Способ опреснения и очистки от бора высокоминерализованной воды до нормативов питьевого качества

(51) 02 1/44 (2006.01) 02 101/10 (2006.01) 02 103/08 (2006.01) 01 61/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ использовано в системах водоподготовки питьевой воды. Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии опреснения и очистки от бора высокоминерализованной воды,сокращение затрат электроэнергии и химреагентов на процесс опреснения с доведением качества очищенной воды до питьевых норм. Технический результат достигается тем, что подача исходной воды осуществляется на мембранные модули с использованием высоконапорных морских мембран с высокой селективностью по бору, концентрат которых подается на мембранные модули с использованием низконапорных высокоселективных мембран для солоноватых вод, причем очищенная вода (пермеат) любых мембранных модулей, кроме первого, может направляться либо потребителю в поток воды питьевого качества, либо в голову технологического процесса для улучшения качества исходной воды. Представленные материалы по заявке на изобретение показывают, что поставленные задачи выполнены в полном объеме.(56) Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. - М. Стройиздат, 1988. с.11-18, 26-30, 43 Установки обратного осмоса и нанофильтрации//Системы водоподготовки для медицины и фармпроизводств. НПК Медиана-фильтр. 2011.///.2142912 1, 20.12.19992089511 1, 10.09.19972010/012691 1, 04.02.2010(54) СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ И ОЧИСТКИ ОТ БОРА ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЫ ДО НОРМАТИВОВ ПИТЬЕВОГО КАЧЕСТВА(57) Изобретение относится к способам опреснения и очистки от бора, до питьевого качества методом обратного осмоса высокоминерализованной воды, в частности морской воды Каспийского моря,имеющей широкий диапазон изменения температур и высокое содержание бора, и может быть Изобретение относится к обратноосмотическим методам обессоливания и может использоваться для опреснения высокоминерализованных вод с высоким содержанием бора с получением очищенной воды питьевого качества и может найти применение в системах водоподготовки. Известен способ опреснения высокоминерализованной, в частности морской,воды (Патент 2142912 С 1, 20.12.1990),включающий вакуумирование, нагрев, испарение воды и конденсацию водяного пара, при котором нагрев и испарение воды производят на одной стороне стенки плоской тепловой трубы, а конденсацию полученного водяного пара на прямо противоположной стенке другой плоской тепловой трубы, при этом периодически распыляют между стенками дистиллированную воду с температурой выше температуры водяного пара и осуществляют постоянное воздействие электромагнитным полем на водяной пар между плоскими тепловыми трубами, а вакуумирование осуществляется с перепадом высот не менее 10 м, при нормальном атмосферном давлении. Недостатком способа является сложность его реализации, обусловленная большим количеством специализированного оборудования и высокими энергозатратами. Известен способ опреснения минерализованной воды (Патент 2089511 С 1, 10.09.1990), с использованием обратноосмотического метода. Недостатком данного способа является высокое энергопотребление и многостадиальность процесса. В качестве прототипа выбран способ опреснения высокоминерализованной воды с использованием мембранной технологии обратного осмоса (Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. - М. Стройиздат, 1988 - 208 с). Недостатком данного способа является сложная аппаратная реализация процесса, приводящая к большому расходу электроэнергии и реагентов при опреснении и удалении бора до санитарных норм. Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии опреснения и очистки от бора высокоминерализованной воды, сокращение расходов на электроэнергию и химреагенты при опреснении воды и удалении бора до питьевых норм. Технический результат достигается тем, что используется одна ступень обратного осмоса, где подача исходной воды осуществляется на мембранные модули с применением высоконапорных морских мембран с высокой селективностью по бору, концентрат которых подается на мембранные модули с применением низконапорных высокоселективных мембран для солоноватых вод, причем очищенная вода (пермеат) любого из мембранных модулей, кроме первого,может направляться либо потребителю в поток воды питьевого качества, либо в голову технологического процесса для улучшения качества исходной воды. На фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема способа, который работает следующим образом исходная морская вода,насосом (9) подается на защитный микронный 2 фильтр (8) и далее на высоконапорный насос (1). Насос (1) подает исходную воду на мембранные модули первой стадии (2), после чего концентрат первой стадии поступает на мембранные модули второй стадии (3), далее, концентрат второй стадии поступает на мембранные модули третьей стадии(4), затем концентрат третьей стадии поступает на мембранные модули четвертой стадии (5), после чего концентрат четвертой стадии сбрасывается в дренаж. Очищенная вода (пермеат) первой и второй стадии всегда имеет низкое содержание бора,поэтому образует поток воды питьевого качества,подаваемый потребителю. Содержание бора в пермеате каждой последующей стадии,увеличивается за счет последовательной концентрации бора по стадиям. Для исключения засорения потока воды питьевого качества пермеатом, имеющим повышенное содержание бора в каких-либо режимах, пермеат третьей стадии поступает на трехходовой клапан (6), а пермеат четвертой стадии на трехходовой клапан (7). При низком содержании бора в пермеате третьей или четвертой стадии, каждый из трехходовых клапанов подает пермеат соответствующей стадии в поток воды питьевого качества. При высоком содержании бора в потоке пермеата третьей или четвертой стадии, трехходовой клапан, соответствующей стадии, направляет поток пермеата в поток исходной воды. Возвращение потоков пермеата в исходную воду позволяет не только не засорять поток воды питьевого качества пермеатом с высоким содержанием бора, как это происходит в традиционных схемах, а улучшать поток питьевого качества по содержанию бора. Это достигается тем,что качество пермеата любой стадии в десять и более раз лучше качества исходной воды и добавление пермеата в исходную воду улучшает качество исходной воды, что приводит, в процессе опреснения, к улучшению качества питьевой. Возможен вариант, когда необходимо увеличить общую селективность мембран по бору. Тогда возможно применение низконапорных высокоселективных мембран для солоноватых вод только в последней стадии. В результате применения одной ступени опреснения, а также, в комплексном использовании высоконапорных и низконапорных мембран,происходит экономия электроэнергии за счет создания низкого рабочего давления на мембранах. Химреагенты не используются. Применение данного способа для опреснения и очистки высокоминерализованной воды от бора позволяет избежать построения традиционной двухступенчатой схемы обратного осмоса, где применяются низконапорные мембраны во всех ступенях и стадиях, имеются большие затраты электроэнергии для двух ступеней опреснения и перекачки воды с первой ступени на вторую и используется большое количество химреагентов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ опреснения и очистки от бора высокоминерализованной воды до нормативов питьевого качества методом обратного осмоса,отличающийся тем, что используют одну ступень опреснения, в которой подач у исходной воды осуществляют на мембранные модули с применением высоконапорных морских мембран с высокой селективностью по бору, затем, на мембранные модули, с применением низконапорных высокоселективных мембран для солоноватых вод,причем очищенная вода (пермеат) любых мембранных модулей, кроме первого, может направляться либо потребителю в поток воды питьевого качества, либо в голову технологического процесса для улучшения качества исходной воды.