SOLVIA DesalCascade PRO — каскадная система опреснения, в которой солевая нагрузка распределена между ультрафильтрацией, двумя ступенями электродиализа и обратным осмосом. Концентрат обрабатывается внутри схемы, а не отводится сразу после мембранного блока.
Разработка предназначена для опреснения и доочистки воды повышенной минерализации, где вместе с качеством пермеата приходится решать и судьбу концентрата. Вместо того чтобы пропускать всю солевую нагрузку через обратный осмос, схема распределяет её между стадиями: ультрафильтрацией, первой ступенью электродиализа перед мембранным блоком, самим обратным осмосом и второй ступенью электродиализа, работающей уже по смешанному концентрату.
Конечный концентрат отводится только с выхода второй ступени, а дилюат этой ступени после коагуляционной обработки возвращается в первую усреднительно-смесительную ёмкость на повторную ультрафильтрацию. Линейная схема с одним отходящим солевым потоком превращается в контур, где концентрат остаётся технологическим потоком: его состав измеряют, корректируют, дополнительно концентрируют и частично возвращают в цикл.
В обычной схеме обратный осмос принимает на себя всю солевую нагрузку исходной воды: чем выше её минерализация, тем выше осмотическое давление и тем большее рабочее давление требуется, чтобы получить пермеат. Одновременно растёт риск солеотложений — карбонатов, сульфатов, соединений кальция, магния и кремния — и учащаются промывки мембранных элементов.
Первая ступень электродиализа снимает часть солей до мембранного блока, и обратный осмос получает уже частично обессоленный поток: ниже рабочее давление, ниже риск осадкообразования, устойчивее режим. В материалах технологии первая ступень названа средством довести минерализацию питания обратного осмоса до 1,5–3,5 г/л и снизить рабочее давление не менее чем на 30 % против обработки исходного потока без неё.
Концентрат первой ступени электродиализа в SOLVIA DesalCascade PRO не сбрасывается: он идёт в узел смешения, куда поступает и концентрат обратного осмоса. Смешанный поток проходит контроль и предварительную обработку, после чего подаётся на вторую ступень электродиализа, которая извлекает из него ещё часть воды. Конечный солевой поток формируется только здесь, на выходе второй ступени.
В частном расчётном примере водоизвлечение составляет 88 % против 75 % у прототипа, объём конечного концентрата — 12 % от исходного потока против 25 %, то есть сокращение на 52 %, а расчётное рабочее давление обратного осмоса — 11,8 бар против 21,5 бар. Это показатели одного расчёта, а не гарантия для любой воды: фактические значения зависят от состава исходной воды, кремния, кальция, сульфатов, органики и требуемого режима.
Концентрирование солей само по себе создаёт условия для осадка, и первым в этом ряду стоит карбонат кальция: при определённом сочетании pH, кальция, щёлочности и минерализации раствор становится пересыщенным, и отложения появляются на мембранах и в каналах. В смешанном концентрате поэтому измеряют pH, минерализацию и индекс насыщения по карбонату кальция, а при необходимости корректируют pH и проводят декарбонизацию до второй ступени.
Сульфат кальция и растворённый кремний ведут себя иначе: гипс даёт трудноудаляемые отложения, кремний способен полимеризоваться и загрязнять мембраны и каналы. Степень насыщения по сульфату кальция и концентрация растворённого кремния контролируются перед второй ступенью, а при приближении к опасным условиям применяются корректирующая обработка, антискаланты, частичное умягчение либо удаление кальция, магния, сульфатов, карбонатов или кремния — по составу воды и расчёту.
Возврат дилюата второй ступени без обработки накапливал бы в контуре органику и коллоиды, а страдает от этого ультрафильтрация. Поэтому дилюат проходит коагуляционную обработку перед возвратом в первую ёмкость, а при повышенном содержании органического углерода дополнительно — сорбцию на активированном угле. В расчётном примере межпромывочный интервал ультрафильтрации составляет 18–35 суток против 3–4 суток у прототипа.
Стационарный режим держится не компоновкой, а управлением: датчики минерализации, pH, растворённого кремния, мутности и органического углерода вместе с расчётными блоками оценки рисков осадкообразования ведут расход рециркуляционного потока и расход конечного концентрата, дозирование коагулянта и антискаланта, корректировку pH и декарбонизацию. Цель управления — не дать солям и загрязняющим компонентам накопиться в контуре.
SOLVIA DesalCascade PRO — собственная технологическая разработка SOLVIA в области мембранной и электрохимической обработки воды; разработка имеет патентную защиту в России. Решение объединяет ультрафильтрацию, две ступени электродиализа, обратный осмос, контроль осадкообразования, обработку рециркуляционного потока и управление расходами по сигналам датчиков. Конструктивные параметры, режимы работы, дозировки реагентов, алгоритмы управления и компоновочные решения в открытых материалах не раскрываются и подбираются под конкретный состав воды и задачу объекта.
Нет. ZLD-системы направлены на полный или почти полный отказ от жидкого сброса и обычно требуют выпаривания, кристаллизации и высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Роль каскадной схемы промежуточная — сократить объём концентрата до уровня, с которым проще работать дальше, — поэтому она становится отдельной стадией перед более глубокой обработкой концентрата или частью комплексной схемы минимизации жидких отходов.
Расскажите об объекте — инженер подготовит расчёт схемы, спецификацию и коммерческое предложение в течение рабочего дня.