Электродиализ

12.Метод электродиализа (электрохимический) надлежит применять при опреснении подземных и поверхностных вод с содержанием солей от 1500до 7000мг/л для получения воды с содержанием солей не ниже 500мг/л. При необходимости получения воды с меньшим солесодержанием после электродиализной установки следует предусматривать обессоливание воды ионным обменом. В отдельных случаях при обосновании электродиализ допускается применять для опреснения вод с содержанием солей до 10 000—15 000мг/л.

13.Вода, подаваемая на электродиализные опреснительные установки, должна содержать, не более: взвешенных веществ — 1,5мг/л; цветность —20°;перманганатную окисляемость — 5мг О/л; железа — 0,05мг/л; марганца — 0,05мг/л; боратов, считая по ВО₂ — 3мг/л; брома — 0,4мг/л.

Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.

Необходимость предварительного умягчения опресненной воды при общей жесткости более 20мг-экв/л должна обосновываться.

Опресненная электродиализом вода перед подачей ее в систему хозяйственно-питьевого водоснабжения должна быть дезодорирована на фильтрах, загруженных активным углем, и обеззаражена.

14.Выбор типа аппарата электродиализной установки следует производить по паспортным данным завода-изготовителя. При этом в зависимости от расхода опресненной воды и солесодержания исходной воды определяются число ступеней опреснения, количество параллельных аппаратов в каждой ступени, кратность рециркуляции и расход сбрасываемого рассола, а также напряжение и сила постоянного тока на аппаратах всех ступеней для выбора преобразователя тока.

Гидравлическим расчетом следует определять потери напора в камерах опреснения, системах распределения и сбора внутри аппаратов, подающих и отводящих трубопроводах диализата и рассола.

При расходе опресненной воды до 250—400м³/сут надлежит применять комплексные электродиализные опреснительные установки заводского изготовления, включающие электродиализные аппараты, проточно-рециркуляционные контуры диализата и рассола с баками и насосами, блок электропитания и блок контроля и автоматики.

15.Схему опреснения воды рекомендуется принимать прямоточную многоступенчатую с рециркуляцией рассола. В зависимости от солесодержания опресненной воды в схеме прямоточной многоступенчатой установки допускается предусматривать рециркуляцию диализата и емкость-смеситель диализата с исходной водой.

16.Число ступеней опресненияzпрямоточных установок надлежит определять расчетом

При этом

С_исх  С_оп, (4)

гдеС_исх —солесодержание исходной воды, мг-экв/л;

С_оп—солесодержание опресненной воды, мг-экв/л;

_с —коэффициент предельного снижения солесодержания диализата в каждой ступени опреснения, принимаемый

_с = (100 - S_c)/100, (5)

гдеS_с —солесъем за один проход опресняемой воды через аппарат, принимаемый по паспортным данным, %.

17.Количество параллельно работающих аппаратовN_ап в каждой ступени надлежит определять по формуле

N_ап = 26,8q(С_вх - С_вых)/i_рF_м_я, (6)

гдеq — производительность установки, м³/ч;

С_вх —концентрация диализата, входящего в аппарат каждой ступени (для первой ступени равная солесодержанию исходной воды), мг-экв/л;

С_вых —концентрация диализата, выходящего из аппарата той же ступени (для последней ступени равная солесодержанию опресненной воды), мг-экв/л;

i_p —рабочая плотность тока, А/см²;

F_м —рабочая (нетто) площадь каждой мембраны, см²;

 — коэффициент выхода по току, принимаемый для аппаратов с мембранами МА-40 и МК-40 равным 0,85;

n_я —количество ячеек в аппарате, принимаемое не более 200—250шт.

18.Рабочая плотность тока в аппаратах каждой ступени должна приниматься равной оптимальной плотности тока,определяемой технико-экономическим расчетом. При этом необходимо принимать величину рабочей плотности тока в аппаратах каждой ступени не более величины предельной плотности тока, определяемой по формуле

i_пред = С_дv'p'/K', (7)

где С_д —расчетное значение концентрации диализата в камере опреснения, определяемое из выражения

С_д = (С_вх - С_вых)/2,31g(С_вх/С_вых), (8)

где v’ —скорость в камере опреснения (средняя по свободному сечению), см/с;

К',p’ — коэффициенты, характеризующие деполяризационные свойства сепаратора-турбулизатора, используемого в аппарате рассматриваемого типа. Рабочие плотности тока по ступеням прямоточной многоступенчатой установки определяются по формуле

i_p1/i_p2 = i_p2/i_p3 = i_p3/i_p4 = … = 1/_c, (9)

где i_p1 — рабочая плотность тока на аппарате первой ступени;

i_p2,i_p3,i_p4и т.д. — рабочие плотности тока на аппаратах 2, 3, 4и других ступеней.

19.При определении напряжения на электродах аппаратов всех ступеней (для выбора типа преобразователя тока) надлежит учитывать: падение напряжения на электродной системе, падение напряжения в мембранном пакете за счет омического сопротивления (обратной величины электропроводности) растворов и мембран, суммарный мембранный потенциал с учетом концентрационной поляризации. Расчет должен производиться для заданной температуры растворов.

Величину удельной электропроводности æ_tдиализата и рассола надлежит определять по номограмме в зависимости от отношения содержания сульфатовSO₄^2-к общему количеству анионовA, температурыt_cи концентрации солейС_с (рисунок).

Пример.

Дано: С = 40мг-экв/л; []/A = 0,2;

t = 10°C.

Ответ: æ_t10³ =30 м^-1см^-1;

æ_t= 310^-3Ом^-1см^-1[SO₄]/А

(мг-экв/л)/(мг-экв/л)

20.Концентрация рассола на выходе из последней ступени не должна быть выше предельной концентрации, определяемой из условий невыпадения соединений сульфата кальция (произведение активных концентраций сульфатов и кальция в рассоле не должно превышать произведения растворимости сульфата кальция при температуре рассола в аппарате).

Расчетные концентрации рассола в каждой ступени определяются так же, как и концентрации диализата. Концентрации рассола на входе в аппарат и выходе из него, а также кратность рециркуляции рассола определяются на основе балансовых расчетов.

21.Борьба с отложениями солей на поверхности мембран со стороны рассольного тракта и в катодной камере должна предусматриваться переполюсовкой электродов с одновременным переключением трактов диализата рассола, а также подкислением рассола и католита.

Дозу кислоты необходимо принимать равной щелочности исходной воды.

Допускается при обосновании периодическая отмывка трактов с повышенными дозами кислоты.

22.Трубопроводы опреснительных установок должны приниматься из полиэтиленовых труб, арматура —футерованная полиэтиленом или эмалированная.

23.В каждом из трактов прямоточной установки должен предусматриваться контроль за расходами, температурой, солесодержанием и рН.

24.Для установок производительностью более 400м³/сут электросиловое оборудование и КИП надлежит монтировать в отдельном помещении, изолированном от помещения электродиализных аппаратов.

Приложение 9

Рекомендуемое