ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ОБРАТНОГО ОСМОСА НА ПОДЗЕМНОМ ВОДОЗАБОРЕ

Максим Григорьевич Новосёлов, Марина Юрьевна Белканова

Аннотация


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 мем-бран, снижению сроков их эксплуатации. В работе проведѐн анализ публикаций, посвященных причинам и методам оценки осадкообразования на мембранах, а также поиску методов сниже-ния этого негативного явления. На примере водоподготовительной установки на подземном во-доисточнике 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 уста-новку 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 во-ды, поступающей на мембраны, неудовлетворительное. Кроме того, выявлено, что эксплуата-ция мембран проводится при завышенном отборе пермеата. Рекомендовано снизить степень из-влечения пермеата до 70–75 %, поддерживать ротационный режим работы скважин. Предложе-ны варианты оптимизации работы водоподготовительной установки: подкисление исходной воды раствором серной кислоты и замена мембран обратного осмоса на наномембраны или ис-ключение из схемы аэрации с удалением радона из резервуаров чистой воды.

Ключевые слова


обратный осмос, индекс плотности осадка, индекс насыщения кон-центрата, мембранные технологии, подземный водоисточник, радон, аэрация.

Полный текст:

PDF

Литература


Кишневский, В.А. Исследование эффек-тивности комбинированных водоподготовитель-ных установок высокой производительности / В.А. Кишневский, Л.В. Петрикевич // Труды одес-ского политехнического университета. – 2009. – № 1(31). – С. 54–56.

Подходы к проектированию и оптимиза-ции водоподготовительных установок, основанных на интегрированных мембранных технологиях / А.А. Пантелеев, В.Ф. Очков, К.А. Орлов, С.С. Гав-риленко // 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. Wal-lace, 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 ос-нове метода ультрафильтрации / А.В. Жадан, Е.Н. Бушуев // Вестник ИГЭУ. – 2014. – № 2. – С. 1–5.

Горбик, П.А. Подготовка технологии к включению в справочник наилучших доступных технологий. Очистка воды методом ультра-фильтрации 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 мем-бранных 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 Inhibi-tion Strategies / Q. Liu, G. -R Xu, R. Das // Desalina-tion. – 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. Shafi, S.M. Zubair // Desalination. – 2019. – 455. – P. 135–157. 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 про-изводительности и увеличение срока службы об-ратноосмотических мембранных элементов / М.В. Коновальчик, В.В. Лихачева, О.Ю. Ятченко // Вести Автомобильно-дорожного института. – 2019. – № 4 (31). – С. 39–46. 13. Ahmad, N.A. Current advances in mem-brane 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 Compo-site (TFC) Membranes Performance / A. Al May-yahi // Membranes. – 2018. – 8 (3). – DOI: 10.3390/membranes8030068.

Advances in Forward Osmosis Membranes: Altering the Sub-Layer Structure Via Recent Fabrica-tion and Chemical Modification Approaches / W.A. Suwaileh, D.J. Johnson, S. Sarp, N. Hilal // De-salination. – 2018. – Vol. 436. – P. 176–201. DOI:10.1016/j.desal.2018.01.035.

Спицов, Д.В. Совершенствование конст-рукции мембранных аппаратов с целью сокраще-ния эксплуатационных затрат при эксплуатации мембранных установок / Д.В. Спицов, А.П. Анд-рианов // Успехи современной науки. – 2017. – Т. 4, № 2. – С. 41–44.

Севрюкова, Е.А. Разработка средств предотвращения отложений в установках обрат-ного 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 вели-чину 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 Mem-brane Fouling in Desalination and Water Treatment / M. Qasim, N.N. Darwish, S. Mhiyo et al. // Desalina-tion. – 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 Re-views. – 2020. – 49 (1). – P. 55–67. DOI: 10.1080/15422119.2018.1515777.

Рушников, А.Ю. О некоторых особенно-стях расчѐта индекса стабильности воды Ланже-лье / А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Кон-диционирование. – 2017. – № 7 (187). – С. 24–29.22. ГОСТ Р 51232–98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.

Спицов, Д.В. Радикальное сокращение расходов воды на собственные нужды устано-вок 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 осо-бенности и условия формирования подземных вод Южного Урала / Р.Ф. Абдрахманов, В.Г. Попов // Геология, полезные ископаемые и проблемы гео-экологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. – 2010. – № 8. – С. 223–227.

Изучение процессов образования осадков соединений кремния в воде / Н.Е. Пудова, А.Н. Мо-розов, 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 по-вышенных 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 умяг-чения, деминерализации и изменения стабильно-сти воды в процессе обезжелезивания / А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Кон-диционирование. – 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. Руш-ников // Сантехника, Отопление, Кондициониро-вание. – 2015. – № 11 (167). – С. 32–35.

Рушников, А.Ю. Влияние аэрации на угле-кислотное равновесие в воде. Часть 2. / А.Ю. Рушников // Сантехника, Отопление, Конди-ционирование. – 2016. – № 2 (170). – С. 30–35.

Бушуев, Е.Н. Исследование влияния фак-торов на технологические характеристики уста-новки обратного осмоса c использованием рас-четных программ / Е.Н. Бушуев, Н.В. Балашова // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XIX Бенардосовские чтения): материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвя-щенной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бенар-доса. – 2017. – С. 137–140.

Самодолова, О.А. Очистка природной воды от радона / О.А. Самодолова, А.П. Самодо-лов, Е.В. Николаенко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». – 2020. – Т. 20, № 3. – С. 64–69. DOI: 10.14529/build200308.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.