ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Инженерные системы в строительстве

Выбор мембран и сервисных реагентов для мембранных установок, применяемых для обработки подземных вод

  • Головесов Владимир Алексеевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Рудакова Галина Яковлевна - Научный центр «Малотоннажная химия»
  • Первов Алексей Германович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Спицов Дмитрий Владимирович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2020.11.1556-1569
Страницы: 1556-1569
Введение. Описываются случаи применения метода обратного осмоса для очистки подземных вод с целью получения питьевой воды. Представлены технологии применения установок обратного осмоса, отмечены недостатки и проблемы, с которыми сталкиваются водоканалы, использующие установки обратного осмоса: импортные реагенты, высокие эксплуатационные затраты, низкая надежность, сброс концентрата. Изучены причины возникновения проблем. Цель работы — изучение эффективности действия ингибиторов в сочетании с использованием различных мембран, сокращение эксплуатационных расходов за счет снижения затрат на реагенты, сброс концентрата и потребление электроэнергии. Материалы и методы. Проведены экспериментальные исследования эффективности ингибиторов в разных дозах для случаев применения разных мембран. Описана экспериментальная методика, позволяющая определить скорости образования осадка карбоната кальция в зависимости от значения коэффициента снижения объема исходной воды в установке. Для экономического сравнения использованы оценки затрат в зависимости от параметров установок: коэффициента снижения объема, рабочего давления, дозы ингибитора, типа мембран. Результаты. Получены основные зависимости скоростей образования карбоната кальция, позволяющие определить расходы реагентов, концентрата и расхода электроэнергии. На примере двух составов подземной воды приведены составы очищенной воды с применением различных мембран и установлены требуемые соотношения объемов исходной воды и очищенной с применением различных мембран. Определены объемы эксплуатационных затрат. Выводы. Выявлено, что для снижения жесткости подземной воды эффективно применение нанофильтрационных мембран, что дает снижение эксплуатационных затрат, а также позволяет снизить скорость осадкообразования и использовать уменьшенные дозы ингибиторов. Несмотря на увеличение количества мембранных аппаратов, общее значение эксплуатационных затрат установок снижается за счет уменьшения затрат на реагенты (ингибиторы и моющие растворы), электроэнергию и сброс концентратов в канализацию.
  • обратный осмос;
  • нанофильтрация;
  • ингибиторы осадкообразования;
  • осадкообразование на мембранах;
  • утилизация концентрата установок обратного осмоса;
  • удаление жесткости;
Литература
  1. Suratt W.B., Adrews D.R., Pujals V.J., Richards S.A. Design considerations for major membrane treatment facility for groundwater // Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production. 2000. Vol. 1. Pp. 61–70.
  2. Salman M.A., Al-Nuwaibit G., Safar M., Al-Mesri A. Performance of physical treatment method and different commercial antiscalants to control scaling deposition in desalination plant // Desalination. 2015. Vol. 369. Pp. 18–25. DOI: 10.1016/j.desal.2015.04.023
  3. Chaussemier M., Pourmohtasham E., Gelus D., Pécoul N., Perrot H., Lédion J. et al. State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling // Desalination. 2015. Vol. 356. Pp. 47–55. DOI: 10.1016/j.desal.2014.10.014
  4. Turek M., Mitko K., Dydo P., Laskovska E., Jakobic-Kolon A. Prospects for high water recovery membrane desalination // Desalination. 2017. Vol. 401. Pp. 180–189. DOI: 10.1016/j.desal.2016.07.047
  5. Френкель В.C., Первов А.Г., Андрианов А.П., Головесов В.А. Investigation of antiscalant dosing influence on scaling process in reverse osmosis facilities and membrane surface adsorption // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 6. С. 722–733. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.6.722-733
  6. Jamaly S., Darwish N.N., Ahmed I., Hasan S.W. A short review on reverse osmosis pretreatment technologies // Desalination. 2014. Vol. 354. Pp. 30–38. DOI: 10.1016/j.desal.2014.09.017
  7. Goh P.S., Lau W.J., Othman M.H.D., Ismail A.F. Membrane fouling in desalination and its mitigation strategies // Desalination. 2018. Vol. 425. Pp. 130–155. DOI: 10.1016/j.desal.2017.10.018
  8. Jiang S., Li Y., Ladewig B.P. A review of reverse osmosis membrane fouling and control strategies // Science of The Total Environment. 2017. Vol. 595. Pp. 567–583. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.03.235
  9. Pramanik B.K., Gao Y., Fan L., Roddick F.A., Liu Z. Antiscaling effect of polyaspartic acid and its derivative for RO membranes used for saline wastewater and brackish water desalination // Desalination. 2017. Vol. 404. Pp. 224–229. DOI: 10.1016/j.desal.2016.11.019
  10. Li X., Hasson D., Shemer H. Flow conditions affecting the induction period of CaSO4 scaling on RO membranes // Desalination. 2018. Vol. 431. Pp. 119–125. DOI: 10.1016/j.desal.2017.08.014
  11. Zimmer K., Hater W., Icart A., Jaworski J., Kruse N., Braun G. The performance of polycarboxylates as inhibitors for CaCO3 scaling in reverse osmosis plants // Desalination and Water Treatment. 2016. Vol. 57. Issue 48–49. Pp. 23162–23175. DOI: 10.1080/19443994.2015.1133874
  12. Shahid M.K., Choi Y.-G. The comparative study for scale inhibition on surface of RO membranes in wastewater reclamation: CO2 purging versus three different antiscalants // Journal of Membrane Science. 2018. Vol. 546. Pp. 61–69. DOI: 10.1016/j.memsci.2017.09.087
  13. Li C., Guo X., Wang X., Fan S., Zhou Q., Shao H. et al. Membrane fouling mitigation by coupling applied electric field in membrane system: Configuration, mechanism and performance // Electrochimica Acta. 2018. Vol. 287. Pp. 124–134. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.06.150
  14. Shahid M.K., Pyo M., Choi Y.-G. The operation of reverse osmosis system with CO2 as a scale inhibitor: A study on operational behavior and membrane morphology // Desalination. 2018. Vol. 426. Pp. 11–20. DOI: 10.1016/j.desal.2017.10.020
  15. Pervov A., Andrianov A., Rudakova G., Popov K. A comparative study of some novel “green” and traditional antiscalants efficiency for the reverse osmotic Black Sea water desalination // Desalination and Water Treatment. 2017. Vol. 73. Pp. 11–21. DOI: 10.5004/dwt.2017.20363
  16. Oshchepkov M., Kamagurov S., Tkachenko S., Ryabova А., Popov K. Insight into the mechanisms of scale inhibition: a case study of a task‐specific fluorescent‐tagged scale inhibitor location on gypsum crystals // ChemNanoMat. 2019. Vol. 5. Issue 5. Pp. 586–892. DOI: 10.1002/cnma.201800660
СКАЧАТЬ (RUS)