DOI 10.35776/MNP.2020.01.01

УДК 628.16:62-278

Первов А. Г., Головесов В. А., Спицов Д. В., Рудакова Г. Я.

Пути снижения эксплуатационных затрат мембранных установок для подготовки питьевой воды из подземных водоисточников

Аннотация

Описан новый подход к созданию технологических схем утилизации концентрата установок обратного осмоса с минимальным расходом воды на собственные нужды. Схема включает обработку воды в две ступени. Проведены экспериментальные исследования по определению технологических характеристик мембранных установок (выход фильтрата, интенсивность образования осадков на мембранах). На основании результатов экспериментов получены значения приведенных затрат на очистку подземных вод различного химического сос­тава. Исследования проводились на лабораторных стендах с использованием нанофильтрационных мембран, имеющих разные значения селективности. Расход сервисных реагентов и эксплуатационные затраты на оборудование рассчитывались по программе, ранее разработанной авторами для определения технологических характеристик мембранных установок. При разработке установок следует отдавать предпочтение мембранам с низкими значениями селективности, обеспечивать снижение затрат на реагенты и энергопотребления. Получены зависимости скорости роста осадка карбоната кальция от типа мембран и кратности объемного концентрирования исходной воды. Сравнение затрат показывает, что применение мембран даже для случаев обезжелезивания воды оказывается экономичнее известных классических технологий.

Ключевые слова

карбонат кальция , подземные воды , концентрат , обратный осмос , нанофильтрация , умягчение воды , осадкообразование на мембранах , осадки малорастворимых в воде солей , ингибиторы осадкообразования , скорость роста осадка

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Pena Garcia N., Rodriguez J., del Vigo F., Armstrong M., Fazel M., Chesters S. Results of a neutral pH cleaner that removes complex fouling and metals from membranes. The international Desalination Association World Congress. Sao Paolo, Brasil. REF: IDA 17 WC-37930_PENA.
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, v. 356, pp. 294–313.
3. Chaussemier M., Pourmohtasham E., Gelus D., Pecoul N., Perrot H., Ledion J., Cheap- Charpentier H., Homer O. State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling: A review article. Desalination, 2015, v. 356, pp. 47–55.
4. Yangali-Quintanilla V. A., Dominiak D. M., van de Ven W. A smart optimization of antiscalant dosing in water. The International Desalination Association World Congress. Sao Paolo, Brazil, REF: IDA17WC-58252_Yangali-Quintanilla.
5. 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, v. 1, pp. 61–70, ISBN 0-86689-060-2, October 2000, Desalination Publications, L’Aquila, Italy.
6. Veespareni S., Bond R. Getting this last drop: new technology for treatment of concentrate. Tianjin IDA World Congress 2013 on Desalination and Water Reuse, October 20–25, China. 2013, TIAN 13–357.
7. Turek M., Mitko K., Dydo P., Laskovska E., Jakobic-Kolon A. Prospects for high water recovery membrane desalination. Desalination, 2017, v. 401, pp. 180–189.
8. Goodin B. D., Pinto J. M., Butow R. R. Back to the future: innovation and energy efficiency on a low TDS BWRO retrofit/expansion. The International Desalination Association World Congress. Sao Paolo, Brazil, REF: IDA17WC-58359_Goodin.
9. Pervov A. Precipitation of calcium carbonate in reverse osmosis retentate flow by means of seeded techniques – a tool to increase recovery. Desalination, 2015, v. 368, pp. 140–151.
10. Jamaly S., Darwish N. N., Ahmed I., Hasan S. W. A short review on reverse osmosis pretreatment technologies. Desalination, 2014, v. 354. pp. 30–38.
11. Goh P. S., Lau W. J., Othman M. H. D., Ismail A. F. Membrane fouling in desalination and its mitigation strategies. Desalination, 2018, v. 425, pp. 130–155.
12. Jiang S., Li Y., Ladewig B. P. A review of reverse osmosis membrane fouling and control strategies. Science Total Environ, 2017, v. 595. pp. 567–583.
13. Al-Roomi Y. M., Hussain K. F. Potential kinetic model of scaling and scale inhibition mechanism. Desalination, 2016, v. 393, pp. 186–195.
14. Liu D., Dong W., Hiu F., Ledion J. Comparative performance of polyepoxysuccinic acid and polyaspartic acid on scaling inhibition by static and rapid controlled precipitation methods. Desalination, 2014, v. 304, pp. 1–10.
15. 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, v. 404, pp. 224–229.
16. Chaussemier M., Pourmohtasham E., Gelus D., Pecoul N., Perrot H., Hubert L., Ledion J., Cheap-Charpentier H., Horner O. State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling: A review article. Desalination, 2015, v. 356, pp. 47–55.
17. Li X., Hasson D., Shemer H. Flow conditions affecting the induction period of CaSO4 scaling on RO membranes. Desalination, 2018, v. 431, pp. 119–125.
18. Borden J., Gilron J., Hasson D. Analysis of RO flux decline due to membrane surface blockage. Desalination, 1987, v. 66, pp. 257–269.
19. Okazaki M., Kimura S. Scale Formation on Reverse Osmosis Membranes. Journal of Chemical Engineering of Japan, 1984, v. 17 (2), pp. 145–151.
20. 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, v. 57, pp. 48–49.
21. 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, v. 73, pp. 11–21.
22. Ali S. A., Kazi I. W., Rahman F. Synthesis and evaluation of phosphate-free antiscalants to control CaSO4·2H2O scale formation in reverse osmosis desalination plants. Desalination, 2015, v. 357, pp. 36–44.
23. Pervov A. G. A simplified RO process design based on understanding of fouling mechanisms. Desalination, 1999, v. 126, pp. 227–247.
24. Popov K., Oshchepkov M., Kamagurov S., Tkachenko S., Dikareva Yu., Rudakova G. Synthesis and properties of novel fluorescent-tagged polyacrylate-based scale inhibitors. Journal of Applied Polymer Science, 2017, v. 134, pp. 45017.
25. Oshchepkov M., Kamagurov S., Tkachenko S., Ryabova А., Popov K. Insight into the Mechanisms of Scale Inhibition. A case study of task-specific fluorescent-tagged scale inhibitor location on gypsum crystals. ChemNanoMat, 2019, v. 5, is. 5, pp. 586–892.
26. Рудакова Г. Я., Попов К. И., Ощепков М. С., Первов А. Г., Андрианов А. П. Новые отечественные полимерные ингибиторы солеотложений «АМЕТЕК РО-1» и «АМЕТЕК РО-2» для предотвращения отложения ми-неральных солей в установках обессоливания и опреснения морской воды // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2018. № 2 (122). С. 60–65.
    Rudakova G. Ia., Popov K. I., Oshchepkov M. S., Pervov A. G., Andrianov A. P. [New domestic polymer scale inhibitors «AMETEK RO-1» and «AMETEK RO-2» for preventing the deposition of mineral salts in the units for sea water desalination]. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2018, no. 2 (122), pp. 60–65. (In Russian).
27. Schmidt C. K., Brauch H.-J. Analysis of aminopolycarboxylates and organophosphonates in biogeochemistry of chelating agents. Ed. B. Nowack, J. M. Van Briesen. ACS, N.Y., 2005, pp. 76–97.
28. 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, v. 546, pp. 61–69.
29. Li C., et al. Membrane fouling mitigation by coupling applied electric field in membrane system: Configuration, mechanism and performance. Electrochimica Acta, 2018, v. 287, pp. 124–134.
30. 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, v. 426, pp. 11–20.