Фев 09 2001

Оптимизация процесса очистки воды обратноосмотическим методом

Опубликовано в 13:01 в категории Вода и здоровье

Оптимизация процесса очистки воды обратноосмотическим методом

О.Ю. Микоц, Т.Е. Митченко, А.А. Квитка

НТУУ (КПИ), МНПП “Экософт”, г. Киев

Мировой опыт эксплуатации мембранных установок показывает возможность значительного снижения затрат на водоподготовку при оптимальной организации процесса очистки, учитывающего характерные особенности источника водозабора.

Целью настоящей работы является оптимизация процесса обратноосмотической очистки воды, которая предполагает выбор технологических параметров реализации процесса очистки воды конкретного состава до установленных требований, позволяющий минимизировать экономические затраты при разных значениях производительности установки.

В качестве критерия оптимальности экономической эффективности используется величина приведенных затрат на 1 м3 очищенной воды.

В качестве объекта оптимизации в настоящей работе рассматривается процесс обратноосмотической очистки воды на мембранных элементах FILMTEC BW30-4040, BW30-400 для приготовления ликеро-водочных изделий на Мелитопольском ликеро-водочном заводе. Состав исходной воды, которая используется на данном предприятии, а также требования к качеству воды в ликеро-водочном производстве представлены в таблице 1.

При решении задачи оптимизации оценивалось влияние таких факторов, как метод предподготовки исходной воды и конфигурация обратноосмотического модуля на экономическую эффективность работы установок при различной производительности (расчет схем производился при производительности 1-20 м3/ч). В качестве методов предподготовки рассматривались: подкисление исходной воды для удаления карбонатной (временной) жесткости и умягчение Na-катионированием.

Для решения подобных задач наиболее перспективным является метод математического моделирования с использованием специальных программ, позволяющих рассчитывать мембранные модули максимально

адаптированные к конкретным условиям, а также схемы водоподготовки в целом.

В настоящей работе задача оптимизации решалась с помощью математической модели, которая реализована в программе ROSA (Reverse Osmosis System Analysis), разработанной фирмой Dow Chemical, являющейся производителем обратноосмотических и нанофильтрационных мембран.

Для определения оптимальной схемы ведения процесса подготовки воды обратноосмотическим методом были рассмотрены следующие варианты схем очистки:

– Схема 1 – Схема без предподготовки и без рецикла концентрата;

– Схема 2 – Схема без предподготовки с рециклом концентрата;

– Схема 3 – Схема с добавлением кислоты в исходную воду и без рецикла концентрата;

– Схема 4 – Схема с добавлением кислоты в исходную воду с рециклом концентрата;

– Схема 5 – Схема с умягчением исходной воды и без рецикла концентрата;

– Схема 6 – Схема с умягчением исходной воды с рециклом концентрата.

Изображение высылается по требованию. Для этого отправьте заявку на эл.ящик, указанный в контактах.

Таблица 1. Состав исходной и очищенной воды на Мелитопольском ЛВЗ, а также требования к качеству воды в ликероводочном производстве.

Показатели

Требования к качеству воды*

Исходная

вода

Очищенная вода

Вкус при 20°С, баллы

0

1

0

Запах при 20°С, баллы

0

1

0

Цветность, градусы

19.5

Мутность, D

0.070

Жесткость, мг-экв/л

3.4

Щелочность общ., мг-экв/л

1.5 - 2.0

4.7

0.1-0.2

Окисляемость, мгО2/л

3.9

Сухой остаток, мг/л

250-350

926.0

5-40

Содержание ионов, мг/л

железа

0.175

марганца

0.6

хлоридов

40-50

100.0

1.0-10.0

сульфатов

207.0

1.5-7.0

силикатов

6.0

0.1-0.6

ортофосфатов

0.84

нитратов

2.0

0.1-0.4

аммиака

не допуск.

-

-

рН

не реглам.

7.0

5-6

SК, Na

100-120

118.0

2-10

Примечание: * В табл. приведены требования к качеству воды для производства водки из спирта Экстра и Люкс, разработанные УкрНИИ спиртбиопрод.

Результаты расчета приведенных затрат для всех указанных вариантов технологических схем очистки воды при различных значениях производительности обратноосмотической установки представлены на рис.1.

Анализ полученных результатов показывает, что:

– наименее целесообразным с экономической точки зрения является организация обратноосмотического процесса очистки без предподготовки исходной воды и без рецикла концентрата: величина приведенных затрат (рис.1) в этом случае максимальна во всем диапазоне производительностей, несмотря на относительное снижение капитальных затрат для установок производительностью до 5 м3/ч;

– использование схем с рециклом концентрата позволяет снизить величину приведенных затрат на 20-30 % во всем диапазоне производительностей за счет снижения расхода питающей воды, благодаря чему происходит уменьшение значений эксплуатационных затрат, при использовании обоих режимов предподготовки, но практически не влияет на стоимость процесса, организованного без предподготовки исходной воды;

– использование схем с предподготовкой исходной воды позволяет снизить величину приведенных затрат на 50-60 % по сравнению с процессом, организованным без предподготовки. Это можно объяснить тем, что, во-первых, при организации предварительной обработки исходной воды замена мембранных элементов производится реже, и, во-вторых, предподготовка дает возможность организовать процесс очистки оптимальным образом (при максимально возможном значении отношения расхода очищенной воды к расходу воды, поступающей на обработку) и при этом снижает риск загрязнения мембран;

– при производительности установки до 5 м3/ч оптимальным является режим с предподготовкой воды методом Na-катионирования и с рециклом концентрата;

– при производительности установки 5-20 м3/ч оптимальным является режим с предподготовкой воды методом подкисления и с рециклом концентрата;

Таким образом, на примере решения задачи оптимизации с использованием метода математического моделирования для Мелитопольского ЛВЗ, были выявлены общие тенденции повышения эффективности процессов обратноосмотической очистки воды.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.