Термическое обессоливание воды. Обессоливание воды обратным осмосом

При этом способе вода нагревается до кипения при различных давлениях (возможно, при давлении ниже атмосферного) с последующей конденсацией получаемого при этом пара. Этот процесс осуществляют в испарителях.

Преимущественное распространение получили испарители с передачей теплоты через поверхность нагрева, представляющие собой по существу паровые котлы, в которых в отличие от обычных котлов нагревание и испарение воды осуществляются не продуктами сгорания топлива, а с помощью первичного пара, в отличие от вторичного пара, получаемого в испарителях. Получение первичного пара на ТЭС сложностей не вызывает, так как он является основным рабочим телом для оборудования ТЭС. Обычно первичный пар для испарителя отводят из отборов турбины при давлении 0,5…1,0 Мпа.

В нижней части корпуса 1 испарителя поверхностного типа (рис. 3.3.12), заполненного испаряемой водой, вмонтирован нагревательный трубчатый элемент 5, в который поступает греющий пар I. Полученный в испарителе вторичный пар направляется в конденсатор 3, охлаждаемый водой, в котором пар конденсируется.

Рис. 3.3.12. Схема одноступенчатого дистилляционного аппарата: 1 - корпус; 2 - сепаратор; 3 - конденсатор; 4 - насос охлаждающей воды; 5 - нагревательный элемент; I - греющий пар; II - конденсат; III - рассол в сток; IV - питательная вода; V - дистиллят; VI - в сток

Для предотвращения уноса паром капелек испаряемой воды, которые содержат много примесей и загрязняют пар, паровое пространство испарителя оборудуют сепарационными влагоотделяющими устройствами 2. Питание испарителей рассмотренного типа должно производиться умягченной водой во избежание выделения накипи, состоящей из солей жесткости.

Обессоливание воды обратным осмосом. Обратноосмотическая технология обессоливания воды заключается в продавливании воды через полупроницаемые мембраны 6, имеющие размеры пор, сопоставимые с размерами ионов молекул (рис. 3.3.13).

Рис. 3.3.13. Схема обратноосмотической установки: 1 - высокоминерализованная обрабатываемая вода; 2 - очищенная вода; 3 - концентрат (сбросная вода); 4 - насос высокого давления; 5 - модуль обратного осмоса; 6 - полупроницаемая мембрана; 7 - выпускной клапан

При этом вода проходит через поры, а растворенные в воде соли, а также коллоиды и органические соединения задерживаются мембранами. Конструкция обратноосмотических элементов предусматривает непрерывное удаление задержанных веществ с поверхности мембраны, поэтому при правильно организованном процессе обессоливание ведется безостановочно в течение сотен и тысяч часов.

Использование современных обратноосмотических мембран позволяет практически без применения химических реагентов удалять из обрабатываемой воды более 96...98 % растворенных солей, коллоидов и органических соединений.

Возможность практически безреагентного удаления из обрабатываемой воды растворенных в ней солей и органических соединений предопределяют актуальность использования мембранной технологии обессоливания для нужд водоподготовки на ТЭС и АЭС.

Опыт эксплуатации установок обратного осмоса показал, что порядок задержки ионов полупроницаемыми мембранами соответствует ряду селективности обмена ионов на ионитах, т.е. связан с возрастанием степени гидратации ионитов (табл. 3.3.5).

Таб. 3.3.5. Результаты обработки воды с концентрацией солей 6500 мг/дм³ на обратноосмотической установке при р = 2,2 МПа с 50%-ным выходом очищенной воды

Эффективность технологии обратного осмоса определяется свойствами полупроницаемых мембран, которые должны характеризоваться высокой разделяющей способностью (солезадержанием) и удельной проницаемостью, быть химически стойкими и механически прочными, иметь низкую стоимость и достаточный (до 5 лет) срок службы без ухудшения технологических показателей. Этим требованиям удовлетворяют полимерные мембраны, изготовляемые из ацетилцеллюлозы или из ароматических полиамидов.