Обеспечение водой промышленных предприятий

В наиболее часто употребляемых  установках обратного осмоса, чтобы  исходная вода стала проходить сквозь мембрану, необходимо создать достаточно высокое давление. Это предполагает установку в систему мембранной фильтрации многоступенчатых центробежных насосов, способных «продавить»  исходную воду сквозь мембрану. Процессы баромембранной фильтрации широко применяются во многих областях промышленности. В основном это такие отрасли, как химическая и нефтехимическая промышленность, очистка сточных вод, водоподготовка, опреснение морской воды.

Для разных конечных целей  используют разные варианты компоновки мембран и насосов. При выборе насосного оборудования для мембранной фильтрации лучше отдать предпочтение нержавеющей стали (с содержанием  хрома не менее 12%) или титану. Помимо коррозионностойкости, эти материалы, благодаря оксидной пленке на поверхности деталей, успешно противостоят очень высоким скоростям потока, не подвергаясь эрозии. Важно отметить, что если предполагается промывка мембраны специальными кислотосодержащими растворами, возможно применение насосов из современных композитных материалов.

Для повышения энергоэффективности установок обратного осмоса разработаны способы использования потенциальной энергии концентрата, остающегося под давлением после отделения пермеата. Современные системы рекуперации, основанные на принципах обмена давления, могут возвращать до 90% энергии концентрата. Излишек давления передается на турбину, которая снабжает энергией отдельный питающий насос или преобразователь давления, в котором энергия давления концентрата передается исходной воде. Особенно выгодно использование систем рекуперации при высоконапорном обратном осмосе (например, при опреснении морской воды).

Надо  заметить, что расчет и компоновка систем  баромембранной водоочистки сложна и обычно выполняется специализированными фирмами «под ключ». В качестве удачного примера такой системы можно привести низконапорную обратноосмотическую систему для линии производства соков «Мултон» в г. Щелково (соки «Добрый» и «Рич»). Исходная вода с минерализацией 350-400 мг/л после обезжелезивания, умягчения и ультрафиолетового обеззараживания поступает на две параллельные обратноосмотические установки с производительностью по 50 м³ /ч каждая. Напор (10-20 бар) создается многоступенчатыми центробежными насосами в нержавеющем исполнении. После мембраны пермеат при помощи насосной станции перекачивается в емкость для последующей ультрафиолетовой обработки и затем непосредственно уходит в производство. В системе предусмотрен блок химической промывки, снабженный также нержавеющим центробежным насосом (в данном случае выбран высокий расход при низком напоре). Для предотвращения выпадения осадка на мембране при помощи цифрового дозирующего насоса вводится ингибитор осадка солей жесткости. Вся система управляется с единого пульта (шкафа).

После прохождения обратноосмотической  системы вода соответствует ГОСТ 2874-82 «вода питьевая» и СанПин 2.1.4.1074-01. Эти нормативные документы предусматривают жесткие требования по химическим и органолептическим показателям для воды в производстве безалкогольных напитков. В частности, общая жесткость не превышает 0,7 мг-экв/л, а натрий – 20 мг/л.

Несмотря на более высокие  первоначальные вложения, обратноосмотические  системы не требуют затрат на вспомогательные  помещения, обязательные при других способах водоочистки. Кроме того, снижаются  общие эксплуатационные расходы, что  делает мембранные технологии чрезвычайно  перспективными.

В ряде случаев эффективно использовать такую систему водоочистки, как  дистилляция. Поскольку термическая водоочистка требует больших энергозатрат, она применяется, в основном,  на предприятиях теплоэнергетики, где не только очищает воду, но и утилизирует остаточное тепло.

     Собственно  дистилляцией называется процесс увеличения концентрации раствора при удалении растворителя кипячением. В силу особенностей метода (много емкостей, большие объемы), в системах дистилляции используется значительное количество насосов, которые применяются на всех этапах процесса.  Особое внимание необходимо уделять насосам  для рассола – они обеспечивают перекачивание и циркуляцию получаемого при выпаривании рассола. Надо отметить, что концентрация солей в рассоле может в три раза превышать соленость сырой морской воды. Кроме того, температура рассола достаточно высока – 60-80˚С и вязкость тоже существенно выше обычной. Все это создает сложные условия для работы агрегата. Особенностью эксплуатации перекачивающего насоса является необходимость работать при отрицательном давлении на входе, равным разрежению в испарителе. На практике, перекачивающий насос для рассола располагают ниже системы, и давление на входе составляет – 0,7 …- 0,9 бар. В подобных системах рекомендуется использовать титановые насосы, но в силу отсутствия кислорода в рассоле (дистилляция способствует деаэрации) и солености свыше 5% (максимальная вероятность коррозии возникает при 5% солености), допустимо использование насосов в нержавеющем исполнении.

     Зачастую, для  технологических целей недостаточно  просто очистить воду. Иногда  требуется специальная подготовка. Это характерно для пищевой  промышленности, где особое внимание  уделяется органолептическим показателям  и для производства электронных  компонентов, где нужна сверхчистая  вода без статического заряда. Для обеспечения стабильного  состава воды требуется очень  точное введение строго определенных  количеств реактивов в воду, необходимую  для разных технологических участков.   До недавнего времени, чтобы  обеспечить такой процесс, приходилось  строить специальные растворные  узлы, где концентрированные растворы  доводились до необходимых концентраций. Это требовало больших дополнительных  капиталовложений на строительство  и обслуживание дополнительных  производственных площадей. В настоящее  время с появлением нового  поколения дозирующих насосов  («цифровые дозирующие насосы»)  необходимость в этом отпала, так как эти устройства позволяют  обеспечить чрезвычайно точное  дозирование концентрированного  химиката. Это диафрагменные насосы, снабженные шаговым двигателем. При его работе продолжительность  цикла подачи,  по сравнению  с циклом всасывания, значительно  увеличивается.   Таким образом,  в цифровых дозирующих насосах  подача дозируемого вещества  осуществляется практически непрерывно, без пульсаций. Кроме того, цифровое  управление позволяет получить  значительную  глубину регулировок  и высокую точность дозирования.  Подобные устройства позволяют  обеспечить дозирование от 0,002 л/ч  до 48 л/ч    при максимальном  давлении 18 и 3 бар соответственно. При этом диапазон регулирования  для всех цифровых моделей  – 1:1000.   Благодаря специальным шинам обмена данных такие устройства удобно применять в высокоавтоматизированных производствах.

     В качестве  еще одного способа водоподготовки  можно назвать обеззараживание  воды при помощи ультрафиолетового  облучения и озонирования. Преимущество  подобной обработки состоит в  ее сравнительной дешевизне, по  сравнению с химическими методами. Оба метода могут применяться  для дезинфекции питьевой воды, а  озонирование еще и улучшает  ее органолептические показатели. При выборе насосного оборудования  следует учесть, что при озонировании  остаточный озон может неблагоприятно  влиять на полимерные детали  агрегата, что требует внимательного  подбора материалов уплотнения (озоностойкие эластомеры).

        В заключение хотелось бы подчеркнуть, что оптимизация и автоматизация всех технологических процессов на промышленных предприятиях способствует  снижению непроизводственных затрат, а, следовательно, и себестоимости конечного  продукта. При этом качество продукции заведомо возрастает. Этот тезис верен для всех участков производства, не исключая такой важной сферы деятельности предприятия, как водоснабжение. Однако добиться этого результата можно только при применении современного, качественного и эффективного оборудования, в том числе и насосных агрегатов. Относительно более высокие первоначальные затраты быстро окупаются благодаря энергоэффективности и высокому КПД механизмов.  Отдельным положительным аспектом применения технологических новинок является уменьшение вредного воздействия на окружающую среду, что будет способствовать оздоровлению экологической обстановки и, в конечном итоге, всех людей, занятых на производстве.

Литература:

1)Тавастшерна Р.И. Монтаж технологических трубопроводов. М.1980

2)Тавастшерна Р.И, Бесман А.И., Позднышев В.С. Технологические трубопроводы промышленных предприятий. Справочник строителя. М. 1991

3) http://ru.wikipedia.org

4) Т. А. Хорунжая «Методы оценки экологической опасности.» 1998г.