УДК 628.165 ББК 38.761.1 ISBN 978-5-7264-0669-5 2 © ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2012 Предисловие Использованные в работе методики расчета циркуляционнопорционных и прямоточных многоступенчатых опреснительных установок были разработаны в 70-х гг. <...> В учебном пособии приведены основные схемы электродиализных опреснительных установок, конструкции электродиализных аппаратов, материалы, применяемые для их изготовления и изложены методы расчета циркуляционно-порционных и прямоточных многоступенчатых опреснительных установок. <...> Дается расширенное относительно разработанных ВНИИ ВОДГЕО описание электромембранных процессов: электродеионизации, конверсии солей в кислоту и щелочь на аппаратах с биполярными мембранами, предельного концентрирования растворов солей на электродиализаторах с непроточными рассольными камерами. <...> Авторы 3 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ С — концентрация, мг-экв/л, г-экв/м3; н исх СС, — концентрация исходной воды, равная концентрации в начале цикла опреснения, мг-экв/л, г-экв/м3; к конце цикла опреснения, мг-экв/л, г-экв/м3; вх C , вых C , р рате любой ступени, мг-экв/л, г-экв/м3; р вых любой ступени, мг-экв/л, г-экв/м3; д С — концентрация опресненной воды, равная концентрации в C — концентрация диализата на входе и выходе в аппавх C — концентрация рассола на входе и выходе в аппарате С , рС — расчетные концентрации диализата и рассола на входе и выходе в аппарат, мг-экв/л, г-экв/м3; С — снижение концентрации на аппарате (установке), мгэкв/л, г-экв/м3; F — число Фарадея; F = 26,8 А-ч/г-экв; Q — производительность установки, м3/ч; q — циркуляционный расход, л/с; i — плотность тока, А/см2; i , , . z 1 2 3. i i i — расчетные плотности тока на аппаратах 1-й, 2-й, 3-й и z-й ступеней, А/см2; р тановки, А/см2; н р к i — расчетная плотность тока на аппарате циркуляционной усi ,,i i — плотности тока на аппарате циркуляционной установки в начале, середине и конце цикла опреснения, А/см2; опт i — оптимальная плотность тока, А/см2; η — коэффициент выхода по току, безразмерный <...>
Расчет,_проектирование_и_применение_электродиализных_(электромембранных)_установок_по_деминерализации_воды.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
А.Г. Первов, В.А. Чухин, А.В. Михайлин
РАСЧЕТ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ
И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНЫХ
(ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ) УСТАНОВОК
ПО ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по
образованию в области строительства в качестве учебного пособия
для подготовки магистров, обучающихся по программе
«Водоснабжение городов и промышленных предприятий
и сооружений» направления 270800 «Строительство»
(18.07.2012 г., № 102-15/724)
М о с к в а 2012
1
Стр.1
УДК 628.165
ББК 38.761.1
П 26
Рецензенты:
профессор, доктор технических наук О.Г. Примин,
заместитель генерального директора
по научным исследованиям ОАО «МосводоканалНИИпроект»;
кандидат технических наук Л.А. Квитка, доцент кафедры
сельскохозяйственного водоснабжения
Московского государственного университета природообустройства;
доктор технических наук Л.С. Алексеев, профессор кафедры
гидравлики и водохозяйственных сооружений
Российского государственного аграрного заочного университета
Первов, А.Г.
П 26 Расчет, проектирование и применение электродиализных (электромембранных)
установок по деминерализации воды : учебное пособие
/ А.Г. Первов, В.А. Чухин, А.В. Михайлин ; М-во образования и науки
Росс. Федерации, ФГБОУ ВПО «Моск. гос. строит. ун-т». — Москва :
МГСУ, 2012. — 87 с.
ISBN 978-5-7264-0669-5
Приведены рекомендации по использованию электродиализных и
электромембранных аппаратов и технологических схем на их основе для
опреснения и обессоливания воды. Дан анализ областей применения
электродиализа. Описаны свойства ионообменных мембран. Приведены
конструктивные особенности электродиализных аппаратов и их комплектующих:
электродов, прокладок, сепараторов-турбулизаторов. Дана
методика расчета электродиализаторов для опреснения воды с различным
солесодержанием. Приведены примеры расчета электродиализных
аппаратов.
Для студентов строительных учебных заведений, а также специалистов
по водоподготовке.
УДК 628.165
ББК 38.761.1
ISBN 978-5-7264-0669-5
2
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2012
Стр.2
О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие............................................................ .................................. .3
Условные обозначения .......................................... .................................. .4
1. Общие положения. Схемы электродиализных опреснительных
установок ................................................................. .................................. .7
1.1. Общие положения ...................................... .................................. .7
1.2. Схемы электродиализных опреснительных установок ............. .7
2. Устройство электродиализных аппаратов ....... .................................. 11
2.1. Общая характеристика электродиализных аппаратов ............... 11
2.2. Конструктивные элементы электродиализного аппарата ......... 15
3. Расчет электродиализных опреснительных установок ...................... 24
3.1. Теоретические основы процесса электродиализа ...................... 24
3.2. Определение основных рабочих характеристик
электродиализного аппарата ............................ .................................. 29
3.2.1. Определение оптимальной кратности
концентрирования рассола ......................... .................................. 29
3.2.2. Определение количества рабочих ячеек ............................. 31
3.2.3. Определение оптимальной плотности тока ....................... 31
3.2.4. Влияние концентрационной поляризации на процесс
электродиализа ............................................. .................................. 35
3.2.5. Гидравлические характеристики электродиализных
аппаратов ...................................................... .................................. 38
3.2.6. Предотвращение осадкообразования при
электродиализном опреснении ................... .................................. 39
4. Пример технологического расчета электродиализной
циркуляционной установки ................................... .................................. 42
5. Пример технологического расчета электродиализной
прямоточной установки ......................................... .................................. 50
85
Стр.85
6. Свойства ионообменных мембран и влияние на них
концентрационной поляризации ........................... .................................. 63
6.1. Селективность ионитовых мембран ......... .................................. 63
6.2. Технологические схемы подготовки воды
для электродиализных установок и мероприятия
по предотвращению осадкообразования ........ .................................. 67
6.3. Причины возникновения концентрационной поляризации
мембран .............................................................. .................................. 68
7. Примеры использования электромембранных методов
в технологии водоподготовки ............................... .................................. 71
7.1. Электродиализ растворов солей в аппаратах
с биполярными мембранами ............................ .................................. 71
7.2. Сущность процесса электродеионизации .................................. 72
7.3. Процесс предельного концентрирования растворов солей ....... 76
Библиографический список ................................... .................................. 80
Приложение 1. Характеристика электродиализного
аппарата ЭХО-5000-200 ................................... .................................. 81
Приложение 2. Характеристика электродиализного
аппарата ЭХО-2000-200 ................................... .................................. 83
86
Стр.86