УДК 628.16
DOI 10.35776/VST.2023.04.02

Александров Р. А., Каграманов Г. Г., Лагунцов Н. И.

Разработка блока предварительной подготовки воды для гибридной реагентно-мембранной системы очистки

Аннотация

В настоящее время актуальной задачей является разработка и модернизация методов предварительной подготовки воды в установках мембранной очистки. Цель данной работы – разработка и исследование малогабаритного блока предварительной подготовки воды на основе реагентного метода для очистки сильнозагрязненных вод с высокой эффективностью по степени очистки, расходу реагентов и энергозатратам. Разработан блок предварительной подготовки воды на основе устройства дозирования и смешения реагентов, включающего струйные гидродинамические смесители – эжекторы. Устройство позволяет дозировать растворы реа­гентов в широком диапазоне значений коэффициентов инжекции и обеспечивает повышение степени очистки от солей жесткости и тяжелых металлов более чем на 20%, а от нефтепродуктов – на 8% по сравнению со стандартным перемешиванием лопастной мешалкой (120 об/мин) за счет реализации массообмена в интенсивном гидродинамическом поле при Re >> Reкр. Разработан и исследован гиб­ридный алюмокремниевый реагент, позволивший более чем на порядок (до 0,02–0,05 мг/л) снизить концентрацию токсичного остаточного алюминия в очищенной воде по сравнению с другими алюмосодержащими реагентами за счет образования мезопористых алюмокремниевых структур, обладающих эффектом объемной сорбции в диапазоне pH 6–8. Создан экспериментальный образец мобильной установки для очистки воды с блоком предварительной реа­гентной подготовки и мембранной доочистки на основе технологии микрофильтрации с использованием мембраны из пористого карбида титана и технологии низконапорного обратного осмоса с использованием мембраны, выполненной из тонкопленочного полиамидного композита. Показано, что использование блока предварительной подготовки приводит к повышению производительности устройства микрофильтрации до 3,7 раза при очистке воды от нефтепродуктов и солей жесткости и до 4,3 раза при очистке от тяжелых металлов (медь). Также показано, что разработанный образец мобильной установки обеспечивает заданную степень очистки сильнозагрязненных сточных вод по основным загрязнителям при минимальных среди аналогов удельных энергозатратах – 2,57 кВт·ч/м³.

Ключевые слова

мобильная установка , реагентная очистка , микрофильтрация , очистка воды , гибридная система , предварительная подготовка , мембранные методы , низконапорный обратный осмос