[На предыдущую главу]

Мембранные методы обессоливания нуждаются в надёжной предподготовке, исключающей “отравление” ионообменных мембран и осадкообразование солевых отложений. Для сохранения основного преимущества электродиализа и обратного осмоса как безреагентных методов, предподготовка в принципе также должна осуществляться без внешних химических реагентов. В этом смысле перспективны электрохимические (электроокисление, электрохимическое умягчение, электрокоагуляция) методы. Другое преимущество электрохимических методов заключается в том, что, по сравнению с традиционными химическими методами, процесс удаления мешающих примесей не сопровождается дополнительным введением в обрабатываемую воду “балластных” примесей (Na⁺, Cl^–, SO₄^2– и т.п.), на удаление которых при последующем обессоливании необходимы дополнительные затраты электроэнергии и увеличенные массогабаритные характеристики обессоливающего оборудования.

При умягчении в электролизёре с диафрагмой (мембраной) в катодном пространстве происходит удаление катионов жёсткости путём осаждения карбоната кальция, гидроокиси магния, и смешанной соли магнезиального кальцита [79] (рис. 13), а в анодном пространстве происходит декарбонизация. Введение в катодное пространство ионообменного наполнителя во взвешенном состоянии обеспечивает протекание процесса во всём объёме прикатодного слоя – удаление солей жёсткости с поверхности катода и гранул ионита, измельчение осадка и последующий его вынос из аппарата.

На рис. 14 показана зависимость степени умягчения, от количества пропущенного электричества в расчете на 1 г-экв солей жесткости в обработанной воде, а в табл. 2 – состав краснодарской воды до и после электрохимического умягчения.

Как видно из табл. 2, электрохимический умягчитель обеспечивает частичное удаление из воды органических примесей, кремния (30%) и практически полное обезжелезивание.

Повышенный расход электроэнергии на предподготовку (3–10 кВтЧч/м³ обработанной воды) сужает область применения электрохимического умягчения. Оно может использоваться самостоятельно и в мембранных обессоливающих комплексах относительно невысокой производительности (по нашим оценкам от нескольких литров до двух кубометров в час).

В установках большей мощности применяется разработанная в Краснодарском центре “Мембранная технология” технологическая схема предподготовки на основе биполярного электродиализа и электрокоагуляции (рис. 15).

В тонкослойном осветлителе осуществляется режим идеального перемешивания щёлочи и исходной воды и формируется устойчивый слой осадка, градиент плотности которого совпадает с направлением силы тяжести. Значительное ускорение процесса осаждения (в особенности Mg(OH)₂) достигается путём добавления в осветлитель с очищаемой водой гидроксида железа, генерированного электрохимически в электрокоагуляторе с железными анодами. Гидроксид железа не только способствует процессу осаждения твёрдой фазы солей жёсткости, но и играет роль коагулянта по отношению к органическим примесям, кремнию и тяжёлым металлам. Декарбонизация воды осуществляется в дегазаторе, биполярный электродиализатор обеспечивает поддержание рН=10,5–11,5 в осветлителе и рН=3,5–4,5 в дегазаторе.

Работа системы предподготовки воды г. Краснодара иллюстрируется рис. 16 (при ее обработке по схеме, показанной на рис. 15); затраты электроэнергии на предподготовку не превышают 1 кВтЧч/м³ очищенной воды. Производительность установки – 2 м³/ч деионизованной воды (r = 1 Мом^.см). Состав исходной воды: Са²⁺ – 2,8, Мg²⁺ – 1,8, Na²⁺ – 4,1, K⁺ – 1,2, Cl^– – 1,2, HCO^3– – 6,5 и SO₄^2– – 0,7 мг-экв/л, окисляемость – 1,8 мг O₂/л [80].

[На следующую главу] [На оглавление]

Copyright ©