25.4. Электролизные обессоливающие установки

Электродиализом называют процесс удаления (сепарации) ионов из сточных вод при их электролизе (см. гл. 23). Электродиализный метод в основном применяют для обессоливания (опреснения) природных соленых вод, однако можно его применять для удаления растворенных солей, а также небольших количеств кислот или щелочей из некоторых видов производственных сточных вод. Метод целесообразно использовать для обработки воды с исходной концентрацией солей 2,5—15 г/л. При этом остаточная концентрация минеральных солей в обработанной воде обычно составляет ≥0,5 г/л. Более глубокая очистка сточных вод электродиализом нецелесообразна с экономической точки зрения.

В настоящее время в СССР накоплен значительный опыт эксплуатации электродиализных установок небольшой производительности для обессоливания природных вод. Однако опыт применения электродиализа для очистки (обессоливания) производственных сточных вод незначителен, поэтому перед проектированием электродиализных установок для очистки производственных сточных вод в каждом конкретном случае необходимо проводить экспериментальные исследования.

Электродиализ осуществляют в многокамерном мембранном аппарате — электродиализаторе под действием постоянного электрического тока, направленного перпендикулярно плоскости мембран. К достоинствам электродиализного метода следует отнести то, что он не вызывает агрегатного изменения воды и не требует ее нагревания. Необходимый расход электроэнергии зависит не от количества обрабатываемой воды, а от содержания в ней солей. Недостатком метода является необходимость предварительной обработки воды для удаления из нее некоторых примесей (ионы железа, марганца, органические вещества и др.) для предотвращения преждевременного износа ионитовых мембран.

Электродиализные аппараты могут быть прокладочного или лабиринтного типа при параллельной или параллельно-последовательной подаче обессоливаемой воды (диализата) и рассола в камеры аппарата.

Электродиализный аппарат представляет собой сборку большого числа камер обессоливания и концентрирования, разделенных чередующимися непроницаемыми для воды, но проницаемыми для катионов и анионов мембранами. Вся сборка находится в электрическом поле постоянного тока между двумя электродами, которые могут быть установлены вертикально (аппараты с горизонтальной осью электрического поля) или горизонтально (аппараты с вертикальной осью электрического поля). Принципиальная схема процесса электродиализа представлена на рис. 25.3.

Мануалы и инструкции по ремонту и обслуживанию иномарок Опель Кадет Д OpelBook.ru/kadett/D. бумажные полотенца veiro professional.

Ионообменные (ионитовые) мембраны для электродиализных аппаратов представляют собой гибкие тонкие листы прямоугольной формы. Щекинским химическим комбинатом серийно изготовляются катионитовые мембраны МК-40 (ТУ 6-05-1203- 73) на основе катионообменной смолы КУ-2, анионитовые мембраны МА-40 (ТУ 6-05-1203-73) на основе анионообменной смолы ЭДЭ-10п и МА-41 на основе анионообменной смолы АВ-17. В качестве связующего материала в ионообменных мембранах используется обычно полиэтилен. Для повышения прочности ионитовые мембраны армируют капроновой или лавсановой сеткой.

Для изготовления анодов используют материалы, стойкие к действию кислот, анионы которых содержатся в обессоливаемой воде, например платинированный титан (расход платины на 1 м2 площади поверхности анода составляет 30—35 мг при толщине покрытия 1 мкм). Для катодов могут быть использованы углеродистая и легированная сталь, титан и др.

В качестве конструкционных материалов в электродиализаторах нашли применение различные нетоксичные полимеры (поливинилхлорид, полиэтилен и др.).

Обессоливание воды методом электродиализа может быть осуществлено по одной из следующих схем: проточно-рециркуляционной, циркуляционно-порционной, прямоточной (если ионный состав обессоливаемой воды позволяет концентрировать рассол более чем в 2 раза, целесообразно применять частичную рециркуляцию рассола). В стационарных электродиализных обессоливающих установках малой производительности используются в основном проточно-рециркуляционная и циркуляционно-порционная схемы. Для установок производительностью 400—3000 м3/сут разработаны крупногабаритные электродиализные аппараты. Такие установки действуют, как правило, по прямоточной многоступенчатой схеме (если позволяет состав обессоленной воды, с частичной рециркуляцией рассола). Число ступеней обессоливания в блоке (последовательно установленных однотипных аппаратов) определяется допускаемой для аппарата данного типа степенью снижения солесодержания. Установки собирают из нескольких блоков, число которых зависит от расхода Сточных вод.

Рис. 25.3. Принципиальная схема процесса электродиализа
К — катод; А — анод; К' — катионитовые мембраны; А' — анионитовые мембраны; 1 — присоединение к отрицательному полюсу источника тока; 2 — выход газообразного водорода; 3 — подача воды На промывку катодной камеры; 4 — подача сточных вод в рассольные камеры; 5 — подача сточных вод в опреснительные камеры; 6 — подача воды на промывку анодной камеры; 7 — выход газообразных кислорода и хлора; 8 — присоединение к положительному полюсу источника тока; 9 — отвод опресненных вод; 10 — отвод рассола; 11 — отвод промывочных вод из катодной камеры; 12 — отвод промывочных вод из анодной камеры

Методика расчета циркуляционно-порционных и прямоточных многоступенчатых электродиализных опреснительных установок приведена во «Временных указаниях по расчету, проектированию и изготовлению электродиалнзных обессоливающих установок» (М., изд. ВНИИ ВОДГЕО, 1970).

Для предупреждения отложения солей в камерах электродиализных аппаратов должна быть предусмотрена периодическая переполюсовка и система подкисления рассола.

Расход электроэнергии на современных электродиализных установках 0,8— 1,2 кВт.ч на перенос 1 кг соли. В настоящее время Алма-Атинский электромеханический завод МПС СССР выпускает по индивидуальным заказам комплексные малогабаритные электродиализные установки ЭДУ-400Х2(4,6) произво¬дительностью 25—100 м3/сут и аппараты ЭХО-М-5000Х200 для установок производительностью 500—1500 м3/сут. Тамбовским машиностроительным заводом серийно выпускаются электродиализные установки ЭОУ-НИИПМ производительностью 25— 50 м3/.сут с аппаратом «Родник-3».

Установка ЭДУ-400Х2 (4,6) работает по проточно-рециркуляционной схеме, ее производительность 2—6 м3/ч. В состав установок входят 2—6 аппаратов Э-400М. В аппаратах используются мембраны МК- 40 и МА-40. Общее число ячеек (пар мембран) в одном аппарате 200.

Установка ЭОУ-НИИПМ-25 работает по прямоточной схеме с параллельно-последовательным движением воды в аппарате (в состав установки входит 1—2 аппарата «Родник-3»), ее производительность 1—2 м3/ч.

Аппарат ЭХО-М-5000Х200 (с горизонтальной осью электрического поля) имеет производительность 15—20 м3/ч. Каждый аппарат состоит из 200 рабочих ячеек (пар мембран с размером 1450X480 мм). Корпусные рамки аппарата изготовляются из полиэтилена. Для электродов используется платинированный титан или электродный графит. Масса аппарата 1000 кг.