Технологический анализ работы установки обратного осмоса на подземном водозаборе

Технологический анализ работы установки обратного осмоса на подземном водозаборе

Автор: Новослов Максим Григорьевич, Белканова Марина Юрьевна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура @vestnik-susu-building

Рубрика: Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Технология обратного осмоса активно используется для обеспечения хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения. Однако, низкое качество воды, поступающей на мембраны, приводит к увеличению вероятности появления отложений на поверхности мембран, снижению сроков их эксплуатации. В работе проведён анализ публикаций, посвященных причинам и методам оценки осадкообразования на мембранах, а также поиску методов снижения этого негативного явления. На примере водоподготовительной установки на подземном водоисточнике с повышенным содержанием радона проанализированы причины выхода из строя мембран обратного осмоса. Показано, что важным фактором осадкообразования на мембранах является низкое качество питающей воды, а именно повышенные значения по показателям «мутность», «жесткость», «железо общее», «сероводород». Рассчитан гипотетический состав воды в водоисточнике. Рассчитаны индекс плотности осадка (SDI) воды, поступающей на установку обратного осмоса, индекс насыщения концентрата (LSI), концентрации гидрокарбоната, карбоната и углекислоты в аэраторе. Согласно величине индекса SDI питающая вода установки обратного осмоса склонна к осадкообразованию. Индекс LSI концентрата и расчет энергии Гиббса углекислотного равновесия в аэраторе указывают на высокую вероятность образования осадка карбоната кальция на мембранах. Следовательно, качество предварительной очистки воды, поступающей на мембраны, неудовлетворительное. Кроме того, выявлено, что эксплуатация мембран проводится при завышенном отборе пермеата. Рекомендовано снизить степень извлечения пермеата до 70-75 %, поддерживать ротационный режим работы скважин. Предложены варианты оптимизации работы водоподготовительной установки: подкисление исходной воды раствором серной кислоты и замена мембран обратного осмоса на наномембраны или исключение из схемы аэрации с удалением радона из резервуаров чистой воды.

Еще

Обратный осмос, индекс плотности осадка, индекс насыщения концентрата, мембранные технологии, подземный водоисточник, радон, аэрация

Короткий адрес: https://sciup.org/147233745

IDR: 147233745   |   DOI: 10.14529/build210206

Список литературы Технологический анализ работы установки обратного осмоса на подземном водозаборе

  • Кишневский, В.А. Исследование эффективности комбинированных водоподготовительных установок высокой производительности / B.А. Кишневский, Л.В. Петрикевич // Труды одесского политехнического университета. - 2009. -№ 1(31). - С. 54-56.
  • Подходы к проектированию и оптимизации водоподготовительных установок, основанных на интегрированных мембранных технологиях / А.А. Пантелеев, В.Ф. Очков, К.А. Орлов, С.С. Гавриленко // Энергосбережение и водоподготовка. -2013. - № 6 (86). - С. 14-18.
  • Mineral Scaling in Membrane Desalination: Mechanisms, Mitigation Strategies, and Feasibility of Scaling-Resistant Membranes / T. Tong, A. F. Wallace, S. Zhao, and Z. Wang // Journal of Membrane Science. - 2019. - Vol. 579. - P. 52-69. DOI: 10.1016/j.memsci.2019.02.049.
  • Жадан, А.В. Обоснование выбора схемы предварительной обработки воды на ТЭС на основе метода ультрафильтрации / А.В. Жадан, Е.Н. Бушуев // Вестник ИГЭУ. - 2014. - № 2. - C. 1-5.
  • Горбик, П.А. Подготовка технологии к включению в справочник наилучших доступных технологий. Очистка воды методом ультрафильтрации и микрофильтрации в сочетании с обратным осмосом / П.А. Горбик, С.Л. Захаров // Успехи в химии и химической технологии. - 2017. -Т. 31. № 5 (186). - С. 10-12.
  • Федоренко, В.И. Основные критерии для технологического расчета и эксплуатации мембранных систем водоподготовки /В.И. Федоренко // Мембраны. - 2003. - Т. 17, № 1. - С. 22-29.
  • Liu, Q. Inorganic Scaling in Reverse Osmosis (RO) Desalination: Mechanisms, Monitoring, and Inhibition Strategies / Q. Liu, G. -R Xu, R. Das // Desalination. - 2019. - 468. DOI: 10.1016/j.desal. 2019.07.005.
  • Scaling of Reverse Osmosis Membranes used in Water Desalination: Phenomena, Impact, and Control; Future Directions / A. Matin, F. Rahman, H.Z. Shaft, S.M. Zubair // Desalination. - 2019. - 455. - P. 135157. DOI: 10.1016/j.desal.2018.12.009.
  • A Review of in Situ Real-Time Monitoring Techniques for Membrane Fouling in the Biotechnology, Biorefinery and Food Sectors / G. Rudolph, T. Virtanen, M. Ferrando et al. // Journal of Membrane Science. -2019. - 588. DOI: 10.1016/j.memsci.2019.117221.
  • Membrane Fouling in Osmotically Driven Membrane Processes: A Review / Q. She, R. Wang, A.G. Fane, C.Y. Tang. // Journal of Membrane Science. - 2016. - 499. - P. 201-233. DOI: 10.1016/j.memsci.2015.10.040.
  • A Review of Fouling Indices and Monitoring Techniques for Reverse Osmosis / L.N. Sim, T.H. Chong, A.H. Taheri et al. // Desalination. - 2018. - 434. -P. 169-188. DOI: 10.1016/j.desal.2017.12.009.
  • Коновальчик, М.В. Восстановление производительности и увеличение срока службы обратноосмотических мембранных элементов / М.В. Коновальчик, В.В. Лихачева, О.Ю. Ятченко // Вести Автомобильно-дорожного института. - 2019. - № 4 (31). - С. 39-46.
  • Ahmad, N.A. Current advances in membrane technologies for produced water desalination / N.A. Ahmad, P.S. Goh, L.T. Yogarathinam, A.K. Zul-hairun, A.F. Ismail // Desalination. - 2020. -Vol. 493. DOI: 10.1016/j.desal.2020.114643.
  • Al Mayyahi, A. Important Approaches to Enhance Reverse Osmosis (RO) Thin Film Composite (TFC) Membranes Performance / A. Al Mayyahi // Membranes. - 2018. - 8 (3). - DOI: 10.3390/membranes8030068.
  • Advances in Forward Osmosis Membranes: Altering the Sub-Layer Structure Via Recent Fabrication and Chemical Modification Approaches / W.A. Suwaileh, D.J. Johnson, S. Sarp, N. Hilal // Desalination. - 2018. - Vol. 436. - P. 176-201. DOI: 10.1016/j.desal.2018.01.035.
  • Спицов, Д.В. Совершенствование конструкции мембранных аппаратов с целью сокращения эксплуатационных затрат при эксплуатации мембранных установок / Д.В. Спицов, А.П. Андрианов // Успехи современной науки. - 2017. - Т. 4, № 2. - С. 41-44.
  • Севрюкова, Е.А. Разработка средств предотвращения отложений в установках обратного осмоса / Е.А. Севрюкова, А.И. Меркулова // В сборнике: Актуальные проблемы повышения эффективности производств микроэлектроники. Сборник научных трудов. Под ред. В.И. Каракея-на. -М., 2016. - С. 117-124.
  • Влияние выбора антискаланта на величину эксплуатационных затрат для установок обратного осмоса / В.А. Головесов, А.Г. Першов, Г.Д. Сухов, Г.Я. Рудакова // Вестник МГСУ. - 2020. - Т. 15. - № 8. - С. 1163-1174.
  • The use of Ultrasound to Mitigate Membrane Fouling in Desalination and Water Treatment / M. Qasim, N.N. Darwish, S. Mhiyo et al. // Desalination. - 2018. - 443. - P. 143-164. DOI: 10.1016/j.desal.2018.04.007.
  • ASTM Standard Modified Fouling Index for Seawater Reverse Osmosis Desalination Process: Status, Limitations, and Perspectives / Y. Jin, H. Lee, C. Park, S. Hong // Separation and Purification Reviews. - 2020. - 49 (1). - P. 55-67. DOI: 10.1080/15422119.2018.1515777.
  • Рушников, А.Ю. О некоторых особенностях расчёта индекса стабильности воды Ланже-лье /А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2017. - № 7 (187). - С. 24-29.
  • ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.
  • Спицов, Д.В. Радикальное сокращение расходов воды на собственные нужды установок подготовки питьевой воды из подземных водоисточников / Д.В. Спицов, Т.Н. Ширкова, А.Г. Первов //Инновации и инвестиции. - 2020. -№ 1. - С. 316-323.
  • Абдрахманов, Р.Ф. Геохимия подземных вод зоны гипергенеза Южного Урала / Р.Ф. Аб-драхманов, В.Г. Попов // Наука о земле. Известия Уфимского научного центра РАН. - 2011. - № 2. -С. 43-49.
  • Абдрахманов, Р.Ф. Геохимические особенности и условия формирования подземных вод Южного Урала / Р.Ф. Абдрахманов, В.Г. Попов // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. - 2010. - № 8. - С. 223-227.
  • Изучение процессов образования осадков соединений кремния в воде / Н.Е. Пудова, А.Н. Морозов, А.В. Жога, Н.П. Какурин // Успехи в химии и химической технологии. - 2015. - Т. 29. - № 3 (162). - С. 95-97.
  • Нахабо, А.В. Исследование проблемы повышенных расходов воды мембранных установок на собственные нужды /А.В. Нахабо, Е.В. Самар-кина // Вестник ИрГТУ. - 2015. - №9 (104). -С. 151-155.
  • Рушников, А.Ю. О возможности умягчения, деминерализации и изменения стабильности воды в процессе обезжелезивания / А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2017. - № 5 (185). -https://www. c-o-k. ru/articles/o-vozmozhnosti-umyagcheniya-demineralizacii-i-izmeneniya-stabilnosti-vody-v-processe-obezzhelezivaniya.
  • Рушников, А.Ю. Влияние аэрации на угле-кислотное равновесие в воде. Часть 1 / А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2015. - № 11 (167). - С. 32-35.
  • Рушников, А.Ю. Влияние аэрации на угле-кислотное равновесие в воде. Часть 2. / А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2016. - № 2 (170). - С. 30-35.
  • Бушуев, Е.Н. Исследование влияния факторов на технологические характеристики установки обратного осмоса c использованием расчетных программ / Е.Н. Бушуев, Н.В. Балашова // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XIX Бенардосовские чтения): материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса. - 2017. - С. 137-140.
  • Самодолова, О.А. Очистка природной воды от радона / О.А. Самодолова, А.П. Самодолов, Е.В. Николаенко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2020. - Т. 20, № 3. - С. 64-69. DOI: 10.14529/build200308.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp