RU2743449C1 - Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды - Google Patents
Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743449C1 RU2743449C1 RU2020105476A RU2020105476A RU2743449C1 RU 2743449 C1 RU2743449 C1 RU 2743449C1 RU 2020105476 A RU2020105476 A RU 2020105476A RU 2020105476 A RU2020105476 A RU 2020105476A RU 2743449 C1 RU2743449 C1 RU 2743449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- seawater
- membrane
- reverse osmosis
- stage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/06—Energy recovery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/08—Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/12—Controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области водохозяйственного строительства и способу создания систем водоподготовки с использованием обратноосмотического обессоливания морских и подземных вод для малых рекреационных объектов. Cпособ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды, включает обратноосмотический процесс разделения морской воды в блоке мембранной очистки воды на раствор высокой концентрации и раствор низкой концентрации, который направляют через блок стабилизации к потребителю, на этапе запуска пускают насос первой ступени за счет электродвигателя, а после запуска мембранного блока от него отключается электродвигатель и продолжается его работа от преобразователя механической энергии и преобразователя частоты вращения, причем раствор высокой концентрации поступает на блок утилизации раствора высокой концентрации за счет его сброса в глубинные слои морской воды; выпаривания, за счет использования геотермальной и солнечной энергии; утилизациии полученных солей в строительстве в качестве присадок к бетону, в дорожном строительстве в качестве антигололедных покрытий. Технический результат - рекуперация энергии в технологической схеме на основе обратноосмотической установки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области водохозяйственного строительства и способу создания систем водоподготовки с использованием обратноосмотического обессоливания морских и подземных вод для малых рекреационных объектов.
Известен способ обессоливания воды методом обратного осмоса и устройство для его осуществления Патент РФ №2701342, МПК C02F 1/44, опубликовано 27.09.2019, включающий технологическую схему с двумя ступенями обратноосмотической установки при которой на первой ступени получают частично обессоленную воду и концентрат, а на второй ступени, концентрат второй ступени и пермеат второй стадии - обессоленную воду. Далее концентрат второй ступени возвращают в начало процесса на первую ступень и смешивают с исходной водой при этом используют только один насос или насосную станцию высокого давления, а в установке первой ступени обеспечивают повышение давления в пермеатном канале от 5 до 30 атм, что обеспечивает упрощение процесса очистки, уменьшение времени обработки, а также уменьшение количества насосного оборудования. Недостатком является наличие оборудования для второй ступени, повышающей материалоемкость, необходимость обеспечения избыточной энергии насосных агрегатов, что повышает энергоемкость, а также отсутствие утилизации концентрата препятствует применению данного способа для децентрализованного водоснабжения.
Известен способ опреснения морской воды Патент РФ 2605559, МПК C02F 1/44, опубликовано 10.07.2016, включающий предварительную очистку соленой воды путем прокачивания ее насосами низкого давления через предварительные фильтры, опреснение морской воды на обратноосмотических мембранах путем прокачивания через них очищенной на предварительных фильтрах соленой воды насосами высокого давления, причем насосы низкого и высокого давления приводят в действие энергией морских приливов и отливов, преобразуя ее в энергию гидравлического удара на гидротаранных установках, приводящих в действие мембранные насосы низкого и высокого давления, причем очистка предварительных фильтров и обратноосмотических мембран от загрязнений осуществляют подачей морской воды в пульсирующем режиме от мембранных насосов на фильтры и мембраны при отключенных пневмогидравлических аккумуляторах.
Недостатком является отсутствие достаточной энергии морских приливов и отливов для функционирования обратноосмотических установок.
Известен способ утилизации концентрата установок обратноосмотического обессоливания минерализованной воды Заявка RU 2016136839 А. МПК C02F 1/00, опубликовано 19.03.2018, заключающийся в исключении сброса солевых сбросов в окружающую среду за счет применения затравочных кристаллов, способствующих удалению малорастворимых солей карбоната кальция и магния из концентрата с последующим его смешением с фильтратом, образуя умягченную воду.
Недостатком является узкий диапазон применения данного способа при утилизации концентрата.
Известна технология получения механической или электрической энергии в осмотической установке, описанная в осмотической силовой установке по Патенту РФ №2176031, опубликовано 10.01.2001, МПК F03G 7/00, F03B 17/00. Поставленная цель достигается путем разделения раствора и растворителя полупроницаемой мембраной. По одну сторону мембраны подают растворитель из источника растворителя, а по другую сторону подают раствор из источника раствора и отводят отработанный раствор в устройство-преобразователь энергии осмотического массопереноса в механическую или электрическую энергию.
Наиболее близким изобретением, взятым за прототип, является способ снижения энергетических затрат при опреснении морской воды, описанный в устройстве рекуперации энергии концентрата в обратноосмотических установках Патент RU 2632294, опубликовано 03.10.2017, МПК B01D 61/06, B01D 61/08, B01D 61/12, C02F 1/44, который основан на опреснении морской воды путем организации процесса осмотического массопереноса через полупроницаемую мембрану, по разные стороны полупроницаемой мембраны подают противотоком солевые растворы различной концентрации. В качестве источника раствора высокой концентрации используют концентрат, получающийся в результате обратноосмотического процесса опреснения соленой воды, в качестве раствора низкой концентрации - соленую исходную воду. Отработанный раствор отводят под давлением, равным половине перепада осмотических давлений. При сбросе и уменьшение негативного влияния сбросных вод на окружающую среду
Недостатком является снижение эффективности при получении механической и электрической энергии, а также повышение энергоемкости и сложности процесса водоподготовки и материалоемкости, недостаточной для условий морских водных объектов эффективности сброса и утилизации концентрата, что является неприемлемым для децентрализованного водо - и энергоснабжения.
Изобретение направлено на создание способа снижения затрат энергии на водоподготовку с применением систем обратного осмоса для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения малых рекреационных объектов, утилизация полученных растворов высокой концентрации.
Техническим результатом изобретения является рекуперация энергии в технологической схеме на основе обратноосмотической установки.
Достигается технический результат тем, что способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды, включает обратноосмотический процесс разделения морской воды, которую подают на блок мембранной очистки воды, с возможностью ее разделения при обратноосмотическом процессе на раствор высокой концентрации и раствор низкой концентрации, который направляют через блок стабилизации к потребителю, на первом этапе запускают блок мембранной очистки за счет пуска насоса первой ступени, установленного с возможностью обеспечения начального напора исходной морской воды, электродвигателя и насоса второй ступени, создающего давление достаточное для обратноосмотического процесса разделения морской воды на блоке мембранной очистки с разделением ее на раствор высокой концентрации и раствор низкой концентрации, полученный раствор высокой концентрации подают на преобразователь механической энергии, с выработкой и передачей механической энергии через преобразователь частоты вращения на насос первой ступени, с последующим отключением электродвигателя, и обеспечением стабильной работы насоса второй ступени, от преобразователя механической энергии раствор высокой концентрации поступает на блок утилизации раствора высокой концентрации с его дальнейшим использованием.
Использование раствора высокой концентрации производят его сбросом в глубинные слои морской воды; выпариванием, за счет использования геотермальной и солнечной энергии; утилизацией полученных солей в строительстве в качестве присадок к бетону, в дорожном строительстве в качестве антигололедных покрытий.
На фиг. 1 представлена сема установки, на которой может быть реализован предлагаемый способ.
Установка содержит:
1 - исходная морская вода;
2 - блок гидроагрегатов;
3 - преобразователь механической энергии;
4 - преобразователь частоты вращения;
5 - насос установленным с возможностью обеспечения начального напора исходной морской воды;
6 - насос, создающий давление достаточное для обратноосмотического процесса на блоке мембранной очистки исходной морской воды;
7 - электродвигатель;
8 - блок мембранной очистки воды;
9 - блок стабилизации раствора низкой концентрированного;
10 - блок утилизации раствора высокой концентрации.
Пример конкретного выполнения способа снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды, рассмотрим на реализующей этот способ установке.
Способ включает обратноосмотический процесс разделения исходной морской воды 1, которую подают на блок гидроагрегатов 2, где за счет пуска насоса 5 первой ступени, установленного с возможностью обеспечения начального напора исходной морской воды 1, электродвигателя 7 и насоса 6 второй ступени, создающего давление достаточное для обратноосмотического процесса разделения морской исходной воды на блоке мембранной очистки 8 с разделением ее на раствор высокой концентрации и раствор низкой концентрации, который направляют через блок стабилизации 9 к потребителю, полученный раствор высокой концентрации подают на преобразователь механической энергии 3, с выработкой и передачей механической энергии через преобразователь частоты вращения 4 на насос 5 первой ступени, с последующим отключением электродвигателя 7, и обеспечением стабильной работы насоса 6 второй ступени, от преобразователя механической энергии 3 раствор высокой концентрации поступает на блок утилизации раствора высокой концентрации 10 с его дальнейшим использованием. Дальнейшее использование раствора высокой концентрации производят его сбросом в глубинные слои морской воды; выпариванием, за счет использования геотермальной и солнечной энергии; утилизацией полученных солей в строительстве в качестве присадок к бетону, в дорожном строительстве в качестве антигололедных покрытий.
За счет использования энергии высококонцентрированного раствора, получаемого при разделении исходной морской воды на блоке мембранной очистки воды 8, механического преобразователя энергии, 2 преобразователя частоты вращения 4 передающих данную энергию на насос первой ступени 5, установленным с возможностью обеспечения начального напора исходной морской воды, достигается технический результат - рекуперация энергии в технологической схеме на основе обратноосмотической установки.
Claims (2)
1. Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды, включающий обратноосмотический процесс разделения морской воды, которую подают на блок мембранной очистки воды, с возможностью ее разделения при обратноосмотическом процессе на раствор высокой концентрации и раствор низкой концентрации, который направляют через блок стабилизации к потребителю, отличающийся тем, что на первом этапе запускают блок мембранной очистки за счет пуска насоса первой ступени, установленного с возможностью обеспечения начального напора исходной морской воды, электродвигателя и насоса второй ступени, создающего давление, достаточное для обратноосмотического процесса разделения исходной морской воды на блоке мембранной очистки с разделением ее на раствор высокой концентрации и раствор низкой концентрации, полученный раствор высокой концентрации подают на преобразователь механической энергии с выработкой и передачей механической энергии через преобразователь частоты вращения на насос первой ступени с последующим отключением электродвигателя и обеспечением стабильной работы насоса второй ступени, от преобразователя механической энергии раствор высокой концентрации поступает на блок утилизации раствора высокой концентрации с его дальнейшим использованием.
2. Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды по п. 1, отличающийся тем, что дальнейшее использование раствора высокой концентрации производят его сбросом в глубинные слои морской воды; выпариванием за счет использования геотермальной и солнечной энергии; утилизацией полученных солей в строительстве в качестве присадок к бетону, в дорожном строительстве в качестве антигололедных покрытий
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105476A RU2743449C1 (ru) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105476A RU2743449C1 (ru) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743449C1 true RU2743449C1 (ru) | 2021-02-18 |
Family
ID=74666301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105476A RU2743449C1 (ru) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2743449C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2232627C1 (ru) * | 2002-11-04 | 2004-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" | Устройство рекуперации энергии концентрата в опреснительных установках |
| EP1829601A1 (en) * | 2004-12-21 | 2007-09-05 | Bolsaplast S.A. | Seawater desalination system using reverse osmosis |
| EP2489425A1 (en) * | 2009-10-16 | 2012-08-22 | Manuel Barreto Avero | Hybrid modular system of static chambers with virtual rotation for saving energy in reverse-osmosis desalination |
| RU2632294C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2017-10-03 | Андрей Викторович Десятов | Устройство рекуперации энергии концентрата в обратноосмотических установках |
-
2020
- 2020-02-04 RU RU2020105476A patent/RU2743449C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2232627C1 (ru) * | 2002-11-04 | 2004-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" | Устройство рекуперации энергии концентрата в опреснительных установках |
| EP1829601A1 (en) * | 2004-12-21 | 2007-09-05 | Bolsaplast S.A. | Seawater desalination system using reverse osmosis |
| EP2489425A1 (en) * | 2009-10-16 | 2012-08-22 | Manuel Barreto Avero | Hybrid modular system of static chambers with virtual rotation for saving energy in reverse-osmosis desalination |
| RU2632294C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2017-10-03 | Андрей Викторович Десятов | Устройство рекуперации энергии концентрата в обратноосмотических установках |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102745776B (zh) | 正渗透耦合反渗透处理反渗透浓排水的方法及装置 | |
| US11884567B2 (en) | Desalination brine concentration system and method | |
| EP2089142B1 (en) | Separation process | |
| CN108383315B (zh) | 一种多级电驱动离子膜的废水回收装置 | |
| TWI393678B (zh) | Desalination system | |
| KR20200089223A (ko) | 감압 염수 처리 시스템 | |
| US9428406B2 (en) | Membrane based desalination apparatus with osmotic energy recovery and membrane based desalination method with osmotic energy recovery | |
| Semiat et al. | Energy aspects in osmotic processes | |
| KR102423788B1 (ko) | 해수담수화 압력지연삼투 기술을 이용한 복합 담수화 시스템 | |
| US20190022591A1 (en) | Fluid purification by forward osmosis, ion exchange and re-concentration | |
| KR101817685B1 (ko) | 압력지연삼투 기술을 이용한 해수담수화 시스템 | |
| JP2019072660A (ja) | 海水淡水化方法および海水淡水化システム | |
| CN104529021A (zh) | 一种回收反渗透浓水制取除盐水的系统 | |
| CN103328079A (zh) | 膜组件的洗涤方法、造水方法以及造水装置 | |
| EP2548847A1 (en) | Method for producing fresh water | |
| CN102442715B (zh) | 一种压力延迟渗透/反渗透组合式脱盐方法 | |
| JP2013202456A (ja) | 淡水の製造方法及び淡水の製造装置 | |
| RU2743449C1 (ru) | Способ снижения энергоснабжения мембранно-модульной установки водоподготовки при опреснении исходной морской воды | |
| CN105271581A (zh) | 一种高产水率的锅炉给水处理系统 | |
| JP2017012985A (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
| JP2004033848A (ja) | 逆浸透膜を用いたかん水製造装置及びかん水製造方法 | |
| KR20160054230A (ko) | 압력지연삼투 기술을 이용한 해수담수화 시스템 | |
| KR20180111229A (ko) | 저 에너지 비용의 염분차발전-담수화 하이브리드 시스템 | |
| JP2003200161A (ja) | 造水方法および造水装置 | |
| JPH11253761A (ja) | 溶液分離装置 |