RU2410336C2 - Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра - Google Patents

Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра Download PDF

Info

Publication number
RU2410336C2
RU2410336C2 RU2009106887/15A RU2009106887A RU2410336C2 RU 2410336 C2 RU2410336 C2 RU 2410336C2 RU 2009106887/15 A RU2009106887/15 A RU 2009106887/15A RU 2009106887 A RU2009106887 A RU 2009106887A RU 2410336 C2 RU2410336 C2 RU 2410336C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
storage tank
washing
hollow fiber
air
Prior art date
Application number
RU2009106887/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009106887A (ru
Inventor
Олег Владимирович Дубов (RU)
Олег Владимирович Дубов
Олег Евгеньевич Самсонов (RU)
Олег Евгеньевич Самсонов
Джозеф Львович ШМИДТ (US)
Джозеф Львович Шмидт
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью ООО "Аквафор" (ООО "Аквафор")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью ООО "Аквафор" (ООО "Аквафор") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью ООО "Аквафор" (ООО "Аквафор")
Priority to RU2009106887/15A priority Critical patent/RU2410336C2/ru
Priority to CN200980127859.6A priority patent/CN102099302B/zh
Priority to PCT/RU2009/000593 priority patent/WO2010098691A1/ru
Publication of RU2009106887A publication Critical patent/RU2009106887A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2410336C2 publication Critical patent/RU2410336C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/463Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58Multistep processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2321/00Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/04Backflushing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2321/00Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/18Use of gases
    • B01D2321/185Aeration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Abstract

Группа изобретений относится к области очистки жидких сред и может быть использована для очистки питьевой воды и сточных вод. Установка для очистки жидкости содержит последовательно установленные: средство подвода очищаемой жидкости (1), блок электрокоагуляции (2), половолоконный фильтр (3), накопительную емкость (5) с верхним и нижним патрубками, блок обратного осмоса (4) и средство отвода очищенной жидкости (6). Установка также снабжена обратным клапаном (21) для подачи воздуха из атмосферы в накопительную емкость (5) во время откачки жидкости из накопительной емкости. Накопительная емкость выполнена с возможностью создания в ней вакуума для подачи воздуха из атмосферы и осуществления обратной промывки половолоконного фильтра (3). Промывка половолоконного фильтра включает обратную промывку жидкостью под давлением, создаваемым воздушной подушкой в верхней части накопительной емкости, и затем под давлением - смесью жидкости и воздуха, поступающих из накопительной емкости. Группа изобретений позволяет продлить срок эксплуатации используемых в установке мембран, повысить эффективность промывки фильтра при сокращении времени промывочного цикла и снижении потерь жидкости при промывке. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Группа изобретений относится к устройствам для очистки жидких сред и может быть использована преимущественно для очистки питьевой воды и сточных вод, включая морскую, речную, озерную и колодезную воды, от полярных и неполярных органических веществ, ионов тяжелых металлов, микроорганизмов и значительного количества солей. Группа изобретений может быть применима как для забора и очистки жидкости из открытых источников и не находящихся под давлением емкостей, так и для забора и очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, из хозяйственно-питьевых водопроводов.
В уровне технике известны системы для очистки жидкости, основанные на комбинации мембранной фильтрации и обратного осмоса. Часто в подобных системах предусмотрен режим обратной промывки, который позволяет периодически удалять с поверхности мембраны слой отфильтрованных частиц для поддержания ее постоянной проницаемости.
Также в уровне техники известны системы, использующие электрокоагуляцию для удаления из воды растворенных органических веществ.
В патенте РФ №2171787 (опубл. 2001, C02F 1/18) описано бытовое устройство для очистки питьевой воды, содержащее последовательно установленные средство подвода очищаемой воды, блок грубой очистки, блок электрокоагуляции, камеру хлопьеобразования, блок тонкой очистки, блок обработки воды УФ-излучением, средство вывода очищенной воды.
Блок электрокоагуляции представляет собой систему параллельно расположенных пластин, изготовленных из алюминия или его сплавов. Камера хлопьеобразования необходима для агрегации и осаждения гидроксида алюминия. В качестве фильтра тонкой очистки предпочтительно используют патронный фильтровальный элемент, который требует периодической замены. Мембранные микро- или ультрафильтрационные элементы, как правило, допускающие многократную регенерацию, в системе не используются.
Серьезным недостатком описанного изобретения является необходимость в специальной камере для хлопьеобразования и седиментации коагулята. Из описания патента следует, что камера хлопьеобразования имеет большие размеры и вес. Необходимость в большой и тяжелой камере седиментации резко ограничивает применимость бытовых систем электрокоагуляции, не оснащенных блоком принудительного отделения коагулята (например, микрофильтрационным).
Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для очистки воды, взятое в качестве прототипа, содержащее последовательно соединенные по ходу процесса средство подвода очищаемой воды, блок грубой очистки, блок микрофильтрации с периодической обратной промывкой, блок обратного осмоса, накопительную емкость для сбора концентрата и средство вывода очищенной воды (США, патент №6120688, опубл. 2000, C02F 1/44).
В качестве блока грубой очистки используют фильтр с размером пор порядка 500 микрон. В качестве блока микрофильтрации используют модуль из полых трубчатых мембран с размером пор порядка 0,2 нм со встроенным воздушным компрессором для осуществления обдува мембранного модуля воздушными пузырьками во избежание осаждения загрязнений на рабочей стороне волокон. Промывка модуля с половолоконной мембраной осуществляется периодически, находящимся под давлением концентратом, который в описываемом устройстве накапливается в специальном баке. Концентрат также используется для питания блока обратного осмоса во время периода промывки модуля с половолоконной мембраной, поскольку в этот момент микрофильтрационный блок не снабжает систему профильтрованной водой. Концентрат поступает в не находящийся под давлением накопительный бак и свободно стекает в слив при переполнении бака. Подача концентрата из бака для обратной промывки осуществляется насосом, при этом концентрат попадает на противоположную рабочей сторону половолоконной мембраны, осуществляя удаление загрязнений.
Обратная промывка протекает автоматически, путем открывания электромагнитных клапанов по сигналу контроллера. При обратной промывке используется только вода, без воздуха, что снижает ее эффективность.
Известная установка предназначена для очистки воды любого качества, включая морскую воду, поверхностные воды, воду из зон с неблагоприятной экологической обстановкой и другие источники, а также очистки питьевой воды от микроорганизмов, вирусов, высокомолекулярных соединений и солей тяжелых металлов.
Недостатком установки является короткий срок эксплуатации обратноосмотической мембраны. Это связано с резким уменьшением проницаемости пор мембраны за счет присутствия в очищаемой воде растворимых высокомолекулярных органических соединений, удаление которых сорбционными методами, используемыми в прототипе на начальном этапе очистки, невозможно.
Кроме того, недостатком известной установки является наличие сложной и дорогой системы компрессии и распределения воздуха, причем непрерывный обдув микрофильтрационного модуля стимулирует развитие на его поверхности аэробных бактерий. Помимо этого, установка расходует довольно большое количество воды и дополнительно включает достаточно мощный и громоздкий насос для осуществления промывки блока микрофильтрации. Все это в совокупности усложняет конструкцию известной установки и увеличивает ее стоимость.
Как правило, мембранные установки, используемые в большинстве современных систем водоочистки, позволяют существенно сконцентрировать вредные примеси и получить глубоко очищенную воду, пригодную для последующего использования, например, в хозяйственно-питьевых нуждах. Основная проблема, возникающая при использовании мембранных технологий (обратный осмос, микро-, ультрафильтрация) - это ограничение по содержанию в очищаемой воде растворимых высокомолекулярных органических веществ. Эти примеси существенно ограничивают применение мембранных технологий, т.к. при этом значительно снижается срок эксплуатации используемых мембран.
Общей задачей группы изобретений и требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании группы изобретений, является разработка новой установки для очистки жидкости, эффективного способа промывки половолоконного фильтра и продление срока эксплуатации используемых в установке мембран.
Дополнительной задачей группы изобретений является реализация возможности сборки системы в виде компактной в сравнении с прототипом установки с массой в несколько килограммов, допускающей переноску вручную.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигаются тем, что установка для очистки жидкости, содержащая средство подвода очищаемой жидкости, половолоконный фильтр с обратной промывкой жидкостью, блок обратного осмоса, накопительную емкость с верхним и нижним патрубками и средство отвода очищенной жидкости, согласно изобретению снабжена блоком электрокоагуляции, вход которого соединен с выходом средства подвода очищаемой жидкости, а выход - с входом половолоконного фильтра, обратным клапаном для подачи воздуха из атмосферы в накопительную емкость во время откачки жидкости из накопительной емкости, накопительная емкость выполнена с возможностью создания в ней вакуума для подачи воздуха из атмосферы и осуществления обратной промывки половолоконного фильтра последовательно жидкостью под давлением, создаваемым воздушной подушкой в верхней части накопительной емкости, а затем - под давлением смесью жидкости и воздуха, поступающих из нее. Обратный клапан для подачи воздуха из атмосферы в накопительную емкость может быть установлен в верхней части накопительной емкости либо установлен на трубопроводе, соединенном с верхним патрубком накопительной емкости. Верхний патрубок накопительной емкости выполнен углубленно внутрь нее, причем нижний срез верхнего патрубка находится выше нижнего патрубка не менее чем на 50 мм. Нижний патрубок предназначен для выхода жидкости на блок обратного осмоса с возможностью создания вакуума в накопительной емкости. Верхний патрубок предназначен для входа жидкости в накопительную емкость, выхода жидкости, а затем смеси жидкости и воздуха на половолоконный фильтр.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигаются тем, что способ промывки половолоконного фильтра, включающий обратную промывку жидкостью, поступающей из накопительной емкости, согласно изобретению осуществляют последовательно жидкостью под давлением, создаваемым воздушной подушкой в верхней части накопительной емкости, и затем - под давлением смесью жидкости и воздуха, поступающих из накопительной емкости. Подачу воздуха из атмосферы в накопительную емкость во время откачки жидкости из накопительной емкости проводят, используя обратный клапан. Причем обратную промывку проводят со скоростью менее 5 секунд, предпочтительно менее 3 секунд. На начальной стадии обратную промывку осуществляют жидкостью под давлением, создаваемым воздушной подушкой в верхней части накопительной емкости.
Перед началом обратной промывки модуля с половолоконной мембраной в накопительной емкости происходит увеличение давления находящегося внутри атмосферного воздуха из-за давления жидкости, непрерывно поступающей через верхний патрубок в указанную накопительную емкость. Процесс промывки начинается по достижении сжатым атмосферным воздухом определенного давления, когда жидкость внутри накопительной емкости находится выше конца нижнего среза верхнего патрубка, при этом жидкость через указанный верхний патрубок подается на промывку, и при достижении уровнем жидкости конца нижнего среза верхнего патрубка через упомянутый верхний патрубок на промывку начинает поступать воздух, увлекая за собой часть оставшейся в накопительной емкости жидкости, при этом формируется смесь жидкости и воздуха, которую используют на заключительном этапе промывки, при этом происходит высокоэффективная очистка, по меньшей мере, одного модуля с половолоконной мембраной. По достижении окончания стадии обратной промывки начинается откачка на блок обратного осмоса оставшейся жидкости через нижний патрубок накопительной емкости, при этом внутри накопительной емкости возникает разряжение, за счет которого в накопительную емкость извне через обратный клапан поступает атмосферный воздух. Применение комбинации жидкости и воздуха значительно увеличивает эффективность промывки половолоконного фильтра по сравнению с промывкой только жидкостью.
В отличие от прототипа установка для очистки жидкости включает блок электрокоагуляции для более глубокой очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, в котором происходит дополнительный домембранный этап очистки жидкости. Это позволяет переводить растворенные в воде органические соединения в коллоид, который легко отсекается последующей фильтрацией, защищая тем самым обратноосмотическую мембрану и продлевая срок ее эксплуатации.
Предлагаемая установка для очистки жидкости отличается высокоэффективным способом промывки половолоконного фильтра последовательно жидкостью, а затем смесью жидкости и воздуха, который не требует, в отличие от прототипа, установки дополнительного громоздкого насоса и воздушного компрессора.
Более того, воздух не стимулирует развитие и формирование на поверхности, используемых половолоконных мембран, бактерий и биологических пленок, так как указанные мембраны контактируют с воздухом периодически (только во время промывки).
Раскрытие сущности группы изобретений поясняется нижеперечисленными чертежами:
Фиг.1 - изображен общий вид установки для очистки жидкости.
Фиг.2 - изображена накопительная емкость, соединенная через трубопровод с обратным клапаном.
Фиг.3 - изображена накопительная емкость, соединенная с обратным клапаном через непосредственно установленный в верхней части штуцер.
Фиг.4 - изображена накопительная емкость с уровнем жидкости перед началом обратной промывки.
Фиг.5 - изображена накопительная емкость с уровнем жидкости в момент сразу после обратной промывки.
Фиг.6 - изображена накопительная емкость во время откачки жидкости на блок обратного осмоса.
Устройство для очистки жидкости содержит последовательно установленные средство подвода очищаемой жидкости 1, блок электрокоагуляции 2, половолоконный фильтр 3, блок обратного осмоса 4, накопительную емкость 5, средство вывода очищенной жидкости 6 (Фиг.1).
Выход средства подвода очищаемой жидкости 1 соединен с входом блока электрокоагуляции 2. Блок электрокоагуляции 2 - система электродов, которые могут быть выполнены в форме параллельно расположенных пластин или вложенных концентрических труб, с возможностью подачи постоянного/пульсирующего напряжения 100 В. Аноды выполнены из алюминия. Катоды могут быть выполнены как из алюминия, так и из инертного материала, например нержавеющей стали. Когда оба электрода выполнены из алюминия, для их равномерного растворения подается знакопеременное напряжение со сменой полярности в течение не менее 10-4 сек. Уровень тока может регулироваться в зависимости от степени загрязнения воды. Выход блока электрокоагуляции 2 соединен с входом половолоконного фильтра 3, выполненного по меньшей мере из одного модуля с половолоконной мембраной. Фильтрация осуществляется через модуль с половолоконной мембраной 8, например, с размером пор от 0,01 до 5 микрон и предпочтительно от 0,05 до 0,8 микрон. Выход половолоконного фильтра 3 соединен с накопительной емкостью 5, причем объем накопительной емкости 5 превышает объем половолоконного фильтра 3 в 2-10 раз. Накопительная емкость 5 имеет верхний 14 и нижний 15 патрубки. Верхний патрубок 14 частично углублен внутрь емкости 5, причем нижний срез верхнего патрубка 14 расположен внутри емкости 5, выше нижнего патрубка 15 более чем на 50 мм. Нижний патрубок 15 предназначен для выхода жидкости на блок обратного осмоса 4 и для возможности создания вакуума внутри накопительной емкости 5. Верхний патрубок 14 предназначен для входа жидкости в накопительную емкость 5, выхода жидкости, а затем смеси жидкости и воздуха на половолоконный фильтр 3. Подача воздуха из атмосферы осуществляется через обратный клапан 21. Указанный клапан 21 может быть установлен на трубопроводе 19, соединенном с верхним патрубком 14 накопительной емкости 5 (Фиг.2), либо установлен в верхней части накопительной емкости (например, в штуцер 22), непосредственно установленный в верхней части накопительной емкости 5 (Фиг.3). В накопительной емкости 5 формируется смесь жидкости и воздуха для противоточной обратной промывки половолоконного фильтра 3. Процесс обратной промывки контролируется клапанами в автоматическом режиме. Обычно промывка осуществляется в течение менее 5 секунд, предпочтительно - менее 3 секунд. Накопительная емкость 5 соединена с блоком обратного осмоса 4. Блок обратного осмоса 4 состоит из насоса 16, не менее одного модуля сорбционной очистки 17 и не менее одного модуля с обратноосмотической мембраной 18. Слив загрязнений производится по магистрали 10, очищенная жидкость выводится по магистрали 6 для использования (Фиг.1).
Если устройство для очистки жидкости предназначено для забора жидкости из открытых источников и не находящихся под давлением емкостей, то средство подвода очищаемой жидкости 1 может быть выполнено, например, в виде узла подвода, состоящего из фильтра грубой очистки и насоса. В качестве фильтра грубой очистки предпочтительно использовать набор сеток и/или объемный фильтр (плоский в виде слоя нетканого материала или патронный), способный задерживать механические загрязнения размером от 20 до 1000 микрон.
Если устройство для очистки жидкости предназначено для забора жидкости из магистралей, находящихся под давлением, например из хозяйственно-питьевых водопроводов, то средство подвода очищаемой жидкости 1 может быть выполнено в виде штуцера с клапаном.
Установка для очистки жидкости работает следующим образом.
Жидкость из открытых источников или не находящихся под давлением емкостей, прошедшая через средство подвода очищаемой жидкости 1, попадает на вход блока электрокоагуляции 2.
В блоке электрокоагуляции 2 жидкость проходит через систему электродов, которые при растворении выделяют гидроксид алюминия, вызывающий коагуляцию высокомолекулярных органических соединений, присутствие которых в очищаемой жидкости даже в незначительных количествах резко снижает ресурс обратноосмотических и, отчасти, фильтрационных мембран. После блока электрокоагуляции 2 может быть установлен обратный клапан 7, который служит для предотвращения обратного тока воды в сторону водозабора в моменты, когда половолоконный фильтр 3 находится под высоким давлением.
Выходящая из электрокоагулятора 2 жидкость поступает на вход половолоконного фильтра 3. Во время прохождения жидкости через половолоконный фильтр 3 из нее удаляется коллоидный гидроксид алюминия с адсорбированными на нем высокомолекулярными органическими веществами, остаются только низкомолекулярные органические соединения и неорганические ионы. После фильтрационной очистки жидкость через клапан 12 поступает на насос 16 блока обратного осмоса 4. Насос 16 направляет жидкость, по меньшей мере, в один модуль сорбционной очистки 17, где происходит удаление остаточных органических веществ, и далее, по меньшей мере, - в один модуль с обратноосмотической мембраной 18 с размером пор порядка 0,0001 микрон. Обратноосмотические мембраны содержат самые узкие поры и потому являются самыми селективными. Они используются на заключительных этапах очистки жидкости, так как способны задерживать бактерии, вирусы, а также большую часть растворенных солей и органических веществ.
В результате прохождения жидкости через модуль с обратноосмотической мембраной 18 образуются пермеат - очищенная жидкость - и концентрат. Пермеат подается для использования по магистрали 6, а концентрат (далее просто жидкость) подается по магистрали 19 через устройство контроля расхода воды 20 в накопительную емкость 5. В этот момент клапаны 9, 11, 13 закрыты.
Перед началом стадии обратной промывки давление внутри накопительной емкости 5 постепенно увеличивается за счет сжатия находящегося внутри атмосферного воздуха непрерывно поступающей жидкостью. По достижении давления, предпочтительно, не менее 1,5 и не более 10 атмосфер и при уровне жидкости выше среза верхнего патрубка 14, принудительно открываются одновременно клапаны 9, 11 и закрывается клапан 12. Принудительное открывание/закрывание клапанов 9, 11, 12 и 13 во время работы установки и осуществления способа обратной промывки обеспечивается, например, с помощью специальной контроллерной системы.
В начале промывки находящаяся в накопительной емкости 5 жидкость (Фиг.4) поступает под давлением от воздушной подушки сверху через верхний патрубок 14 на вход половолоконного фильтра 3, осуществляя промывку, по меньшей мере, одного модуля с половолоконной мембраной 8. Когда уровень жидкости в накопительной емкости 5 достигает нижнего среза верхнего патрубка 14 (Фиг.5), воздух, находящийся в верхней части накопительной емкости 5 и поддавливающий внутри нее жидкость, начинает поступать через указанный верхний патрубок 14 на выход из накопительной емкости 5, увлекая за собой часть оставшейся внутри указанной емкости 5 жидкости. В это время внутри накопительной емкости 5 формируется смесь жидкости и воздуха. Воздушные пузырьки, присутствующие в большом количестве в упомянутой смеси жидкости и воздуха, проходят через поры половолоконной мембраны, обеспечивая намного более полную ее очистку, в отличие от прототипа, где воздушные пузырьки, генерируемые отдельным воздушным компрессором внутри микрофильтрационного блока, удаляют загрязнения лишь с внешней (рабочей) поверхности волокон мембраны, не проникая глубоко в ее поры. Скорость обратной промывки может составлять от 3 до 20 мл за 1 секунду на 1 м2 половолоконной мембраны. Общее время промывки половолоконного фильтра 3 составляет не более 2% от общего времени непрерывной работы установки.
Загрязнения выводятся через магистраль 10. После окончания процесса очистки принудительно закрываются клапаны 9, 11 и открывается клапан 13. Через нижний патрубок 15 насос 16 начинает откачивать воду на, по меньшей мере, один модуль сорбционной очистки 17 и далее на, по меньшей мере, один модуль с обратноосмотической мембраной 18. Во время откачки внутри упомянутой емкости 5 возникает разряжение необходимое для поступления атмосферного воздуха через обратный клапан 21 (Фиг.6). Более того, благодаря использованию оставшейся в накопительной емкости 5 промывочной жидкости реализуется автономная работа системы в замкнутом цикле, позволяющая непрерывно функционировать блоку обратного осмоса 4. Преимуществом замкнутого цикла работы системы является эффективная экономия жидкости. Например, для пресной воды общий объем жидкости, используемой для обратной промывки и уходящей в слив, не превышает 20%, предпочтительно 5% от общего объема потребляемой жидкости.
После опустошения емкости 5 устройство переходит в режим забора жидкости, предназначенной для очистки, из внешнего источника.
Конкретное исполнение установки определяется качеством исходной жидкости и требованиями к чистоте и качеству получаемой жидкости.
В зависимости от качества исходной жидкости можно регулировать частоту повторения обратной промывки половолоконного фильтра 3 и соотношение пермеат/концентрат в блоке обратного осмоса 4. Регулировка может осуществляться как вручную, так и при помощи алгоритмов обратной связи, использующих кондуктометрические, фотометрические, турбодиметрические и иные датчики.
Использование установки для очистки жидкости позволяет продлить срок эксплуатации мембранных компонентов благодаря наличию блока электрокоагуляции, в котором происходит удаления растворенных высокомолекулярных органических веществ, и разработанного способа эффективной обратной промывки половолоконного фильтра последовательно жидкостью, а затем - смесью жидкости и воздуха.
Дополнительным результатом является возможность реализации сборки системы в виде установки с небольшими габаритами и массой, вплоть до нескольких килограммов, и высокой удельной производительностью (до 1 л/мин на 1,4 кг массы установки) за счет маленьких размеров и высокой скорости работы блока электрокоагуляции 2.
Установка для очистки жидкости может быть выполнена различных модификаций, в том числе включать дополнительные блоки (как после половолоконного фильтра, так и после блока обратного осмоса), такие как фотокаталитические, сорбционные, ионообменные, а также модули и картриджи, заполненные специальными смолами (например, антибактериальными), ультрафиолетовые источники и блоки электроокисления.
В зависимости от модификации установки возможно применение в качестве половолоконного фильтра как фильтрационных, так и микрофильтрационных мембран, а вместо обратноосмотических - ультрафильтрационных мембран. Поэтому способ промывки половолоконного фильтра может быть применим не только в заявляемой установке для очистки жидкости, но и в установках, включающих различные блоки фильтрации, обязательно содержащие половолоконный фильтр.

Claims (12)

1. Установка для очистки жидкости, содержащая средство подвода очищаемой жидкости, половолоконный фильтр с обратной промывкой жидкостью, блок обратного осмоса, накопительную емкость с верхним и нижним патрубками и средство отвода очищенной жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена блоком электрокоагуляции, вход которого соединен с выходом средства подвода очищаемой жидкости, а выход с входом половолоконного фильтра, обратным клапаном для подачи воздуха из атмосферы в накопительную емкость во время откачки жидкости из накопительной емкости, а накопительная емкость выполнена с возможностью создания в ней вакуума для подачи воздуха из атмосферы и осуществления обратной промывки половолоконного фильтра последовательно жидкостью под давлением, создаваемым воздушной подушкой в верхней части накопительной емкости, и затем под давлением смесью жидкости и воздуха, поступающих из нее.
2. Установка для очистки жидкости по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан для подачи воздуха из атмосферы в накопительную емкость установлен на трубопроводе, соединенном с верхним патрубком накопительной емкости.
3. Установка для очистки жидкости по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан для подачи воздуха из атмосферы в накопительную емкость установлен в верхней части накопительной емкости.
4. Установка для очистки жидкости по п.1, отличающаяся тем, что верхний патрубок накопительной емкости выполнен углубленно внутрь нее, причем нижний срез верхнего патрубка находится выше нижнего патрубка не менее чем на 50 мм.
5. Установка для очистки жидкости по п.1, отличающаяся тем, что нижний патрубок предназначен для выхода жидкости на блок обратного осмоса с возможностью создания вакуума в накопительной емкости.
6. Установка для очистки жидкости по п.1, отличающаяся тем, что верхний патрубок предназначен для входа жидкости в накопительную емкость, выхода жидкости, а затем смеси жидкости и воздуха на половолоконный фильтр.
7. Способ промывки половолоконного фильтра, включающий обратную промывку жидкостью под давлением, поступающей из накопительной емкости, отличающийся тем, что обратную промывку осуществляют последовательно жидкостью под давлением, создаваемым воздушной подушкой в верхней части накопительной емкости, и затем под давлением смесью жидкости и воздуха, поступающих из накопительной емкости.
8. Способ промывки половолоконного фильтра по п.7, отличающийся тем, что подачу воздуха из атмосферы в накопительную емкость во время откачки жидкости из накопительной емкости проводят, используя обратный клапан.
9. Способ промывки половолоконного фильтра по п.7, отличающийся тем, что обратная промывка осуществляется в течение менее 5 с.
10. Способ промывки половолоконного фильтра по п.9, отличающийся тем, что обратная промывка осуществляется в течение предпочтительно менее 3 с.
11. Применение способа промывки половолоконного фильтра по любому из пп.7-10 в установках для очистки жидкости.
12. Применение способа промывки половолоконного фильтра по любому из пп.7-10 в комбинации со способом очистки жидкости.
RU2009106887/15A 2009-02-26 2009-02-26 Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра RU2410336C2 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009106887/15A RU2410336C2 (ru) 2009-02-26 2009-02-26 Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра
CN200980127859.6A CN102099302B (zh) 2009-02-26 2009-10-30 液体净化设备、清洗中空纤维过滤器的方法和清洗中空纤维过滤器的方法的使用
PCT/RU2009/000593 WO2010098691A1 (ru) 2009-02-26 2009-10-30 Установка для очистки жидкости, способ промывки половолокqнного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009106887/15A RU2410336C2 (ru) 2009-02-26 2009-02-26 Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009106887A RU2009106887A (ru) 2010-09-10
RU2410336C2 true RU2410336C2 (ru) 2011-01-27

Family

ID=42665735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009106887/15A RU2410336C2 (ru) 2009-02-26 2009-02-26 Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN102099302B (ru)
RU (1) RU2410336C2 (ru)
WO (1) WO2010098691A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589139C2 (ru) * 2014-07-09 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Баромембранная технология" (ООО "БМТ") Способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов
RU2636712C1 (ru) * 2016-12-20 2017-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" Способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов
RU218228U1 (ru) * 2023-04-02 2023-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "Водяной Стандарт" Устройство для очистки воды для маломерных судов

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446111C1 (ru) * 2010-09-14 2012-03-27 Александр Владимирович Микиртычев Способ очистки воды и мембранная установка для его осуществления
FR2976819B1 (fr) * 2011-06-24 2013-08-02 Millipore Corp Systeme et procede de purification d'eau, avec purge automatique
CN103130362A (zh) 2011-11-23 2013-06-05 通用电气公司 水处理装置及方法
KR102076866B1 (ko) * 2011-12-29 2020-02-12 캡 쓰리 비 브이 무기 공정 액체로부터 고체 촉매 입자를 분리하는 공정에서 역 플러쉬 공정을 최적화하는 방법
CN103936181B (zh) * 2014-03-27 2015-07-29 同济大学 手动式净水装置
FR3101627B1 (fr) * 2019-10-08 2022-01-21 Natural Water Dispositif de purification d’un liquide
RU2759007C1 (ru) * 2020-12-28 2021-11-08 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет Им. А.Н. Туполева-Каи", (Книту-Каи) Комбинированное фильтровальное устройство

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5244585A (en) * 1991-01-11 1993-09-14 Akitoshi Sugimoto Method of cleaning porous ceramic filters
US6120688A (en) * 1997-02-25 2000-09-19 Zenon Environmental, Inc. Portable reverse osmosis unit for producing drinking water
RU2120411C1 (ru) * 1998-01-27 1998-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЮРТИС" Способ очистки нефтесодержащих сточных вод
US6589426B1 (en) * 1999-09-29 2003-07-08 Zenon Environmental Inc. Ultrafiltration and microfiltration module and system
CN1216674C (zh) * 2002-08-20 2005-08-31 天津膜天膜工程技术有限公司 中空纤维膜分离装置及其运行方法
EP1838422A4 (en) * 2004-12-24 2009-09-02 Siemens Water Tech Corp EASY GAS FLUSHING PROCESS AND APPROPRIATE DEVICE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589139C2 (ru) * 2014-07-09 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Баромембранная технология" (ООО "БМТ") Способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов
RU2636712C1 (ru) * 2016-12-20 2017-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" Способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов
RU218228U1 (ru) * 2023-04-02 2023-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "Водяной Стандарт" Устройство для очистки воды для маломерных судов

Also Published As

Publication number Publication date
CN102099302B (zh) 2014-10-29
CN102099302A (zh) 2011-06-15
RU2009106887A (ru) 2010-09-10
WO2010098691A1 (ru) 2010-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2410336C2 (ru) Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра
WO2013111826A1 (ja) 造水方法および造水装置
KR20070095226A (ko) 막 모듈 및 수처리 시스템
KR100999945B1 (ko) 분리막용 여과배관의 공기제거장치
RU100070U1 (ru) Установка для очистки и обеззараживания питьевой воды (варианты)
KR20080010909A (ko) 섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 일체화한 수처리장치 및 수처리방법
RU2112747C1 (ru) Способ очистки воды и мембранная установка для его осуществления
JPWO2017135162A1 (ja) 水処理装置及び水処理方法
JP2007209949A (ja) 固液混合処理液のろ過液回収装置
JP2021030176A (ja) 船体搭載用濾過装置
RU2199377C1 (ru) Мембранная установка для разделения растворов
JP2008183513A (ja) 浄水装置
KR101469634B1 (ko) 관형여과기모듈을 이용한 수처리시스템
KR101973738B1 (ko) 침지막과 가압막을 이용한 세라믹 막여과 공정의 세정 방법
RU2547498C1 (ru) Физико-химический мембранный биореактор
KR20170002095A (ko) 수두차를 이용한 막여과 고도정수처리 장치 및 그 동압 제어 방법
KR20170002094A (ko) 수두차를 이용한 막여과 고도정수처리 장치 및 그 유량 제어 방법
JP4454922B2 (ja) 中空糸型分離膜を用いた濾過装置の制御方法
KR100785815B1 (ko) 내부 흡입관이 장착된 연속 세정 관형 분리막 모듈 및 장치
RU22434U1 (ru) Установка для разделения растворов
RU2446111C1 (ru) Способ очистки воды и мембранная установка для его осуществления
JP2016172238A (ja) 脱塩方法、脱塩装置の洗浄方法及び脱塩装置
JP7284545B1 (ja) 膜ろ過装置及びそれを用いた浄水システム
KR102315906B1 (ko) 수두차를 이용한 막여과 고도정수처리 장치
CN214004228U (zh) 一种用于电镀废水处理的反渗透净水系统

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170227