Тонкая очистка воды

Водоподготовка для промышленности требует проведения ряда мероприятий по изменению качественного состава жидкости с учетом параметров исходной среды и условий конкретных технических и производственных процессов использования воды. Тонкая очистка используется в производстве питьевой воды, а также является обязательным условием для нормальной работы предприятий пищевой, фармацевтической, химической, микробиологической и ряда других сфер. Приведение состава жидкости в соответствие установленным требованиям выполняется с применением различных технологий и средств.

Технологии

Тонкая очистка воды – это процесс удаления загрязнений размером до 5 микрон и меньше. Избавление от таких мелких примесей возможно при использовании следующих технических решений:

• Дистилляция. Метод представляет собой комбинацию из перегонки, испарения и сбора конденсата. Установка состоит из обогреваемого контейнера, холодильного оборудования и соединяющего их паропровода. Такое устройство позволяет успешно разделить воду и примеси, но из-за высоких энергозатрат себестоимость продукции становится чрезмерно высокой. В частности, для подготовки 1 м3 дистиллированной воды необходимо затратить 6 МВт.
• Мембранная очистка. После предварительной очистки жидкость под давлением направляется на мембраны – ячеистые сетки с таким размером пор, который позволяет не пропустить примеси заданного размера. Технология не требует содержания реагентного хозяйства, является экологически безопасной и наиболее экономичной среди существующих альтернатив осветления и обессоливания.

Тонкая очистка воды на практике

Мембранные технологии используются для эффективной водоподготовки для производства напитков и любых видов пищевых продуктов. Современные установки обеспечивают высококачественную очистку при давлении не более 16 атмосфер и позволяют получить безопасные стоки – обычную воду с увеличенной концентрацией солей по сравнению с изначальным составом. Установка обратноосмотического обессоливания – это эффективное и экономичное оборудование для пищевой промышленности, которое включает такие элементы:

• Фильтры грубой очистки. В зависимости от состава исходной воды определяют оптимальные инструменты и средства для обезжелезивания, удаления биологических загрязнений, умягчения жидкости и т.д.
• Фильтрующие модули. В каждом цилиндрическом модуле собраны 1-6 мембранных элемента рулонного типа. Общее число модулей зависит от объема обрабатываемой среды, ее состава и требований к подготовленной жидкости.
• Насос высокого давления. Тонкая очистка воды требует давления до 16 атм для «проталкивания» молекул через полупроницаемые мембраны. Система может включать один или несколько насосов ВД с элементами из нержавеющей стали.
• Контрольно-измерительные приборы. Комплекс из манометров, датчиков давления и прочего измерительного оборудования, которое позволяет контролировать производственные и технические процессы, следить за показателями и своевременно предпринимать необходимые меры.
• Оборудование автоматизации. Для практически любых установок возможна реализация гибких в настройке и безопасных систем автоматизации. Надежная работа оборудования без постоянного контроля оператора достигается за счет применения автоматической запорно-регулирующей арматуры и управляющего оборудования на основе микропроцессоров.

Особенности

Использование мембранных технологий для промышленной водоподготовки позволяет снизить затраты на подготовку сырья, а также технической и питьевой воды. При этом используемое оборудование характеризуется высокой надежностью и длительным сроком службы. Тонкая очистка воды с применением обратноосмотических установок обеспечивает сведение к минимуму капитальных и эксплуатационных затрат на оснащение или модернизацию производственного предприятия.

Высокая производительность оборудования позволяет получить воду с заданными характеристиками при любом исходном составе. С параллельным снижением себестоимости удается получить важное конкурентное преимущество и предложить потребителям недорогую и качественную пищевую продукцию, напитки, алкогольные изделия. Тонкая очистка воды с применением экологически чистых мембранных установок – залог реализации действительно экономичной и эффективной системы водоподготовки.

Системы обратноосмотического обессоливания для водоподготовки

Вода является одним из основных сырьевых ресурсов в производстве ликероводочных изделий, поэтому качество готового продукта напрямую зависит от воды, использованной при его приготовлении, причем требования, предъявляемые к воде для ликероводочных производств, значительно жестче, чем требования к воде питьевого качества. Согласно нормативным документам, требования к качеству очищенной воды зависят оттого, какую воду использовали в качестве исходной. При этом возникает определенного рода парадокс - чем менее качественная вода применялась в качестве исходной, тем менее жестки требования к составу очищенной воды! На самом деле, при более внимательном рассмотрении легко заметить, что указанные значения соответствуют составу воды лучших природных питьевых источников - горные ручьи, ледниковые воды. Это обусловлено необходимостью сохранения природного баланса солей. А вот то, что требования, предъявляемые к качеству воды при производстве продукции для внутреннего рынка, значительно менее жесткие, чем для экспорта, объяснить гораздо труднее, хотя и здесь причина достаточно прозаична.

Из требований ТИ 10-04-03-07-90 следует, что солесодержание технологической воды должно быть почти в 10 раз меньше, чем у питьевой. Учитывая, что на большинстве территорий РФ солесодержание природных водоисточников составляет 350-500 мг/л, жесткое следование нормативам приводило к невозможности выпуска продукции экспортного класса на большинстве ликероводочных комбинатов без их оснащения системами обессоливания воды. А единственными доступными способами обессоливания являлись: термическое (дистилляция) и химическое (ионный обмен). Что это означало для комбината?

В первом случае (применении дистилляции) - полную экономическую нецелесообразность строительства. Ведь для получения 1000 л дистиллированной воды требуется более 6 МВт электроэнергии! При этом себестоимость готового продукта оказывалась чрезмерной уже только из-за эксплуатационных затрат.

Во втором случае (применении ионного обмена) комбинат пищевой отрасли фактически превращался в предприятие химической промышленности. Технология обессоливания методом ионного обмена связана с использованием больших количеств агрессивных химических веществ (соляной кислоты и едкого натра), применяемых для регенерации ионообменных систем. При этом потребление химикатов исчислялось сотнями тонн в месяц, что влекло необходимость строительства на территории комбината специальных помещений хранения агрессивных веществ, наличия систем нейтрализации кислотно-щелочных стоков, строжайшие требования к цеховым помещениям.

Таким образом, необходимость использования методов обессоливания становилась непреодолимым барьером. Как следствие, выпуск высококлассной продукции был возможен только в отдельно взятых регионах, в которых солесодержание природных вод исходно соответствовало требованиям качества. Так появилось разделение требований - для экспорта и для внутреннего рынка, и, в условиях отсутствия альтернативы, потребитель вынужденно покупал "что дают".

Но те времена прошли. И нынешний потребитель стал весьма разборчив. Сейчас для того, чтобы успешно продавать продукцию, необходимо или иметь на нее предельно низкую цену, или соответствовать самым жестким требованиям качества. Но работать только с очень дешевым второсортным продуктом - это не слишком выгодно и приводит к ослаблению конкурентоспособности предприятия. В идеале надо совместить эти взаимоисключающие условия. Но как? Ведь классические технологии обессоливания воды практически неприменимы! Здесь на помощь производителю приходит новая технология - обратноосмотическое обессоливание.

Обратноосмотическое обессоливание основано на принципе разделения исходной воды под внешним давлением с помощью полупроницаемой мембраны, обладающей свойством селективности по отношению к растворенным солям. Величина селективности современных мембранных элементов составляет 90,0-99,6 %. Это означает, что при использовании систем обратного осмоса та часть исходного потока, которая прошла через мембраны (пермеат), является водой, общее солесодержание которой снижается в 10 и более раз. Кроме того, при обратноосмотическом обессоливании почти не меняются исходные пропорции солевого состава, что позволяет получить очищенную воду, соответствующую высококлассным природным источникам.

На заре развития мембранных методов обессоливания промышленные системы обратного осмоса работали при очень высоких величинах внешнего давления - более 40 атм. За последние 10 лет был и разработаны новые виды мембран, обладающие высокой производительностью по пермеату при гораздо более низких величинах рабочего давления, что привело к резкому снижению стоимости вспомогательного оборудования и распространению метода "низконапорного" обратного осмоса. Современные обратноосмотические установки работают при давлениях не выше 16 атм., обладают самой низкой величиной эксплуатационных затрат среди всех известных технологий обессоливания, не требуют использования больших количеств реагентов, а в качестве стоков сбрасывают обыкновенную воду с повышенным по сравнению с исходным солесодержанием. Все это делает системы обратного осмоса идеальным выбором для водоподготовки ликероводочных производств в условиях необходимости использования технологий обессоливания воды.

Современная установка обратноосмотического обессоливания включает следующее оборудование:

1. Фильтр тонкой очистки воды - промышленный фильтр со сменными элементами (тонкость фильтрации 5 мкм). Предназначен для предотвращения попадания на мембранные элементы взвешенных абразивных частиц, которые могут повредить материал мембраны и вывести ее из строя.
2. Система реагентной подготовки. При обратноосмотическом обессоливании воды с высоким значением жесткости и (или) рН высока вероятность выпадения растворенных в воде солей на поверхности мембран, что приводит к выходу мембранных элементов из строя. Для предотвращения процессов выпадения солей в исходную воду при необходимости дозируется небольшое количество соляной кислоты или ингибитора специального состава.
3. Насос высокого давления. Все детали насоса, контактирующие с перекачиваемой средой, должны быть выполнены из нержавеющей стали. При повышенных требованиях к резервированию в установку могут входить несколько насосов высокого давления.
4. Блок фильтрующих модулей. Модуль представляет собой цилиндрический корпус с торцевыми крышками, в котором размещается от одного до шести рулонных мембранных элементов. Установки мембранные с высокой производительностью могут иметь в своем составе 20 и более модулей.
5. Блок химической промывки. Со временем, из-за образования отложений или биологических загрязнений, производительность установки или качество обессоленной воды могут ухудшиться, поэтому для поддержания блока обратноосмотического обессоливания в рабочем состоянии необходима периодическая химическая промывка мембран. Промывка, в зависимости от характера загрязнений, осуществляется слабым раствором кислоты или щелочи. При нормальных условиях эксплуатации требуемая периодичность промывки составляет один раз в три-четыре недели.
6. КИПиА- манометры, расходомеры, кондуктометр и другие приборы, предназначенные для непрерывной диагностики состояния установки. Возможно создание полностью автоматизированных систем с микропроцессорным управлением и использованием автоматической запорно-регулирующей арматуры.

Так как стоимость мембранных элементов может составлять более половины стоимости всей установки, необходимо максимально снизить нагрузку на элементы, что позволяет значительно продлить срок их службы. Все современные мембранные элементы очень чувствительны к наличию в воде железа, бактериологических загрязнений и сильных окислителей типа активного хлора, поэтому кроме обратноосмотической установки в составе водоподготовки предприятия необходима предварительная обработка воды, которая может включать в себя обезжелезивание, дехлорирование, умягчение, а также другие стадии обработки. При снижении требований к степени обессоливания получить воду с более высоким солесодержанием можно с помощью простого подмешивания исходной воды, что позволяет легко изменять вид сырьевого ресурса согласно производственной необходимости.

Использование обратноосмотического обессоливания позволяете минимально возможными затратами получать технологическую воду, пригодную для производства любых сортов ликероводочных изделий - от рядовых до элитных. Это - технология будущего, доступная уже сегодня.