უკუოსმოსი არის მემბრანული გაუმარილების პროცესი, რომელშიც გამიჯვნა იონებისა და მოლეკულების დონეზე ხდება. ოსმოსურზე მაღალი წნევის ქვეშ წყალი გადადის მემბრანის უფოროვნო აქტიურ ფენაში, გახსნილი მარილები კი რჩება იმ ნაკადში, რომელიც გარეთ გაედინება. ასეთ გამიჯვნას ვერც მექანიკური ფილტრაცია და ვერც იონმიმოცვლა იძლევა.
პრინციპი
საწყის წყალს მაღალი წნევის ტუმბო აწვდის მემბრანულ კორპუსებში და ის მემბრანული ელემენტების ზედაპირის გასწვრივ მოძრაობს. ნაკადის ნაწილი მემბრანაში გადადის და მომხმარებელს მიეწოდება: ამ ნაკადს პერმეატი ჰქვია. დანარჩენი მემბრანის გასწვრივ აგრძელებს მოძრაობას, იბარებს შეკავებულ მარილებს და დრენაჟში იღვრება კონცენტრატის სახელით. ამრიგად, გამიჯვნა უწყვეტია და ერთდროულად ორ ნაკადს იძლევა — განსხვავებით ფილტრაციისგან, სადაც შეკავებული ჩამტვირთავში გროვდება და გარეცხვით ცილდება.
პროცესის მამოძრავებელი ძალაა წნევათა სხვაობა გამოკლებული ხსნარის ოსმოსური წნევა. ოსმოსური წნევა პროპორციულია მარილშემცველობისა და შეადგენს დაახლოებით 0,7 ბარს ლიტრში ყოველ ათას მილიგრამ მარილზე, ამიტომ ტუმბომ ის მარაგით უნდა გადააჭარბოს: არასაკმარისი წნევისას პერმეატის ნაკადი საერთოდ წყდება. აქედან მოდის კატალოგის დაყოფა რიგებად, რომლებიც წარმადობით კი არ განსხვავდება, არამედ საანგარიშო მარილიანობით: მტკნარ წყალზე სამუშაო წნევა 10–13 ბარის რიგისაა, მომლაშოზე 20–21 ბარს აღწევს, ზღვისაზე — 60 ბარს. კორპუსები, მილგაყვანილობა და ტუმბო თავიანთ წნევაზეა გათვლილი, და ერთი რიგის დანადგარი მეორეს ვერ ჩაანაცვლებს.
მემბრანის გასწვრივ ნაკადის სიჩქარე რეჟიმის დამოუკიდებელი პარამეტრია და არა წარმადობის შედეგი. მემბრანის ზედაპირთან წარმოიქმნება მარილების მომატებული კონცენტრაციის ფენა: წყალი მემბრანაში გადის, გახსნილი ნივთიერებები კი რჩება. ამ მოვლენას კონცენტრაციულ პოლარიზაციას უწოდებენ; ის ლოკალურად ზრდის ოსმოსურ წნევას, ამცირებს პერმეატის ნაკადს და აჩქარებს ნადების წარმოქმნას. კონცენტრატის გრძივი ნაკადი ამ ფენას განუწყვეტლივ რეცხავს, ამიტომ კონცენტრატის ხარჯს გაანგარიშება განსაზღვრავს და არა ეკონომიის სურვილი.
მემბრანული ელემენტების წარმადობა საწყისი წყლის ტემპერატურაზეა დამოკიდებული სიბლანტის მეშვეობით: ცივი წყალი აქტიურ ფენაში უფრო ძნელად გადის. შესწორება შეადგენს დაახლოებით 3 %-ს პასპორტული 25 °C-დან ყოველ გრადუს გადახრაზე, ანუ ზამთრის 8 °C-ზე ნაკადი ზაფხულის მნიშვნელობის დაახლოებით ნახევარია. ზაფხულის წყალზე ტემპერატურული მარაგის გარეშე შერჩეული დანადგარი ზამთარში საანგარიშო ხარჯზე ვერ გადის, და დანაკლისი ავზით ან მუშაობის რეჟიმით უნდა დაიფაროს.
სელექტიურობა განისაზღვრება როგორც კონცენტრატში დარჩენილი მარილების წილი. მნიშვნელოვანია, რისგან აითვლება ნაშთი: მემბრანაში გავლილი წილი საწყისი მარილშემცველობიდან აითვლება, ამიტომ ერთი და იმავე სელექტიურობისას მლაშე წყალი პერმეატში მეტ მარილს იძლევა, ვიდრე მტკნარი. სწორედ ამიტომ მომლაშო და ზღვის წყლის რიგები უფრო სელექტიური ელემენტებით იკომპლექტება, ხოლო როცა ერთი საფეხური არ კმარა, იყენებენ ორსაფეხურიან სქემას: პირველი საფეხურის პერმეატი მეორეზე მიეწოდება და ჯამური დემინერალიზაცია 99,9 %-ს აღწევს.
პრინციპი
უკუოსმოსის ნახევრადგამტარი მემბრანა საცერი არაა. მის აქტიურ ფენაში, რომლის სისქე მიკრომეტრის მეათედების რიგისაა, გამჭოლი ფორები არ არსებობს: გადატანა აღიწერება ხსნარ-დიფუზიური მოდელით, რომლის მიხედვითაც წყალი მკვრივ პოლიმერში იხსნება, ქიმიური პოტენციალის გრადიენტის გავლენით დიფუნდირებს მასში და მეორე მხარეს დესორბირდება. გამიჯვნას განსაზღვრავს არა ხვრელის გეომეტრია, არამედ პოლიმერში ხსნადობისა და მოძრაობის სხვაობა. აქედან პირდაპირ გამომდინარეობს პრაქტიკული წესი: მინარევის ქცევის განჭვრეტა მისი ზომით შეუძლებელია — საჭიროა ანალიზი და სელექტიურობის ცხრილი.
ნაწილაკის ზომა შედეგს არ განსაზღვრავს. ჰიდრატირებული ნატრიუმის იონი, ხსნარში ერთ-ერთი ყველაზე მცირე, 98 %-ით და მეტით კავდება: მას მუხტი აქვს და თავის ირგვლივ წყლის მოლეკულების გარსს იკავებს, რაც არაპოლარულ პოლიმერში შესვლას ენერგეტიკულად წამგებიანს ხდის. ნახშირორჟანგის მოლეკულა ზომით უფრო მცირეა, მაგრამ ელექტრულად ნეიტრალურია და ამიტომ აქტიურ ფენაში თითქმის წინააღმდეგობის გარეშე გადის. იმავეთი აიხსნება ბორმჟავისა და რიგი დაბალმოლეკულური უმუხტო ორგანული ნაერთის სუსტი შეკავება.
ამ თვისებას სქემისთვის პირდაპირი შედეგი აქვს, რომელიც მხოლოდ გაშვების შემდეგ მჟღავნდება. ნახშირორჟანგი პერმეატში გადადის, ბიკარბონატ-იონი კი, რომელიც მასთან წონასწორობაში იყო, მემბრანის უკან რჩება. წონასწორობა იცვლება, pH ეცემა და პერმეატი საწყის წყალზე შესამჩნევად მჟავე და ნახშირბადოვანი ფოლადისა და ბეტონის მიმართ აგრესიული აღმოჩნდება. ეს სწორდება დეგაზაციით ან მემბრანის შემდეგ ტუტის დოზირებით, თუმცა გადაწყვეტილება პროექტირების ეტაპზე მიიღება: პირველივე სეზონში დაზიანებული მილსადენის შეცვლა კორექციის კვანძზე ძვირი ჯდება.
პრაქტიკა
უკუოსმოსს იყენებენ მაშინ, როცა გახსნილი ნივთიერებების მოცილებაა საჭირო. შეწონილი ნაწილაკები, კოლოიდები, რკინა და მანგანუმი უფრო იაფად და წინა საფეხურებზე კავდება; მემბრანაზე ისინი მხოლოდ მისი ნაადრევი მწყობრიდან გამოსვლის ფაქტორად აღწევს. ხარჯების თანაფარდობა აქ მემბრანის სასარგებლოდ არაა: ელემენტების კომპლექტი ფასით თავად წინასწარ გაწმენდას უტოლდება.
გაუმარილების სიღრმეს დანადგარის რიგი და საფეხურების რაოდენობა განსაზღვრავს. ერთი საფეხური უზრუნველყოფს დემინერალიზაციას 98–99 %-ის რიგში, ორსაფეხურიანი სქემა — 99,9 %-მდე. საჭირო ხარისხი ფორმულირდება არა როგორც „სუფთა წყალი“, არამედ როგორც ზღვრული მნიშვნელობები მარილშემცველობით, ხვედრითი ელექტროგამტარობითა და ცალკეული მაჩვენებლებით, რადგან სწორედ ისინი განსაზღვრავს რიგისა და საფეხურების არჩევანს.
მემბრანა მიკროორგანიზმებს აკავებს, თუმცა პერმეატი ბიოლოგიურად სტაბილურად ვერ ჩაითვლება. ის პრაქტიკულად მოკლებულია მარილებს და სუსტად ბუფერირებულია, ხოლო ავზისა და მილსადენების ზედაპირები მემბრანის შემდეგ ბიოაპკით უფრო სწრაფად სახლდება, ვიდრე საწყის წყალზე. ამიტომ დანადგარის შემდგომ ხაზს ულტრაიისფერი დეზინფექციით ხურავენ და ავზის სანიტარიული დამუშავების შესაძლებლობას ითვალისწინებენ.
როცა წყლის მიმართ მოთხოვნები აღემატება იმას, რასაც ერთსაფეხურიანი მემბრანული სქემა იძლევა, მომდევნო საფეხურად ელექტროდეიონიზაციას იყენებენ. ის სწორედ პერმეატზე მუშაობს: სრული მარილშემცველობის საწყისი წყალი მას რეჟიმიდან გამოიყვანს, ამიტომ საფეხურების თანმიმდევრობა აქ გადანაცვლებას არ იტანს.
სამრეწველო დანადგარი მოდის ჩარჩოზე აწყობილი და მოიცავს მემბრანულ კორპუსებს ელემენტებით, მაღალი წნევის ტუმბოს, კარტრიჯულ წინასწარ ფილტრაციას, საკონტროლო-საზომ ხელსაწყოებსა და ავტომატიკას. ობიექტისგან საჭიროა საანგარიშო ხარჯის საწყისი წყლის შეყვანა, კონცენტრატის ჩაშვების ხაზი, ელექტრომომარაგება და სათავსოს ტემპერატურული რეჟიმი: მემბრანული ელემენტების გაყინვა შეუქცევადია.
საზღვრები
პრაქტიკა
მაგალითები ტიპურია: ეს ობიექტების ანგარიშები არაა.
შემუშავებები
სქემა
უკუოსმოსი დამოუკიდებელ საფეხურად არ გამოიყენება. მის წინ სავალდებულოა მექანიკური გაწმენდა, დანარჩენი წინასწარი მომზადების შემადგენლობას კი ანალიზი განსაზღვრავს: აერაცია და რკინის მოცილება რკინისა და მანგანუმის არსებობისას, სორბცია ან აღმდგენელის დოზირება ნარჩენი ქლორისას, დარბილება ან ანტისკალანტის დოზირება კარბონატული და სულფატური ნადებების თავიდან ასაცილებლად.
მემბრანულ აპარატში შემავალი წყლის მოთხოვნები რაოდენობრივად ფორმულირდება: კოლოიდური ინდექსი SDI არაუმეტეს 5, რკინა და მანგანუმი ლიტრზე მილიგრამის მეასედების ფარგლებში, თავისუფალი ქლორი არ არსებობს. სწორედ ეს მნიშვნელობები განსაზღვრავს წინასწარი გაწმენდის შემადგენლობას და არა წყაროს ხარისხის ზოგადი წარმოდგენა.
დანადგარის შემდეგ ითვალისწინებენ დამგროვებელ ავზს: მემბრანული აპარატი დონის მიხედვით ციკლებით მუშაობს და მყისიერ აღებას არ უზრუნველყოფს. ავზს ულტრაიისფერი დეზინფექციით ხურავენ, ხოლო აგრესიული პერმეატისას სქემაში შეაქვთ pH-ის კორექციის ან მინერალიზაციის კვანძი — წყლის დანიშნულების მიხედვით.
კონცენტრატის ხაზი განიხილება როგორც ტექნოლოგიური სქემის ნაწილი და არა როგორც დამხმარე ჩაშვება. მისთვის ითვლება ხარჯი და მარილშემცველობა, ჩაშვების წერტილსა და ზღვრულ მაჩვენებლებს კი წყალარხთან ან ადგილობრივ მარეგულირებელთან თანხმდებიან; ზღვისპირა ობიექტებზე შესაძლებელია დამატებითი მოთხოვნები.
სქემა
ექსპლუატაცია
ენერგია
ელექტროენერგიის ხვედრით ხარჯს განსაზღვრავს სამუშაო წნევა და, შესაბამისად, საწყისი წყლის მარილშემცველობა. მტკნარი წყლისთვის ის შეადგენს დაახლოებით 0,3–0,8 კვტ·სთ ერთ კუბურ მეტრ პერმეატზე, მომლაშოსთვის — 0,8–2 კვტ·სთ, ზღვისათვის — 3–5 კვტ·სთ ენერგიის რეკუპერაციის მოწყობილობების გამოყენებითაც კი. საექსპლუატაციო ხარჯების დანარჩენი მუხლები — რეაგენტები, კარტრიჯები, მომსახურება — ჯამში ჩვეულებრივ ჩამორჩება მაღალი წნევის ტუმბოს ამძრავის ხარჯს, ამიტომ დანადგარის მუშაობის რეჟიმი ეკონომიკურად არანაკლებ მნიშვნელოვანია, ვიდრე მისი ღირებულება.
სახარჯი მასალები
რა მიდის ჩაშვებაში
კონცენტრატი შეიცავს ყველა შეკავებულ მარილს წყლის შემცირებულ მოცულობაში, ამიტომ მისი მარილშემცველობა საწყისს მრავალჯერ აღემატება. 50 % კონვერსიისას ის დაახლოებით ორმაგდება, 75 %-ისას ოთხჯერ იზრდება. მტკნარ წყალზე დრენაჟში საწყისი ხარჯის მეოთხედიდან ნახევრამდე მიდის, მომლაშოსა და ზღვის წყალზე წილი უფრო მაღალია. ჩაშვება წინასწარ თანხმდება: ზღვრულ მაჩვენებლებს ნიშნავს წყალარხი ან ადგილობრივი მარეგულირებელი, და თითოეული ობიექტისთვის ისინი თავისია. ცალკეულ შემთხვევებში კონცენტრატი ექვემდებარება დამატებით გაწმენდას ან აორთქლებას, და ეს პროექტის ცალკე მუხლია.
კონვერსია
კონვერსია არის საწყისი წყლის წილი, რომელიც მომხმარებელს პერმეატის სახით მიეწოდება. კატალოგის დანადგარებისთვის ის აღწევს 75 %-ს მტკნარ წყალზე და 65 %-ს მომლაშოზე. სიდიდე თვითნებურად არ ირჩევა: მის ზედა ზღვარს განსაზღვრავს კონცენტრატში ძნელად ხსნადი მარილების გაჯერების ინდექსები, გადაჭარბება კი ნაკადის ბოლო ელემენტებზე ნადებებს იწვევს. ხარჯი უნდა ითვალოს შესასვლელზე და არა პერმეატზე: 50 % კონვერსიისას ყოველ კუბურ მეტრ გაწმენდილ წყალზე ორი კუბური მეტრი საწყისი წყალია საჭირო, და ეს მოთხოვნა წყაროს ეკუთვნის და არა დანადგარს.
შერჩევა
რას ვითვალისწინებთ
რით სრულდება შეცდომა
შერჩევა
კითხვები
მხოლოდ ხარჯზე დაყრდნობით შესაძლებელია დასახელდეს აღჭურვილობის რიგი და ღირებულების რიგი. რიგს განსაზღვრავს საწყისი წყლის მარილშემცველობა და არა წარმადობა: პერმეატის ერთი და იმავე ხარჯისას მტკნარი და მომლაშო წყლის დანადგარები განსხვავდება მემბრანული ელემენტების რაოდენობით, ტუმბოთი და სამუშაო წნევით. გარდა ამისა, ანალიზი განსაზღვრავს წინასწარი გაწმენდის შემადგენლობას, რომელზეც პირდაპირაა დამოკიდებული მემბრანების რესურსი, ამიტომ ოქმის გარეშე შერჩევა რისკებს ექსპლუატაციის ეტაპზე გადააქვს.
მტკნარ წყალზე დრენაჟში მიდის საწყისი ხარჯის მეოთხედიდან ნახევრამდე, მომლაშოსა და ზღვისაზე წილი უფრო მაღალია. ეს წყალი დაუდევრობით არ იკარგება: მასთან ერთად შეკავებული მარილები ცილდება, და მისი წილის შემცირება ნიშნავს კონცენტრატის ტრაქტში კონცენტრაციის ზრდას. ზღვარს განსაზღვრავს ძნელად ხსნადი მარილების გაჯერების ინდექსები; მის მიღმა იწყება ნადებების წარმოქმნა, და კონვერსიის აწევა გეგმის გარეშე გარეცხვებითა და ელემენტების ვადის შემცირებით ანაზღაურდება.
მომუშავე წინასწარი გაწმენდისა და გარეცხვის რეგლამენტის დაცვისას სამსახურის ვადა 3–5 წელია. მას განსაზღვრავს ექსპლუატაციის პირობები და არა კალენდარი: თავისუფალი ქლორი, რკინა, მომატებული კონვერსია და ხანგრძლივი გაჩერებები კორპუსებში დარჩენილი კონცენტრატით მას რამდენიმე თვემდე ამცირებს. ზღვრულ მდგომარეობასთან მიახლოება წინასწარ ჩანს წნევის ვარდნის ზრდითა და უცვლელ რეჟიმზე პერმეატის ელექტროგამტარობის მატებით.
დიახ, და ეს ტექნოლოგიის ერთ-ერთი ძირითადი დანიშნულებაა, თუმცა მემბრანის შემდეგ წყალი დამუშავებას მოითხოვს. პერმეატი სუსტად მინერალიზებულია და პრაქტიკულად მოკლებულია ბუფერულ ტევადობას, ამიტომ სასმელი დანიშნულებისთვის ითვალისწინებენ მინერალიზაციასა და pH-ის კორექციას, ხოლო დანადგარის შემდგომ ხაზს ულტრაიისფერი დეზინფექციით ხურავენ: მარილებისგან დაცლილ წყალში ბიოაპკი უფრო სწრაფად ვითარდება.
ნატრიუმ-კათიონიტური იონმიმოცვლა ამცირებს სიხისტეს კალციუმისა და მაგნიუმის ნატრიუმით ჩანაცვლებით; საერთო მარილშემცველობა ინარჩუნებს მნიშვნელობას, ნატრიუმით კი გარკვეულწილად იზრდება. უკუოსმოსი ამცირებს მარილშემცველობას მთლიანად, ნატრიუმის, ნიტრატებისა და სულფატების ჩათვლით, მაგრამ მოითხოვს წინასწარ გაწმენდას, ელექტროენერგიასა და კონცენტრატის გაყვანას. თუ ამოცანა ნადებით შემოიფარგლება და ნატრიუმზე შეზღუდვა არ არსებობს, დარბილება უფრო ეკონომიურია; მომლაშო წყლისას ან ნიტრატებით გადაჭარბებისას ის ამოცანას საერთოდ ვერ წყვეტს.
არა. რიგები განსხვავდება არა სიმტკიცის მარაგით, არამედ საანგარიშო წნევითა და შემადგენლობით: ზღვის წყლის დანადგარის კორპუსები, არმატურა და ტუმბო 60 ბარზეა გათვლილი, მაშინ როცა მტკნარ წყალზე სამუშაო წნევა 10–13 ბარია. ასეთი აღჭურვილობის ექსპლუატაცია მტკნარ წყალზე ნიშნავს საანგარიშო წერტილის გარეთ მუშაობას, ჭარბ ენერგომოხმარებასა და გაუმართლებელ კაპიტალურ ხარჯებს; მარაგი წარმადობითა და რეჟიმით იდება და არა რიგის შეცვლით.
მოგვიყევით ობიექტის შესახებ — ინჟინერი სამუშაო დღის განმავლობაში მოამზადებს სქემის გაანგარიშებას, სპეციფიკაციასა და კომერციულ შეთავაზებას.