Безреагентные методы уменьшения количества концентрата установок обратного осмоса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Из всех разработанных процессов обессоливания воды обратный осмос занимает лидирующее место – 69% объема мирового производства пресной воды приходится на установки обратного осмоса, одним из критериев эффективности которых является количество образующегося концентрата. В статье описаны некоторые современные баромембранные безреагентные методы уменьшения количества концентрата установок обратного осмоса, главным критерием отбора которых является опыт их промышленного применения. Рассмотрены такие процессы, как прямой осмос (forward osmosis), прямой осмос с поддержкой давления (pressure assisted forward osmosis), обратный осмос с осмотической поддержкой (osmotically assisted reverse osmosis), обратный осмос полупериодического действия (semi-batch reverse osmosis), обратный осмос с пульсирующим потоком (pulse flow reverse osmosis), приведен принцип их работы и результаты практического применения в промышленности или крупномасштабных пилотных испытаний.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Смирнов

Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: SmirnovAlAlex@mpei.ru
Россия, Красноказарменная, 14, Москва, 111250

В. Б. Смирнов

АО “Научно-производственная компания Медиана-Фильтр”

Email: Smirnov@mediana-filter.ru
Россия, Ткацкая ул., 1, Москва, 105318

Список литературы

  1. Jones E., Qadir M., van Vliet M.T.H., Smakhtin V., Kang S. The state of desalination and brine production: A global outlook // Sci. Total Environ. 2019. V. 657. P. 1343.
  2. McGinnis R.L., Elimelech M. Energy requirements of ammonia–carbon dioxide forward osmosis desalination // Desalination. 2007. V. 207. P. 370.
  3. Xu Y., Zhu Y., Chen Z., Zhu J., Chen G. A Comprehensive Review on Forward Osmosis Water Treatment: Recent Advances and Prospects of Membranes and Draw Solutes // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022. V. 19. P. 8215.
  4. Abounahia N., Ibrar I., Kazwini T., Altaee A., Samal A.K., Zaidi S.J., Hawari A.H. Desalination by the forward osmosis: Advancement and challenges // Sci. Total Environ. 2023. V. 886. P. 163901.
  5. FO plant completes 1-year of operation. Water Desalination Report: 2–3. 15 Nov 2010. URL: https://www.desalination.com/articles/fo-plant-completes-1-year-of-operation (дата обращения: 15.09.2024).
  6. Altaee A., Braytee A., Millar G.J., Naji O. Energy efficiency of hollow fibre membrane module in the forward osmosis seawater desalination process // J. Membr. Sci. 2019. V. 587. P. 117165.
  7. Forward Osmosis – A Brief Introduction. Water Today. 2017. URL: https://idadesal.org/wp-content/uploads/2018/11/140824-Nicoll-IDA-Whte-Paper-Forward-Osmosis-A-Brief-Introduction.pdf (дата обращения: 30.09.2024).
  8. Андрианов А.П., Янцен О.В., Ефремов Р.В. Прямой осмос сегодня: перспективы и ограничения // Мембраны и мембранные технологии. 2023. Т. 13. № 4. С. 312.
  9. Blandin G., Verliefde A., Tang C.Y., Childress A.E., Le-Clech P. Validation of assisted forward osmosis (AFO) process: impact of hydraulic pressure // Journal of membrane science. 2013. V. 447. P. 1.
  10. FilmTec™ Reverse Osmosis Membranes Technical Manual. URL: https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/water-solutions/public/documents/en/RO-NF-FilmTec-Manual-45-D01504-en.pdf (дата обращения: 04.10.2024).
  11. Toray sea water reverse osmosis membranes. URL: https://www.water.toray/products/ro/#sea-water (дата обращения: 30.09.2024).
  12. Toyobo MC membrane module for brine concentration. URL: https://www.toyobo-mc.jp/wordpress/wp-content/uploads/2023/10/TMC-Brochure_BC_2305.pdf (дата обращения: 07.10.2024).
  13. Innovative brine concentration using osmotically assisted reverse osmosis (OARO) process and advanced hollow fiber membrane. URL: http://worldwatersummit.in/presentation/2023/Day-1/Takahhito_nako.pdf (дата обращения: 15.10.2024).
  14. Ju J., Lee S., Kim Y., Cho H., Lee S. Theoretical and Experimental Analysis of Osmotically Assisted Reverse Osmosis for Minimum Liquid Discharge // Membranes. 2023. V. 13. P. 814.
  15. Пантелеев А.А., Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е., Сидоров А.Р., Смирнов В.Б. Высокоэффективные УОО с мембранными элементами рулонного типа // Новое в российской электроэнергетике. 2024. № 8. С. 15.
  16. Boyd М. Twenty-first century reverse osmosis disrupts traditional technology // World Water. 2019. V. 4. P. 26.
  17. Матусевич Л.Н. Кристаллизация из растворов в химической промышленности. М.: Химия, 1968. C. 304.
  18. Qian L., Guo-Rong X., Rasel D. Inorganic scaling in reverse osmosis (RO) desalination: Mechanisms, monitoring, and inhibition strategies // Desalination. 2019. V. 468. P. 114065.
  19. Elimelech M., Phillip W.A. The future of seawater desalination: energy, technology, and the environment // Science. 2011. V. 333. P. 712.
  20. Gal Z., Efraty A. CCD series no. 18: record low energy in closed-circuit desalination of ocean seawater with NanoH2O elements without ERD // Desalinаtion Water Treatment. 2015. V. 57. P. 9180.
  21. Jungbin K., Linyinxue D., Ho S., Kiho P. Current progress in semi-batch reverse osmosis for brackish water desalination // Desalination. 2024. V. 578 P. 117434.
  22. Liberman B. Three methods of forward osmosis cleaning for RO membranes // Desalination. 2018. V. 431. P. 22.
  23. Liberman B., Lior E., Greenberg G. Pulse Flow RO–The new RO technology for waste and brackish water applications // Desalination. 2020. V. 479. P. 114336.
  24. Смирнов А.А., Смирнов В.Б. Повышение эффективности двухступенчатых установок обратного осмоса // Новое в российской электроэнергетике. 2024. № 7. С. 24.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иллюстрация механизма прямого осмоса (а) и типичной схемы применения (б).

Скачать (440KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иллюстрация механизма прямого осмоса с приложением давления (pressure assisted forward osmosis, PAFO).

Скачать (295KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Иллюстрация механизма обратного осмоса (а) и обратного осмоса с осмотической поддержкой (б).

Скачать (256KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Этапы проведения процесса обратного осмоса полупериодического действия.

Скачать (316KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Потоки исходной воды, концентрата, пермеата и давление фильтрации в этапах работы установки обратного осмоса полупериодического действия.

Скачать (236KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Схема соединения мембранных аппаратов в установке обратного осмоса непрерывного действия (а) и в установке обратного осмоса с пульсирующим потоком (б).

Скачать (245KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Механизм очистки поверхности мембраны в установке обратного осмоса с пульсирующим потоком.

Скачать (326KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость индекса насыщения труднорастворимых веществ (LSI) в концентрате (а) и качество пермеата второй ступени обратного осмоса (б) от степени извлечения пермеата в установке обратного осмоса первой ступени при разном солесодержании исходной воды: р. Волхов (г. Великий Новгород) – 195.6 мг/л, р. Сочи (г. Сочи) – 490.6 мг/л, оз. Балхаш (г. Балхаш) – 1877.6 мг/л.

Скачать (299KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025