[На предыдущую главу]

Использование электродиализа для получения пресной питьевой воды с общим солесодержанием 0,5-0,8 г/л из солоноватых вод с общим солесодержанием 3-10 г/л является достаточно традиционным приложением [21-27]. Известно [25], что в этой области концентраций экономически более выгодно применение электродиализа, чем обратного осмоса, который становится более эффективным при солесодержании исходной воды > 10 г/л.

В бывшем Советском Союзе действовало три завода по производству электродиализных опреснительных установок: Тамбовский механический завод (Тамбовмаш), Пятигорский механический завод (ПМЗ) и Алма-Атинский электромеханический завод (АЭЗ). Тамбовмаш выпускал электродиализаторы марки 'Родник' и опреснительные установки на их основе. Установка ЭОУ-НИИПМ-12-25М имела производительность 1 м³/ч опресненной воды; при первоначальном солесодержании 3-6 г/л выход опресненной воды (0,5-0,85 г/л) составлял 40-60% от общего количества воды, подаваемой на установку, расход электроэнергии - не более 1 кВтЧ ч на 1 кг удаленной соли. Опресняемая вода проходила фильтр предварительной очистки и направлялась в электродиализатор 'Родник-3М', концентрат направлялся на сброс, опресненная вода фильтровалась через колонку с активированным углем БАУ. В электродиализаторе 'Родник-3М' использовались мембраны марки МК-40 и МА-40 площадью 0,165 м², число парных камер равнялось 400. Всего было выпущено более 800 таких установок, общая производительность которых составила около 1,5 млн. м³ опресненной воды в год [26, 28].

На основе электродиализаторов 'Родник-21К' и 'Родник-23К' были созданы установки ЭОУ-2Р-23К и ЭОУ-2Р-21К производительностью, соответственно, 100 и 50 м³/ч. Комбинирование электродиализа с ионным обменом позволило проводить глубокое обессоливание подземных соленых вод с солесодержанием 3-5 г/л, из открытых водоемов (0,5-1 г/л) и другие.

Производство электромембранных установок на АЭЗ в настоящее время осуществляется компанией 'Membrane Technologies' (Алматы - Москва). Компания производит широкий спектр установок: от бытового опреснителя типа EDD производительностью 0,05-0,2 м³ пресной воды в час (степень обессоливания 75%, масса без воды 15-30 кг) до установок типа ЕДУ 1-400х2 или ЕДУ 2-600х6 производительностью, соответственно, 120 и 600 м³ пресной воды в сутки (рис. 1). Потребление электроэнергии составляет 2-2,4 кВтЧ ч/м³ при обессоливании от 3 до 1 г/л. Высокопроизводительные установки используют электродиализаторы типа ЕДА с мембранами МК-40 и МА-40 с реверсивным или импульсным режимом работы. Электродиализатор ЕДА-1500х1000 с 600 рабочими камерами и размером мембран 1500х1000 мм х мм является самым крупным среди выпускавшихся в Советском Союзе, его производительность по обессоленной воде равна 70 м³/ч при степени обессоливания 30% (станция опреснения 'Балхаш').

За последние 10 лет 'Membrane Technologies' внедрила более 560 установок различного целевого назначения, включая более 200 опреснительных установок для получения питьевой воды и воды для котельных, общей производительностью около 50000 м³/сутки, а также более 100 установок для переработки сточных вод производительностью 25000 м³/сутки [29, 30].

При опреснении минерализованных вод в континентальных условиях проблема переработки природных вод должна решаться комплексно: необходимо заботиться также об утилизации получаемого рассола. Компания 'Membrane Technologies' решает эту проблему, используя электродиализное концентрирование [29] (технические аспекты этого процесса будут рассмотрены ниже). Концентратор ЕDАС [31], выпускаемый 'Membrane Technologies', имеет производительность до 40 м³/cутки и позволяет концентрировать рассол до 150-180 г/л. В дальнейшем рассол можно упаривать на открытых испарительных площадках и получать твердую соль, затем отправлять ее на заводы по производству поваренной соли, извлекая попутно более ценные компоненты (Br^-, I^-, Li⁺), либо использовать рассол в качестве тампонажного раствора при ремонте нефтяных скважин. В любом случае с точки зрения экологии, и в особенности экологии засушливых регионов, электромембранная технология имеет огромное преимущество по сравнению с другими методами опреснения, поскольку вообще не использует химические реагенты и обеспечивает минимальный объем и максимальную концентрацию рассола, что облегчает его дальнейшую переработку.

Другое решение проблемы утилизации минеральных солей при комплексной переработке шахтных и коллекторно-дренажных почвенных вод предлагают В.Д. Гребенюк и его коллеги [26, 32] (Институт коллоидной химии и химии воды им. Думанского, Киев). Использование зарядселективных ионообменных мембран, предпочтительно пропускающих однозарядные катионы и анионы и задерживающих многозарядные ионы, позволяет удалить из обрабатываемой воды ионы, разрушающие структуру почвы (Na⁺, Cl^-), а ионы, укрепляющие ее структуру (Са²⁺, Mg²⁺), оставить в диализате, который можно затем использовать для полива. Дополнительное преимущество зарядселективных мембран заключается в возможности упростить предподготовку воды перед электродиализом, а также в повышении предельно допустимой концентрации рассола.

В заключение отметим, что все производители электродиализаторов-опреснителей в России и в республиках бывшего СССР используют мембраны МК-40 и МА-40. Эти мембраны по некоторым своим характеристикам уступают ионообменным мембранам японского или американского производства. Прежде всего это касается толщины мембран МК-40 и МА-40; относительно большая толщина (0,45-0,60 мм) приводит к увеличению габаритных размеров аппаратов и к перерасходу электроэнергии, что становится особенно заметным в области высоких концентраций обрабатываемых растворов. Однако с разбавлением раствора доля падения напряжения, приходящаяся на материал мембран, уменьшается. В то же время низкая цена этих мембран, их достаточно высокая селективность, высокая механическая прочность, нечувствительность к высыханию делают их вполне привлекательными при использовании в электродиализаторах для опреснения и глубокого обессоливания воды.

[На следующую главу] [На оглавление]

Copyright ї