RU2778446C1 - Seawater desalination plant - Google Patents
Seawater desalination plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778446C1 RU2778446C1 RU2021137924A RU2021137924A RU2778446C1 RU 2778446 C1 RU2778446 C1 RU 2778446C1 RU 2021137924 A RU2021137924 A RU 2021137924A RU 2021137924 A RU2021137924 A RU 2021137924A RU 2778446 C1 RU2778446 C1 RU 2778446C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- zone
- permeate
- diaphragm
- output
- Prior art date
Links
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 210000000188 Diaphragm Anatomy 0.000 claims abstract description 35
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 8
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003204 osmotic Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- -1 calcium-magnesium Chemical compound 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L Sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010796 biological waste Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000006298 dechlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 230000001617 migratory Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid group Chemical class S(O)(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к опреснению соленых морских и озерных вод, а также получению концентрированных растворов различных веществ.The invention relates to the desalination of saline sea and lake waters, as well as the production of concentrated solutions of various substances.
Известные способы опреснения морской воды делятся на две группы:Known methods of desalination of sea water are divided into two groups:
1 - испарение с последующей конденсацией водяного пара;1 - evaporation followed by condensation of water vapor;
2 - электрохимические.2 - electrochemical.
Первая группа способов опреснения морской воды описана, например, в патенте РФ №2554720, С02F 1/04 , в патенте RU 189357, С02F 1/04 «Установка опреснения морской воды и выработки электрической энергии», которая производит опреснение морской воды и выработку электрической энергии, а также удаление из морской воды части растворенных соединений и примесей и способствует уменьшению отложения солей на теплообменных поверхностях многоступенчатого испарителя.The first group of seawater desalination methods is described, for example, in the patent of the Russian Federation No. 2554720,
Недостатком устройств, описанных в патенте РФ№2554720 и патенте RU 189357, С02F 1/04 «Установка опреснения морской воды и выработки электрической энергии» является большие энергетические затраты на испарение и конденсацию водяного пара.The disadvantage of the devices described in the patent of the Russian Federation No. 2554720 and patent RU 189357,
Вторая группа установок опреснения представлена в патентах РФ 2240177, В01D 61/06 «Мембранная установка опреснения морской воды (варианты)» и 2225369, С02F 9/08 «Способ очистки природных вод».The second group of desalination plants is presented in RF patents 2240177, B01D 61/06 "Membrane seawater desalination plant (options)" and 2225369,
Мембраны этой группы функционируют на основе обратного осмоса. Oсмос -проникновение (диффузия) молекул растворителя в раствор сквозь непроницаемую для растворенных веществ мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя или от раствора с меньшей концентрацией (см. Энциклопедический словарь, том 2, М.: ГНИ «Большая советская энциклопедия». 1956, с.569. Обратный осмос - это обратный процесс, т.е. проникновение растворителя из концентрированного раствора сквозь непроницаемую для растворенных веществ мембрану. На выходе получается пермеат, т.е. менее концентрированный раствор по сравнению с исходной водой.The membranes of this group operate on the basis of reverse osmosis. Osmosis is the penetration (diffusion) of solvent molecules into a solution through a membrane impermeable to solutes that separates the solution from a pure solvent or from a solution with a lower concentration (see Encyclopedic Dictionary,
Упомянутый способ очистки природных вод включает две стадии механической обработки, опреснение обратным осмосом и бактерицидную обработку, причем бактерицидную обработку проводят хлорированием перед механической обработкой воды, затем после двух стадий механической обработки проводят дехлорирование сульфитом натрия, далее воду очищают микрофильтрацией и добавляют ингибитор, опреснение обратным осмосом проводят в две стадии, после первой стадии концентрат сбрасывают, а в пермеат добавляют ингибитор и едкий натр, повышая pH до 10,4, затем проводят вторую стадию опреснения обратным осмосом, причем концентрат после второй стадии обратного осмоса подмешивают в поток на вход первой стадии опреснения, а в пермеат добавляют кислоту и пропускают его через фильтры-кондиционеры с кальциево-магниевой загрузкой. Кроме этого часть пермеата (опресненной воды) после первой стадии опреснения обратным осмосом может быть направлена на вход фильтров-кондиционеров, часть пермеата после второй стадии опреснения обратным осмосом может быть подмешана к выходному потоку из фильтров-кондиционеров.The mentioned method of purification of natural waters includes two stages of mechanical treatment, desalination by reverse osmosis and bactericidal treatment, and bactericidal treatment is carried out by chlorination before mechanical treatment of water, then after two stages of mechanical treatment, dechlorination is carried out with sodium sulfite, then the water is purified by microfiltration and an inhibitor is added, desalination by reverse osmosis carried out in two stages, after the first stage the concentrate is discarded, and an inhibitor and caustic soda are added to the permeate, increasing the pH to 10.4, then the second stage of reverse osmosis desalination is carried out, and the concentrate after the second stage of reverse osmosis is mixed into the stream at the inlet of the first stage of desalination , and acid is added to the permeate and passed through filter-conditioners with a calcium-magnesium load. In addition, part of the permeate (desalted water) after the first stage of desalination by reverse osmosis can be sent to the inlet of filter conditioners, part of the permeate after the second stage of desalination by reverse osmosis can be mixed with the output stream from filter conditioners.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в патенте РФ №2155718, С02F 1/467 «Установка для снижения минерализации и обеззараживания питьевой воды», принятое в качестве прототипа.The closest analogue in terms of technical essence to the proposed one is the device described in RF patent No. 2155718,
На фиг.1 представлена схема устройства-прототипа, где обозначено:Figure 1 shows a diagram of a prototype device, where indicated:
1 - камера электрохимического реактора;1 - chamber of the electrochemical reactor;
2, 3 - первая и вторая диафрагмы;2, 3 - first and second diaphragms;
5, 12 - первый и второй аноды;5, 12 - the first and second anodes;
6 - катод;6 - cathode;
13 - изолятор.13 - insulator.
Установка для снижения минерализации и обеззараживания состоит из камеры электрохимического реактора 1 длиной L=(20...30)t, где
Установка работает следующим образом.The installation works as follows.
Водопроводная вода через вход поступает в камеру электрохимического реактора 1 и после заполнения его водой включается источник постоянного напряжения. Электрохимическая камера функционально разделена на две зоны. В первой зоне установлено два электрода: первый анод 5 и катод 6, разделенные одной мембраной 3. Каждый микрообъем воды, протекающий в районе первого анода 5, соприкасается с поверхностью электродов и подвергается воздействию электрического поля, при этом вода в течение долей секунды насыщается короткоживущими, высокоактивными окислителями хлора и кислорода. Их концентрация в зависимости от минерализации и скорости протока воды может изменяться от 15 до 150 мг/л, при этом электролитическое окисление у анода разрушают органические и хлорорганические вещества в воде и микроорганизмы всех видов и форм уничтожаются, распадаясь на простые составляющие: нетоксичные и совершенно безопасные.Tap water through the inlet enters the chamber of the
Возле первого анода 5 происходит насыщение воды кислородом и продукты распада становятся полярными, а структурная сетка водородных связей между молекулами воды разрыхляется, разупорядочивается, что облегчает ее использование клетками живых организмов и ускоряет удаление биологических шлаков. Вдоль первого анода 5, благодаря симметричному положению диафрагмы, весь поток воды делится на анолит и католит. При этом катионы за счет миграции перемещаются к катоду 6 и сразу удаляются. В катодном пространстве происходит прямое электролитическое и электрокаталитическое восстановление многозарядных катионов тяжелых металлов, что снижает токсичность воды, обусловленную наличием ионов тяжелых металлов, в тысячи раз.Near the
Во второй функциональной зоне между вторым анодом 12 и катодом 6 установлены две мембраны 2 и 3. В пространстве между вторым анодом 12 и катодом 6 под воздействием электрического поля ионы и поляризованные продукты распада, полученные в первой зоне, приходят в упорядоченное движение. К катоду 6 двигаются ионы кальция, натрия, магния, водорода. При этом в катодном пространстве будут преобладать гидрооксил-ионы ОН-, а в анодное пространство перемещаются хлоридные и гидрооксильные анионы. И поэтому в анодном пространстве концентрируется вода со смесью соляной и серной кислот, в катодном пространстве концентрируется соленая вода, а между первой и второй диафрагмами остается очищенная и обеззараженная вода. В установке вода из катодного и анодного пространств отводится и сливается. Вода, перемещаясь вверх вдоль оси установки за счет миграционных смещений продуктов электролиза, постепенно избавляется от вредных примесей и насыщается кислородом.In the second functional zone between the
Недостатками устройства-прототипа являются сложность конструкции, высокие эксплуатационные потери электроэнергии и низкая надежность работы.The disadvantages of the prototype device are the complexity of the design, high operational power losses and low reliability.
Задача предлагаемого технического решения - снижение эксплуатационных расходов на получение опресненной воды и увеличение срока эксплуатации установки.The objective of the proposed technical solution is to reduce operating costs for obtaining desalinated water and increase the life of the plant.
Для решения поставленной задачи в установку опреснения морской воды, содержащую камеру с установленными вдоль и симметрично относительно стенок камеры двумя параллельно расположенными диафрагмами, разделяющими камеру на две зоны, а также два электрода разной полярности, согласно изобретению , введены обратноосмотическая мембрана, помещенная внутрь ограниченной двумя диафрагмами второй зоны камеры, которая подсоединена к насосу переменной производительности для откачки пермеата, при этом первая зона камеры разделена на две, объединенные патрубком половины - правую и левую относительно направления потока морской воды, а также блок управления, два выхода положительного и отрицательного полюсов которого подключены к первому и второму электродам, расположенным с внешней стороны камеры к двум половинам первой зоны соответственно; выход блока управления подключен к насосу переменной производительности для откачки пермеата, а первый и второй входы блока управления соединены соответственно с датчиком электропроводности пермеата и измерителем рН концентрата; выход первой зоны является выходом концентрата.To solve the problem, in a seawater desalination plant containing a chamber with two parallel diaphragms installed along and symmetrically relative to the chamber walls, dividing the chamber into two zones, as well as two electrodes of different polarity, according to the invention , a reverse osmosis membrane is introduced, placed inside limited by two diaphragms the second zone of the chamber, which is connected to a pump of variable capacity for pumping out the permeate, while the first zone of the chamber is divided into two, united by a pipe halves - right and left with respect to the direction of sea water flow, as well as a control unit, two outputs of the positive and negative poles of which are connected to the first and second electrodes located on the outer side of the chamber to the two halves of the first zone, respectively; the output of the control unit is connected to a variable displacement pump for pumping out the permeate, and the first and second inputs of the control unit are connected respectively to the permeate electrical conductivity sensor and the concentrate pH meter; the output of the first zone is the output of the concentrate.
Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:The scheme of the proposed device is shown in figure 2, where it is indicated:
1 - камера;1 - camera;
2, 3 - первая и вторая диафрагмы;2, 3 - first and second diaphragms;
4 - патрубок;4 - branch pipe;
5, 6 - первый и второй электроды;5, 6 - first and second electrodes;
7 - обратноосмотическая мембрана;7 - reverse osmosis membrane;
8 - блок управления;8 - control unit;
9 - насос для откачки пермеата;9 - pump for pumping out permeate;
10 - измеритель рН концентрата;10 - concentrate pH meter;
11 - датчик электропроводности пермеата;11 - permeate electrical conductivity sensor;
«МВ» - морская вода;"MW" - sea water;
«К» - концентрат;"K" - concentrate;
«П» - пермеат."P" - permeate.
Заявляемая установка опреснения морской воды содержит камеру 1, функционально разделенную на две зоны. Причем две половины первой зоны (правая и левая относительно направления потока морской воды по аналогии с определением берегов реки) объединены патрубком 4. Вторая зона ограничена первой 2 и второй 3 диафрагмами и отделена ими от первой зоны.The inventive seawater desalination plant contains a
К правой и левой половинам первой зоны с внешней стороны подключены два электрода 5 и 6, соединенные с соответствующими положительным («+») и отрицательным («-») полюсами источника постоянного тока блока управления 8.Two
Кроме того, внутри второй зоны камеры 1, на выходе, помещена обратноосмотическая мембрана 7. При этом выход второй зоны камеры 1 снабжен насосом переменной производительности для откачки пермеата 9, соединенный с выходом блока управления 8, входы которого соединены соответственно с выходами датчика электропроводности пермеата 11 и измерителя рН концентрата 10.In addition, inside the second zone of
Предлагаемая установка опреснения морской воды работает следующим образом.The proposed seawater desalination plant operates as follows.
Включается в работу насос для откачки пермеата 9. В результате во внутрь второй зоны камеры 1 поступает проточная морская вода «МВ». На электроды 5 и 6 подается постоянное напряжение, создающее высокую напряженность внутри камеры 1. При работе насоса для откачки пермеата 9 и наличии высокого напряжения на электродах 5 и 6 происходит движение ионов, растворенных в «МВ». Катионы движутся в направлении отрицательного электрода, а анионы - в сторону положительного электрода. В результате они проникают через диафрагмы 2 и 3. Правая и левая половины первой зоны камеры 1 объединены патрубком 4, так что на выходе первой зоны получается концентрат «К» с нейтральной кислотностью (рН=7). Контроль за кислотностью концентрата осуществляется с помощью измерителя рН концентрата 10. Длина диафрагм выбирается такой, чтобы за время продвижения потока МВ внутри второй зоны камеры все ионы, обусловившие соленость морской воды, пересекли диафрагмы 2 и 3. На выходе второй зоны камеры 1 получается раствор, очищенный от ионов, который через обратноосмотическую мембрану 7 откачивается насосом 9. Считая, что морская вода практически очистилась от ионов растворенных солей, осмотическое давление на обратноосмотической мембране 7 будет относительно небольшим, что существенно снижает нагрузку на насос для откачки пермеата 9. Управление работой установки опреснения морской воды осуществляется блоком управления 8, на входы которого поступают данные от измерителя рН концентрата 10 и датчика электропроводности пермеата 11, соответственно. На основе полученных данных определяется режим работы насоса для откачки пермеата 9 и значение и полярность постоянного напряжения на электродах 5 и 6. Результатом работы установки опреснения морской воды является получение пермеата - очищенной воды от растворенных солей и концентрата - раствора, более концентрированного для утилизации.The
Считая заранее заданными ширину и толщину диафрагм, определим длину диафрагмы 2 (или 3) при условии, что обеспечивается получение опресненной морской воды с выходом 360 л/ч пермеата, что составляет 0,1 л/с. Площадь поперечного сечения второй зоны камеры 1 определим как дм2. Скорость движения морской воды будет 0,67 дм/с, что равно 6,7 см/с.Assuming that the width and thickness of the diaphragms are predetermined, we determine the length of the diaphragm 2 (or 3), provided that it is possible to obtain desalinated sea water with the output 360 l/h of permeate, which is 0.1 l/s. The cross-sectional area of the second zone of
В книге Г. Иос. Курс теоретической физики. Часть 1. Механика и электродинамика, М.: ГУПИМП РСФСР, 1963, С. 427 указанно, что подвижность ионов Na + составляет см2/В·с. Примем напряжение между металлическими электродами 12 кВ при расстоянии между ними см. Тогда напряженность электрического поля будет В/см. Используя формулу (6) на С. 426 этой книги, получим поперечную скорость ионов Na + :In the book G. Jos. Course of theoretical physics.
, (1) , (one)
где - напряжённость электрического поля внутри камеры (В/см); where - electric field strength inside the chamber (V/cm);
- подвижность иона (см2/В·с). - ion mobility (cm 2 /V·s).
Подставляя в формулу (1) известные значения, найдём 0,92 (см/с). Учитывая расстояние, равное 5 см, которое необходимо пройти иону , получим время пролёта иона до встречи с диафрагмой 2=5,435 (с). Длина диафрагмы 2 должна быть (см).Substituting the known values into formula (1), we find 0.92 (cm/s). Considering the distance equal to 5 cm that the ion needs to travel , we obtain the time of flight of the ion before meeting
Произведённые расчёты обобщим следующей формулой:We generalize the calculations made by the following formula:
, (2) , (2)
где - выход пермеата (л/с); - ширина диафрагмы; - подвижность иона; - напряжённость электрического поля внутри камеры (В/см); - площадь поперечного сечения второй зоны камеры(cм2).where - permeate output (l/s); - aperture width; - ion mobility; - electric field strength inside the chamber (V/cm); - cross-sectional area of the second zone of the chamber (cm 2 ).
Для оценки радиуса пор капилляров диафрагм воспользуемся формулой, приведённой в Физической Энциклопедии, том 2, М: «Советская энциклопедия», 1990, с. 240:To estimate the pore radius of diaphragm capillaries, we use the formula given in the Physical Encyclopedia,
. (3) . (3)
Приравнивая правые части формул (1) и (3), затем преобразуя полученное выражение, найдём радиус пор капилляров диафрагм (мкм):Equating the right parts of formulas (1) and (3), then transforming the resulting expression, we find the pore radius of the capillaries f-stop (µm):
, (4) , (four)
где - напряжённость электрического поля внутри камеры (В/см); where - electric field strength inside the chamber (V/cm);
- подвижность иона (см2/В⋅с); - коэффициент вязкости жидкости (морской воды) (Пас⋅с); - толщина диафрагмы (см); - межфазное поверхностное натяжение (н/м); - краевой угол, образуемый поверхностью жидкости со стенками капилляра (рад). - ion mobility (cm 2 /V⋅s); - coefficient of viscosity of the liquid (sea water) (Pas⋅s); - diaphragm thickness (cm); - interfacial surface tension (n/m); - the contact angle formed by the surface of the liquid with the walls of the capillary (rad).
Определим наименьшую толщину диафрагм, обеспечивающую их прочность в работе установки опреснения.Let us determine the smallest thickness of the diaphragms, which ensures their strength in the operation of the desalination plant.
Для пор диафрагмы радиусом менее 25 мкм допустимое натяжение определяется по следующей формуле:For diaphragm pores with a radius of less than 25 µm, allowable tension is determined by the following formula:
, (5) , (5)
где - давление жидкости на пору диафрагмы (н/м2); - модуль Юнга материала диафрагмы (н/м2). where - fluid pressure on the pore of the diaphragm (n/m 2 ); - Young's modulus of the diaphragm material (n/m 2 ).
Формула (5) взята из журнала Journal of The Franklin Institute, May 1976, p. 425, Table II. Formula (5) is taken from the Journal of The Franklin Institute, May 1976, p. 425, Table II.
Для полимерных материалов (типа каучука), из которых изготавливается диафрагма, допустимое натяжение не превосходит 0,4366 (н/м2). Учитывая, что , где - плотность воды (жидкости), (кг/м3), - ширина диафрагмы (м), 9,78 (м/с2) – ускорение свободного падения, толщина диафрагмы должна быть больше, чемFor polymer materials (such as rubber) from which the diaphragm is made, the allowable tension does not exceed 0.4366 (n/ m2 ). Given that , where - density of water (liquid), (kg / m 3 ), - aperture width (m), 9.78 (m / s 2 ) - free fall acceleration, diaphragm thickness should be more than
, (6) , (6)
где - ширина диафрагмы; - модуль Юнга материала диафрагмы; where - aperture width; - Young's modulus of the diaphragm material;
- радиус пор капилляров диафрагмы (система единиц СИ). is the pore radius of the diaphragm capillaries (SI units).
Со временем работы диафрагмы 2 и 3 забиваются ионами солей, растворённых в морской воде. Поэтому периодически требуется их очистка. Эту очистку возможно производить, не останавливая насос для откачки пермеата 9, если сменить полярность напряжения на электродах 5 и 6.Over time,
Предлагаемая конструкция установки опреснения морской воды не требует больших затрат энергии, так как через электроды 5 и 6 не протекает постоянный ток, что указывает на отсутствие потерь электроэнергии. Конструкция устройства опреснения морской воды не содержит перемещающихся элементов, что говорит о её надёжности и долговечности эксплуатации. Устройство-прототип работает с остановкой для очищения морской воды, а в предлагаемой установке процесс очищения происходит непрерывно, что обеспечивает ее более высокую производительность.The proposed design of the seawater desalination plant does not require large amounts of energy, since no direct current flows through
Блок управления 8 может быть реализован, например, как описано в книге Ю.И. Дытнерский «Обратный осмос и ультрафильтрация», стр. 102-108, рис. II-24; обратноосмотическая мембрана 7 может быть выбрана из таблиц II.3 и II.4, стр. 59-60 той же книги.The control unit 8 can be implemented, for example, as described in the book Yu.I. Dytnersky "Reverse osmosis and ultrafiltration", pp. 102-108, fig. II-24;
Claims (12)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778446C1 true RU2778446C1 (en) | 2022-08-18 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU899064A1 (en) * | 1980-02-06 | 1982-01-23 | Институт коллоидной химии и химии воды АН УССР | Electrodializer |
RU2064897C1 (en) * | 1993-07-09 | 1996-08-10 | Волгоградский завод оросительной техники | Sea water desalting plant |
RU2155718C2 (en) * | 1998-09-14 | 2000-09-10 | Еремин Анатолий Дмитриевич | Plant for reduction of mineralization and decontamination of potable water |
WO2018036612A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Swan Analytische Instrumente Ag | Device and method for the electrodeionization of a liquid |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU899064A1 (en) * | 1980-02-06 | 1982-01-23 | Институт коллоидной химии и химии воды АН УССР | Electrodializer |
RU2064897C1 (en) * | 1993-07-09 | 1996-08-10 | Волгоградский завод оросительной техники | Sea water desalting plant |
RU2155718C2 (en) * | 1998-09-14 | 2000-09-10 | Еремин Анатолий Дмитриевич | Plant for reduction of mineralization and decontamination of potable water |
WO2018036612A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Swan Analytische Instrumente Ag | Device and method for the electrodeionization of a liquid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mavukkandy et al. | Brine management in desalination industry: From waste to resources generation | |
Subramani et al. | Treatment technologies for reverse osmosis concentrate volume minimization: A review | |
ElMekawy et al. | The near-future integration of microbial desalination cells with reverse osmosis technology | |
JP3164558U (en) | Equipment for desalination | |
US8864911B2 (en) | Method for removing ionic species from desalination unit | |
KR100874269B1 (en) | High efficiency seawater electrolysis apparatus and electrolysis method including pretreatment process | |
US10214433B2 (en) | Brine treatment scaling control system and method | |
Krishna | Introduction to desalination technologies | |
CA2840739A1 (en) | Electrodesalination system and method | |
Gurreri et al. | Electrodialysis for wastewater treatment—Part I: Fundamentals and municipal effluents | |
RU2778446C1 (en) | Seawater desalination plant | |
Solt et al. | Electrodialysis | |
EP2569255A1 (en) | Method and system for disposal of brine solution | |
JP2002205070A (en) | Method of making mineral water from marine deep water and system of making for the same | |
Aboutalebi et al. | State-of-the-art desalination research | |
JP3271744B2 (en) | Desalting method using electrodialysis equipment | |
AU2021100286A4 (en) | Aqua life: a compact device extracting drinkable water from sea water | |
WO2021090583A1 (en) | Water treatment system and water treatment method | |
Tan et al. | Membrane processes for desalination: overview | |
RU2155718C2 (en) | Plant for reduction of mineralization and decontamination of potable water | |
Santhanam et al. | An Electrochemical Approach for Separation of Mg (Oh) 2 and Caco3 from Each Other: Application to Ro Reject and Polluted Water | |
Abbas et al. | Using of electrodialysis technology to desalinate Shatt Al-Arab water | |
Santhanam et al. | A two-step electrochemical method for separating Mg (OH) 2 and CaCO3: Application to RO reject and polluted groundwater | |
Kim et al. | Adaptation of organic supporting electrolyte for extension of potential window and energy recovery in redox-mediated electrodialysis | |
Ahmadpari et al. | Investigation of Electrodialysis Technology for Water Desalination |