспечивает уменьшение объема устройства в 10-15 раз с соответствующим уменьшением материалоемкости. Supply the intermediate tank with a loading neck and dividing it with a perforated partition into the inlet and outlet chambers, connecting the inlet chamber to the clarified water line of the sand filter through the valve and the loading neck, with the pump discharge pipe through the valve, the permeate collector and the loading neck, with the output chamber through the suction pipe a pump, a valve, a membrane filter, a concentrate line and a loading neck, provide purification of clarified water during unstable operation of a sand filter, hen there is removal of small fragments of the grain loading. Compared with conventional gravity-type sand traps, the proposed capacity with a perforated partition provides a reduction in the volume of the device by 10-15 times with a corresponding reduction in material consumption.

Соединение входной камеры патрубками с нагнетательным патрубком циркуляционного насоса и загрузочной горловиной обеспечивает возможность загрузки моющих веществ во входную камеру исключает необходимость в отдельном устройстве для растворения порошкообразных моющих веществ, в которых содержатся труднорастворимые примеси, которые могут повредить мембраны при регенерации мембранных элементов. Такое подсоединение промежуточной емкости обеспечивает упрощение конструкции мембранной установки и снижение ее металлоемкости. The connection of the inlet chamber with nozzles with the discharge nozzle of the circulation pump and the filler neck allows the loading of detergents into the inlet chamber eliminates the need for a separate device for dissolving powdered detergents, which contain insoluble impurities that can damage the membranes during the regeneration of membrane elements. This connection of the intermediate tank simplifies the design of the membrane unit and reduces its metal consumption.

Соединение выходной камеры с входом мембранного аппарата и всасывающим патрубком циркуляционного насоса обеспечивает улавливание отложений на мембранных элементах при их химической регенерации. В процессе взаимодействия промывочного раствора с отложениями на поверхности мембран, связь последних с мембраной нарушается, но при циркуляции промывочного раствора эти отложения могут вновь отложиться в мембранном элементе. Для исключения образования повторных отложений промывочная жидкость отфильтровывается от них на перфорированной перегородке, что обеспечивает увеличение ресурса мембранных элементов, упрощение конструкции мембранной установки и снижение ее материалоемкости за счет исключения необходимости в дополнительном фильтре. The connection of the output chamber with the inlet of the membrane apparatus and the suction pipe of the circulation pump ensures the collection of deposits on the membrane elements during their chemical regeneration. During the interaction of the wash solution with deposits on the surface of the membranes, the bond of the latter with the membrane is broken, but when the wash solution circulates, these deposits can again be deposited in the membrane element. To avoid the formation of repeated deposits, the washing liquid is filtered from them on a perforated septum, which ensures an increase in the life of the membrane elements, simplification of the design of the membrane unit and reduction of its material consumption by eliminating the need for an additional filter.

Выполнение перфорированной перегородки в виде стакана, полость которого образует входную камеру, обеспечивает повышение емкости по взвешенным загрязнениям входной камеры и удобство монтажа, более полное использование всего объема промежуточной емкости. The implementation of the perforated partition in the form of a glass, the cavity of which forms the inlet chamber, provides increased capacity for suspended impurities of the inlet chamber and ease of installation, more complete use of the entire volume of the intermediate tank.

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

Мембранная установка содержит песчаный фильтр1, соединенный линией осветленной воды через вентиль 2 и патрубок 3 с промежуточной емкостью 4, соединенной выходным патрубком 5 с насосом высокого давления 6, на выходе которого установлены манометр 7, запорный вентиль 8 и мембранный аппарат 9, на линии сброса концентрата из которого установлены манометр 10, дроссель 11 и вентили 12 и 13, а на линии отвода параметра вентили 14 и 15, через первый из которых осуществляется отвод пермеата потребителю, а через второй подача его в сборник 16 пермеата, соединенный также с линией отвода концентрата. Сборник пермеата соединен вентилем 17 с патрубком 18 промежуточной емкости 4 и через вентиль 20 с выходом насоса 6. Патрубки 3 и 18 соединены с входной камерой промежуточной емкости 4 центральным патрубком 21, снабженным загрузочный горловиной с крышкой 22. Патрубок 21 герметично соединен с полостью перфорированной перегородки в виде сетчатого стакана 23, установленного в полости промежуточной емкости 4 и обращенного открытым торцом к люку 24. Сборник 16 снабжен вентилем 25 сброса. Линия концентрата через вентиль 26 соединена с патрубком 18 промежуточной емкости 4. The membrane installation contains a sand filter1 connected by a clarified water line through a valve 2 and a pipe 3 with an intermediate tank 4, connected by an outlet pipe 5 to a high pressure pump 6, at the outlet of which a pressure gauge 7, a shut-off valve 8 and a membrane apparatus 9 are installed, on the concentrate discharge line from which the pressure gauge 10, throttle 11 and valves 12 and 13 are installed, and on the parameter withdrawal line valves 14 and 15, through the first of which the permeate is withdrawn to the consumer, and through the second supply to the permeate collector 16, are connected th also with a concentrate discharge line. The permeate collector is connected by a valve 17 with a pipe 18 of the intermediate tank 4 and through a valve 20 with the outlet of the pump 6. The pipes 3 and 18 are connected to the inlet chamber of the intermediate tank 4 by a central pipe 21 equipped with a loading neck with a cover 22. The pipe 21 is hermetically connected to the cavity of the perforated partition in the form of a mesh cup 23 installed in the cavity of the intermediate tank 4 and facing the open end to the hatch 24. The collection 16 is equipped with a relief valve 25. The concentrate line through the valve 26 is connected to the pipe 18 of the intermediate tank 4.

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

Исходная жидкость подается в песчаный фильтр 1, из которого осветленная жидкость через вентиль 2 и патрубки 3 и 21 поступает в полость сетчатого стакана 23. Осветленная жидкость очищается от частиц зернистой загрузки, которые скапливаются в стакане 23 и периодически удаляются через люк 24. Очищенная от частиц зернистой загрузки жидкость поступает из емкости 4 через патрубок 5 на вход насоса 6, из которого жидкость под рабочим давлением, которое контролируется манометром 7, через вентиль 8 поступает в мембранный аппарат 9, давление в котором регулируется дросселем 11 и контролируется манометром 10. Прошедшая через мембрану обессоленная вода через вентиль 14 сбрасывается на потребление и через вентиль 15 на заполнение сборника 16, а не прошедший через мембрану концентрат через дроссель 11 при закрытом вентиле 13 и открытом вентиле 12 сбрасывается в канализацию или на утилизацию. The initial liquid is fed into the sand filter 1, from which the clarified liquid through the valve 2 and nozzles 3 and 21 enters the cavity of the mesh bowl 23. The clarified liquid is cleaned from particles of granular charge, which accumulate in the glass 23 and are periodically removed through the hatch 24. Purified from particles granular load, the liquid flows from the tank 4 through the pipe 5 to the inlet of the pump 6, from which the liquid under the working pressure, which is controlled by a pressure gauge 7, through the valve 8 enters the membrane apparatus 9, the pressure in which is regulated is throttled by the throttle 11 and controlled by a manometer 10. The demineralized water passing through the membrane through the valve 14 is discharged for consumption and through the valve 15 to fill the collector 16, and the concentrate not passing through the membrane through the throttle 11 with the valve 13 closed and the valve 12 open is discharged into the sewer or recycling.

При работе мембранной установки на поверхности мембран происходит осадкообразование коллоидных частиц, солей жесткости, соединений железа, поэтому необходима периодическая промывка мембранных элементов умягченной водой, например, пермеатом. Для проведения такой промывки пермеат из сборника 16 при открытом вентиле 17 подается при закрытых вентилях 19 и 20 через емкость 4 на вход насоса 6, из которого он подается через вентиль 8 в мембранный аппарат 9, из которого через открытый вентиль 13 при закрытом вентиле 12 поступает в сборник 16. После промывки отработанный пермеат сбрасывается через вентиль 25. When the membrane unit is operating on the surface of the membranes, colloidal particles, hardness salts, and iron compounds precipitate, so periodic washing of the membrane elements with softened water, such as permeate, is necessary. To carry out such a washing, the permeate from the collection 16 with the open valve 17 is supplied with the closed valves 19 and 20 through the tank 4 to the inlet of the pump 6, from which it is fed through the valve 8 to the membrane apparatus 9, from which it enters through the open valve 13 with the closed valve 12 in the collection 16. After washing, the spent permeate is discharged through the valve 25.

При неудовлетворительных результатах описанных выше промывок, т. е. при снижении проницаемости мембран более чем на 20% проводят их химическую регенерацию, для чего через загрузочную горловину 22 засыпается в сетчатый стакан 23 порошкообразные моющие средства или ингибиторы осадкообразования, после чего горловина 22 герметизируется и полость промежуточной емкости 4 через патрубок 18 заполняется пермеатом из сборника 16 самотеком при открытом вентиле 17. Растворение химических реагентов осуществляется путем включения насоса 6 при открытом вентиле 19 и закрытых вентилях 8, 17, 20м и 26. После растворения моющих веществ раствор перекачивается в емкость промывочного раствора сборник 16 насосом 6 при открытом вентиле 20 и закрытых вентилях 2,9 и 19 и производится промывка мембранных элементов путем подачи в мембранный аппарат 9 промывочного раствора насосом 6 при открытых вентилях 8, 13 и 17. Все остальные вентили должны быть закрыты. При циркуляции промывочного раствора при закрытых вентилях 13 и 17 и открытом вентиле 26 отложения на мембранных элементах вместе с потоком промывочного раствора фильтруются в сетчатом стакане 23 и повторно в мембранный аппарат 9 не поступают. После промывки вентиль 17 или 26 закрывается и открывается вентиль 2, что обеспечивает передавливание промывочного раствора в сборник 16, из которого он сбрасывается через вентиль 25 в канализацию. После регенерации мембранных элементов последующая работа мембранной установки осуществляется в соответствии с приведенным выше описанием. If the washing results described above are unsatisfactory, i.e., when the permeability of the membranes is reduced by more than 20%, they are chemically regenerated, for which powdered detergents or sedimentation inhibitors are poured into the net cup 23 through the filler neck 22, after which the filler neck 22 is sealed and the cavity intermediate tank 4 through the pipe 18 is filled with permeate from the collection 16 by gravity with the valve open 17. Dissolution of the chemicals is carried out by turning on the pump 6 with the valve open tile 19 and closed valves 8, 17, 20m and 26. After dissolving the detergents, the solution is pumped into the tank of the washing solution collector 16 by pump 6 with the open valve 20 and the closed valves 2.9 and 19 and the membrane elements are washed by feeding into the membrane apparatus 9 wash solution with pump 6 with open valves 8, 13 and 17. All other valves must be closed. When circulating the washing solution with closed valves 13 and 17 and the open valve 26, deposits on the membrane elements along with the flow of the washing solution are filtered in a mesh cup 23 and do not enter the membrane apparatus 9 again. After washing, valve 17 or 26 closes and valve 2 opens, which ensures that the washing solution is pushed into the collector 16, from which it is discharged through the valve 25 into the sewer. After the regeneration of the membrane elements, the subsequent operation of the membrane installation is carried out in accordance with the above description.

Предлагаемое устройство обеспечивает снижение материалоемкости на 15-20% и повышение удобства эксплуатации за счет приготовления моющих растворов и удаления взвесей при регенерации мембранных элементов. The proposed device provides a reduction in material consumption by 15-20% and increased ease of use due to the preparation of washing solutions and removal of suspensions during the regeneration of membrane elements.

Claims

1. MEMBRANE INSTALLATION comprising a sand filter, an intermediate tank, a pump, a membrane filter, a permeate collector and valves, connected in series, characterized in that the intermediate tank is equipped with a loading neck and is divided by a perforated partition into the input and output chambers, while the input chamber is connected to the line clarified sand filter water through a valve and a loading neck, with a pump discharge pipe through a valve, a permeate collector and a loading neck, with an outlet chamber through pump suction pipe, valve, membrane filter, concentrate line, valve and feed neck, and the output chamber of the intermediate tank is connected to the permeate collector through the pump suction pipe, valve, membrane filter, permeate line and valve.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the perforated partition is made in the form of a glass, the cavity of which forms an inlet chamber.