Комплексная установка для обессоливания подземных вод высокой минерализованности

В глубинных артезианских водах, как правило, не содержатся органические примеси в таких количествах, которые требовали бы организации предварительной очистки, но многие артезианские воды значительно минерализованы. Предварительное обессоливание такой воды до уровня, позволяющего получать высокоомную воду на серийно выпускаемых установках УЦ-10, можно провести с помощью ионитовых фильтров, но значительно больших размеров, чем фильтры установок УЦ.

Более целесообразным является предварительное обессоливание (опреснение) солоноватой воды методом электродиализа и последующая ее обработка на ионообменных установках. Комплексная установка предназначена для полного обессоливания воды с исходным содержанием солей 1,7 г/л (30 мэкв/л при общей жесткости 22 мэкв/л). При электродиализе такой воды на поверхности мембран и внутри них образуются отложения труднорастворимых солей. Из-за накопления осадка увеличивается омическое сопротивление и затрудняется протекание и распределение рабочих растворов по камерам, что, в свою очередь, способствует усилению поляризации ионитовых мембран при более низких плотностях тока. Перемена полярности электродов («переполюсовка») как один из методов предотвращения выпадения осадков оказалась неэффективной. Распространенный метод подкисления растворов в камерах концентрирования также не дал положительных результатов. Поэтому вода перед поступлением в электродиализатор подвергается умягчению с помощью фильтра с катионитом КУ-2.

Как показали исследования, достаточным является и неглубокое умягчение до уровня, когда соотношение ионов натрия к ионам кальцияи магния составляет 5: 1 или 10 : 1. Это позволяет проводить так называемую «голодную» регенерацию натрий-катионитового фильтра при расходе 150—200% хлорида натрия по отношению к общей жесткости воды. Умягчению в одну ступень подвергают 145% воды по отношению к объему опресненного дилюата.

Электродиализная установка непрерывно работает в две ступени и состоит из трех аппаратов, один из которых запасной и может включаться в режим как I, так и II ступени. Электродиализатор представляет собой аппарат фильтр-прессного типа с 38 мембранами МК-40 и МА-40; коэффициент использования их по площади 0,7.

Камеры создаются за счет рамок из паронита. В качестве прокладок, выполняющих роль сепараторов-турбулизаторов, применяют перфорированный винипласт высотой гофра 1,5 мм. Указанные детали, набранные в определенном порядке, собирают в пакет и зажимают между двумя плитами с помощью шпилек. Рассол и дилюат подают прямотоком, что позволяет стабилизировать режим работы электродиализатора. На выходе из электродиализатора давление воды поддерживают постоянным и равным 0,1 МПа.

Стабильная работа аппарата обеспечивается при скоростях потока в камерах обессоливания, рассольных и электродных, равных соответственно, 6, 3,5 и 20 м/с; производительность установки — 2,75 м3/ч. Выход по току для двух ступеней в среднем составляет 70—80% при расходе энергии 5 кВт-ч на 1 м3 опресненной воды (0,2 кВт-ч/экв солей). При этом содержание солей уменьшается до 250—300 мг/л, т. е. в 5—6 раз по сравнению с исходным.

В процессе электродиализной обработки воды уменьшается щелочность (содержание гидрокарбонатов): после I ступени с 5,7 до 3,4 мэкв/л, а после II — до 1,3 мэкв/л. Это положительно сказывается на последующей обработке воды: увеличивается продолжительность рабочего периода высокоосновного анионита в фильтре смешанного действия при одновременном улучшении качества обессоленной воды, определяемого по ее удельному сопротивлению. Полное обессоливание опресненной воды до удельного сопротивления 107 Ом-см производится с помощью ионообменной установки УЦ-2А, работающей по схеме катионит — декарбонизатор — анионит — фильтр со смешанным слоем ионитов.