CC BY
36
in
ш
О -£=
О О
CD if
w S
СЧ 5
ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
УДК 628.16:62-278 DOI: 10.22227/1997-0935.2020.11.1556-1569
Выбор мембран и сервисных реагентов для мембранных установок, применяемых для обработки подземных вод
В.А. Головесов1, Г.Я. Рудакова2, А.Г. Первов1, Д.В. Спицов1
1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
(НИУ МГСУ); г. Москва, Россия; 2 Научный центр «Малотоннажная химия»; г. Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Описываются случаи применения метода обратного осмоса для очистки подземных вод с целью получения питьевой воды. Представлены технологии применения установок обратного осмоса, отмечены недостатки и проблемы, с которыми сталкиваются водоканалы, использующие установки обратного осмоса: импортные реагенты, высокие эксплуатационные затраты, низкая надежность, сброс концентрата. Изучены причины возникновения проблем. Цель работы — изучение эффективности действия ингибиторов в сочетании с использованием различных мембран, сокращение эксплуатационных расходов за счет снижения затрат на реагенты, сброс концентрата и потребление электроэнергии.
Материалы и методы. Проведены экспериментальные исследования эффективности ингибиторов в разных дозах для случаев применения разных мембран. Описана экспериментальная методика, позволяющая определить скорости образования осадка карбоната кальция в зависимости от значения коэффициента снижения объема исходной воды в установке. Для экономического сравнения использованы оценки затрат в зависимости от параметров установок: коэффициента снижения объема, рабочего давления, дозы ингибитора, типа мембран.
Результаты. Получены основные зависимости скоростей образования карбоната кальция, позволяющие определить расходы реагентов, концентрата и расхода электроэнергии. На примере двух составов подземной воды приведены составы очищенной воды с применением различных мембран и установлены требуемые соотношения объемов
о о
су су исходной воды и очищенной с применением различных мембран. Определены объемы эксплуатационных затрат. (Ч ° Выводы. Выявлено, что для снижения жесткости подземной воды эффективно применение нанофильтрационных - - мембран, что дает снижение эксплуатационных затрат, а также позволяет снизить скорость осадкообразования и ист- т- пользовать уменьшенные дозы ингибиторов. Несмотря на увеличение количества мембранных аппаратов, общее * ® значение эксплуатационных затрат установок снижается за счет уменьшения затрат на реагенты (ингибиторы и мо> 1Л ющие растворы), электроэнергию и сброс концентратов в канализацию. с и
щ к) КлючЕВыЕ слОВА: обратный осмос, нанофильтрация, ингибиторы осадкообразования, осадкообразование на
мембранах, утилизация концентрата установок обратного осмоса, удаление жесткости
с
5 ^ Благодарности: Авторы выражают благодарность Российскому фонду фундаментальных исследований за финан-
О и совую поддержку работы (гранты РФФИ № 19-08-00982А и 19-38-90078). •
ф ДлЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Головесов В.А., Рудакова Г.Я., Первов А.Г., Спицов Д.В. Выбор мембран и сервисных
.Е |5 реагентов для мембранных установок, применяемых для обработки подземных вод // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15.
£ о Вып. 11. С. 1556-1569. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.11.1556-1569 О Ф
Selection of membranes and reagents for membrane facilities operation
to treat ground water
- ig Vladimir A. Golovesov1, Galina Ya. Rudakova2, Alexei G. Pervov1, Dmitry V. Spitsov1
.E o 1 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);
St c Moscow, Russian Federation;
co 2 Scientific Center "Low-tonnage chemistry"; Moscow, Russian Federation
o E -
^ o
g ABSTRACT
2 Introduction. New techniques to operate reverse osmosis facilities are presented as well as problems and disadvantages
co are discussed that vodocanals face with, such as: imported chemicals, high operational costs, low reliability, concentrate
handling and disposal. Main reasons that cause problems are understood. Experiments are described that provide evaluation of reagents efficiencies and ways to significantly decrease concentrate flows and reduce operational costs. A newly
>
O centrate discharge costs. Goals — the investigation of antiscaling efficiencies together with use of membranes with different
O jj developed approach is presented that uses nanofiltration membranes and enables us to reduce chemical, energy and con-
^ a properties to reduce operational costs due to low chemical dosing, low pressure and energy consumption.
S £ Materials and methods. Experiments are conducted to evaluate inhibiting efficiencies using different antiscalant doses
¡E £ and different membranes. Experimental method is describe to calculate rates of calcium carbonate formation as a function
jj jj of coefficient K (Initial Volume Reduction coefficient) value. To provide economical comparison of different water treatment
ID > techniques, operational costs are evaluated depending on operational parameters, such as: coefficient K, working pressure
antiscalant dose values as well as membrane type used.
1556
© В.А. Головесов, Г.Я. Рудакова, А.Г. Первов, Д.В. Спицов, 2020 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
Results. Main relationships are obtained of calcium carbonate scaling rates that provide chemical consumption, concentrate flow rate and power consumption. Using two ground water compositions examples are calculated to predict product water composition for different membranes and of feed water and product water flows. Operational costs are calculated for both cases. Conclusions. To reduce hardness of the ground water nanofiltration membranes can be efficiently applied that ensures low operational costs of membrane facility. Application of nanofiltration membranes possess lower scaling propensities and therefore enables us to use smaller doses of aniscalants added to feed water. Despite the increased amount of membrane elements required to furnish membrane facility, the total operational costs amount is lower due to lower chemical costs (an-tiscalants and cleaning agents), energy costs as well as payments for concentrate disposal.
KEYwoRDs: reverse osmosis, nanofiltration, antiscalants, scaling on membranes, reverse osmosis concentrates utilization, water softening.
Acknowledgements. The co-authors would like to express gratitude to the Russian Foundation for Basic Research for the financial support for this project (RFBR grants No. 19-08-00982A and 19-38-90078).
FoR CITATIoN: Golovesov V.A., Rudakova G.Ya., Pervov A.G., Spitsov D.V. The choice of membranes and reagents designated for membrane systems used to treat ground water. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2020; 15(11):1556-1569. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.11.1556-1569 (rus.).
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время для снабжения городов и поселений на территории Москвы и Подмосковья используют подземные воды. Традиционно для очистки подземных вод удаляли железо, далее происходили аэрация и последующее фильтрование [1, 2]. Но ряд скважин дает воду с повышенным содержанием не только железа, но и ионов жесткости. Применение реагентных или ионообменных методов умягчения воды требует высоких эксплуатационных затрат на реагенты [3-6]. Кроме того, системы ионообменного умягчения (натрий-катионирования) имеют высокоминерализованные стоки, что создает проблему их сброса [4]. Помимо содержания в подземных водах Подмосковья железа и ионов жесткости, на ряде подземных водозаборов встречаются повышенные содержания фторид-ионов, ионов аммония, нитрат-ионов, стронция, лития, мышьяка и даже бора [5]. С появлением и расширением использования метода обратного осмоса для опреснения воды, подготовки воды в промышленных целях стала очевидна эффективность его для улучшения качества подземных вод для питьевого водоснабжения [7, 8]. Метод обратного осмоса позволяет «универсально» задерживать из воды любые загрязнения в ионной форме: фториды, стронций, литий, аммоний. Поэтому за последние 10 лет установки обратного осмоса начинают применяться для обработки воды из скважин с высоким содержанием жесткости, стронция, фтора и других загрязнений, а также с повышенной минерализацией (величиной общего солесодержания выше 1000 мг/л). Опыт эксплуатации первых установок обратного осмоса водоканалами Московской области показал, что сотрудники водоканалов столкнулись с двумя основными трудностями: закупкой сервисных реагентов и большими затратами на сброс концентратов в систему городской канализации [5, 6, 8]. Поэтому для успешного решения вопросов водоснабжения подмосковных городов следует, в первую очередь, решить эти две задачи.
Основным реагентом, используемым при эксплуатации систем обратного осмоса, являются ин-
гибиторы образования осадков малорастворимых солей, главным образом, карбоната кальция [9, 10]. Проблему с закупками ингибиторов создало то обстоятельство, что они поставляются рядом фирм, в основном зарубежными, и под разными торговыми марками [5, 11, 12]. Служба эксплуатации мембранной установки, после того, как запас поставленных ингибирующих веществ закончился, обычно объявляет тендерную закупку реагента именно этой мо- ^ п дели и этой торговой марки, что часто оказывается ш о сложным, так как фирмы, зарегистрировавшие свои П н торговые марки, «пропадают». В силу недостатка к знаний и опыта водоканалы часто стоят перед вы- ® д бором, какой химикат закупить, и есть ли риск, что И ^ он окажется менее эффективным, чем предыдущий. 2 У Обычно, с течением времени (к концу второго О со года эксплуатации) показатели работы установки Ц ^ начинают ухудшаться, что связывают с неэффек- ^ 9 тивным ингибитором другой торговой марки. Эти и — вопросы требуют разъяснения. В предыдущих пу- а § бликациях нами описывались основные виды при- о (( меняемых ингибиторов и результаты определения о 5 их эффективности [12-15]. Был сделан вывод, ^ 2 что эффективность зависит не от торговой марки, С с а от класса, к которому принадлежит ингибитор. О 2 Наиболее эффективными являются ингибиторы, 2 0 принадлежащие к классу фосфонатов [5, 15]. Более 2 6 эффективный из ингибиторов, выпускаемых отече- С ® ственными производителями, — ингибитор марки «Аминат-К» [5, 15, 16], принадлежащий к классу о 1 фосфонатов и представляющий собой смесь на- 2 ф триевых солей фосфоновых кислот. Как показыва- * 2 ют результаты проведенных исследований [15, 16] 1 ° и сравнительных испытаний образцов ингибито- ^ 1 ров наиболее известных марок и принадлежащих * 01 в основном к классам фосфонатов и акрилатов, . В эффективность в снижении скоростей образования ¡д П на мембранах кристаллических осадков карбона- с о та кальция отличается на 10-15 % [5]. Это значит, 0 1 что период эксплуатации до проведения химиче- о*.:4 ских промывок также отличается на 10-15 %. По- 0 0 этому проблему представляет не тип ингибиторов, 0 0 а умение эксплуатировать установку, своевремен-
1557
но производя сервисные мероприятия [1, 3, 5], что дает возможность контролировать рост отложений на мембранах. Для контроля над количеством отложений следует не искать новый ингибитор, а совершенствовать технологическую схему с целью повышения эффективности работы, снижения эксплуатационных расходов и расходов концентратов.
В настоящее время используется схема с применением мембран обратного осмоса, что и является причиной всех проблем, связанных с высокими значениями эксплуатационных расходов и расходов концентратов.
В табл. 1 и 2 представлены примеры составов воды, отобранной из различных скважин г. Видное. Как видно из табл. 1, вода имеет высокое значение общей жесткости — 12 мг-экв/л, концентрация железа составляет 0,5-1,0 мг/л.
Традиционно поставщики установок поступают так: вода проходит обезжелезивание по «классической» схеме (с аэрацией и фильтрованием), после чего поступает на установку обратного осмоса (рис. 1), где разделяется на фильтрат и концентрат.
Как видно из табл. 1, при очистке воды с применением мембран обратного осмоса получается фильтрат с величиной общего солесодержания 15-20 мг/л и жесткости 0,05-0,1 мг/л. Если смешать фильтрат с исходной водой, прошедшей обезжелезивание в соотношении 1:1, то получится вода с величиной общего солесодержания 300 мг/л и значением общей жесткости 6,1 мг-экв/л (табл. 1).
Именно по этому принципу проектируются и работают системы обратного осмоса очистки подземных вод для целей питьевого водоснабжения [1, 7, 8, 15]. В зависимости от концентраций содержащихся в воде других загрязнений (фторидов, ионов аммония и др.) и эффективности их задержания обратноосмотическими мембранами может изменяться соотношение потоков исходной обезже-лезенной воды и фильтрата установки обратного осмоса при их смешивании. В табл. 2 приведены химический состав одной из скважин г. Видное с «неблагоприятным» составом воды и составы воды после их обработки с применением мембран.
о о
N N О О N N
К ш U 3
> (Л
с и m in
in щ
il <D ф
О g
Табл. 1. Состав воды из скважины г. Видное и качество пермеата
Table 1. Chemical composition of groundwater (Vidnoe town) and permeate quality
Показатели Ingredients and properties
о G
й «
,2 <Ö §
CS <u « H о u
« s
s $
S
u Рч
о
О
<U a
ft u
с
S pi
w
s о
SO
о й Ei
5 . s
И и
ч
« о 8 и
сл
О ^ S
> U
s тз <s g
и ,1) ts
U
1:1
1:2
ê «
к $ ^ «
GU t ^ *
<ц © _
I и 2
W г. W Я
s £ s « -
CS U
& Is
u ft
1:1
2:1
ö о
Is О
3 4
Д
о
: 1-el
S jS
Ж _ , мг-экв/л
общ.'
Hardness ., milligramgeneral' °
equivalents per liter
10,5
0,5
5,5
7,0
3,5
7,0
5,9
1,5-7,0
Ca2+, мг-экв/л
Ca2+, milligram-equivalents per liter
7,0
0,35
3,6
4,7
2,3
4,7
3,9
со
CO
.E о CL О
с
Ю о
S g
о Е
fe ° СП ^
V-
Z £ £
сл °
г
iE 3s
О (0
Mg2+, мг-экв/л
Mg2+ milligram-equivalents per liter
3,5
0,18
1,9
2,3
1,2
2,3
2,0
Na++K+, мг-экв/л Na++K+,milligram-equivalents per liter
2,5
0,2
1,35
2,0
0,8
1,65
2,21
Cl-, мг-экв/л
Cl-, milligram-equivalents per liter
2,5
0,3
1,1
2,1
0,8
1,65
2,9
350 мг/л / mg/l
SO42-, мг-экв/л
SO42-, milligram-equivalents per liter
3,0
0,05
1,52
2,45
0,3
1,65
2,6
500 мг/л / mg/l
HCO3-, мг-экв/л
HCO3-, milligram-equivalents per liter
7,5
0,35
3,92
5,7
2,5
5,0
6,7
Fe2+, мг/л / Fe2+, mg/l
1,4 / 0,1
0,01
0,05
0,01
0,05
0,16
0,3
F-, мг/л / F-, mg/l
1,6
0,1
0,85
1,24
0,6
1,1
1,4
Общее солесодержание, мг/л Total salt content, mg/l
740
53
399
520
280
510
430
1000
1558
0
Рис. 1. Технологическая схема применения установок обратного осмоса для очистки подземных вод: 1 — аэратор;
2 — насос; 3 — механический фильтр; 4 — резервуар очищенной воды; 5 — рабочий насос высокого давления; 6 — установка обратного осмоса; 7 — регулирующий вентиль
Fig. 1. A flow diagram of a groundwater treatment system using reverse osmosis: 1 — aeration column; 2 — booster pump;
3 — sand filter; 4 — pure water tank; 5 — feed pump; 6 — reverse osmosis system; 7 — pressure regulation valve
Табл. 2. Состав воды из скважины, содержащей литий (г. Видное), и качество пермеата Table 2. Composition of groundwater having high Lithium content (Vidnoe town) and permeate quality
Показатели Ingredients and properties Исходная вода / Вода после обезжелезивания Feed water / Water subjected to de-ironing Пермеат ОО RO permeate После смешения пермеат ОО : исходная вода RO permeate after blending : feed water Пермеат НФ NF permeate Норматив СанПиН 2.1.4.1074-01 Sanitary rules and regulations standard 2.1.4.1074-01
1:1 2:1
Ж _ , мг-экв/л общ.' Hardness ,, milligram-equivalents per liter general' ° 1 r 7,0 0,5 3,68 2,53 2,4 1,5-7,0
Ca2+, мг-экв/л Ca2+, milligram-equivalents per liter 4,8 — — — — —
Mg2+, мг-экв/л Mg2+ milligram-equivalents per liter 2,20 — — — — —
Na++K+, мг-экв/л Na++K+, milligram-equivalents per liter 0,62 0,1 1,36 0,27 0,2 —
Cl-, мг-экв/л Cl-, milligram-equivalents per liter 0,2 0,03 1,12 0,85 0,1 350 мг/л
SO42-, мг-экв/л SO42-, milligram-equivalents per liter 0,6 0,01 0,3 0,21 0,07 500 мг/л
HCO3-, мг-экв/л HCO3-, milligram-equivalents per liter 7,1 0,33 3,68 2,6 2,4 —
Fe2+, мг/л Fe2+, mg/l 0,48 / 0,1 0,01 0,05 0,08 0 0,3
NH4+, мг/л NH4+, mg/l 0,03 — 0,01 0,01 0 0,50
Li, мг/л Li, mg/l 0,051 0,006 0,03 0,02 0,023 0,03
Общее солесодержание, мг/л Total salt content, mg/l 637 32 330 343 220 —
< П
iH
о
M
с
о
со
y ->■
J CD
u -
^ I
n °
S 3
o S
o7
о n
СО со
n S 0
SS66
r 6
• )
iî
i 5 л ' 01 П ■ т
s У С О (D Ж
Ы Ы О о 10 10 о о
1559
о о
сч N
о о
N N
к ш
U 3
> (Л
с и to in
U> щ
il <u ф
О ё
Проблему создают опасность образования на мембранах кристаллических осадков карбоната кальция и быстрая потеря мембранами величины их начальной производительности при обработке вод с высоким содержанием ионов кальция. В связи с высоким содержанием ионов кальция значения величины выхода фильтрата установок при обработке подземных вод (отношение расхода фильтрата к расходу обрабатываемой воды) не превышают 0,65-0,75. Увеличение выхода фильтрата ведет к повышению пересыщения по карбонату кальция в концентрате и повышению скорости осадкообразования [8]. Необходимой частью технологии является дозирование ингибиторов в исходную воду для предотвращения осадкообразования. Но полного предотвращения, как показывает опыт проведенных исследований [11], не удается добиться ни с каким видом ингибитора. В результате исследований и опыта эксплуатации установлено [12], что наиболее эффективно и рационально применять нано-фильтрационные мембраны, которые специально были разработаны для целей питьевого водоснабжения. В табл. 1 и 2 показаны составы фильтратов в зависимости от величин выхода фильтрата. Как видно, даже при высоких значениях выхода фильтрата удается получить воду питьевого качества. Однако применение нанофильтрационных мембран пока встречается «в штыки» водоканалами, поскольку при принятой сейчас схеме (рис. 1) происходит экономия мембран (благодаря смешению мембраны обеспечивают только половину выбранной производительности). В случае необходимости удаления аммония или лития, они плохо удаляются нанофильтрационными мембранами (табл. 2). Та-
кой подход не учитывает, что годовые затраты по замене мембран часто оказываются ниже, чем затраты на электроэнергию и реагенты, а также на сброс концентрата в канализацию [4, 5]. Как неоднократно сообщалось в публикациях, применение на-нофильтрационных мембран позволяет сократить расходы на предотвращение осадкообразования и увеличить значения выхода фильтрата установок, что дает возможность существенно сократить эксплуатационные затраты и повысить надежность работы мембранных установок в системах питьевого водоснабжения [5].
В настоящей работе предпринят шаг еще раз продемонстрировать экспериментально преимущество нанофильтрационных мембран в снижении опасности осадкообразования, и полученные в результате экспериментов данные для определения эксплуатационных затрат в случае применения об-ратноосмотических и нанофильтрационных мембран [1, 5]. На рис. 2 приведена разработанная авторами схема обработки подземных вод с применением нанофильтрационных мембран, позволяющая радикально сократить расходы концентрата [4, 5]. Отличительная черта технологии сокращения расхода концентрата — использование второй ступени обработки концентрата, использующей нано-фильтрационные мембраны с низкой величиной селективности (рис. 2). Благодаря низкому значению селективности мембран на второй ступени процессы осадкообразования в мембранах второй ступени идут замедленно [5]. При этом пермеат мембранных аппаратов второй ступени, имеющий низкое качество и по своему составу приближающийся к составу исходной воды, направляется на вход в установку.
от от
.Е о cl"
^ с Ю о
8 « о Е
fe ° СП ^ т-
Z £ £
ОТ °
■S г
il
О (0
Рис. 2. Технологическая схема очистки подземных вод с применением метода нанофильтрации с блоком для сокращения расхода концентрата: 1 — аэратор; 2 — насос; 3 — механический фильтр; 4 — рабочий насос высокого давления; 5 — установка нанофильтрации; 6 — регулирующий вентиль; 7 — мембранный блок сокращения расхода концентрата
Fig. 2. A flow diagram of ground water treatment using the nanofiltration method and the concentrate flow reduction unit: 1 — aeration column; 2 — booster pump; 3 — sand filter; 4 — feed pump; 5 — nanofiltration unit; 6 — pressure regulation valve; 7 — concentrate flow reduction unit
1560
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Цель проведения экспериментов — сравнение эффективности двух наиболее распространенных в отечественной практике ингибиторов: отечественного ингибитора Аминат-К (Траверс, Москва) и импортного ингибитора №1со-191. Испытания проводились с применением различных доз ингибиторов, которые составляли 5, 3 и 1 мг/л по сухому веществу. Также испытания ингибиторов осуществлялись при обработке воды как с использованием обратноосмотических, так и нанофильтрационных мембран. Эксперименты проводились на воде московского водопровода. Использовались рулонные элементы стандарта 1812 с обратноосмотически-ми мембранами BLN и нанофильтрационными мембранами 70 ЫБ производства компании CSM (Корея). Определение концентраций иона кальция производилось трилонометрическим титрованием; величины общего солесодержания — кондуктоме-трическим методом с помощью портативного TDS-метра. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 3.
Исходная вода в количестве 20 или 10 л помещалась в бак исходной воды 1, откуда насосом 2 подавалась в мембранный аппарат 3. В мембранном аппарате вода разделялась на фильтрат и концентрат. Концентрат возвращался обратно в бак 1, а пермеат (очищенная вода, фильтрат мембранного аппарата) собирался в баке сбора фильтрата 4. По мере нако-
пления очищенной воды в баке 4 объем исходной воды в баке 1 постоянно уменьшался, а значения концентраций растворенных в исходной воде солей постоянно увеличивались. Из баков 1 и 4 регулярно отбирались пробы воды для определения в них величины общего солесодержания и концентраций кальция при различных значениях объемов исходной воды в баке 1: 20, 10, 5, 4 и 2 л. Отношение объема исходной воды, поступающего в установку V, к объему концентрата V в баке 1 в процессе работы установки называется коэффициентом снижения объема исходной воды К. Значение коэффициента снижения объема К является основной характеристикой работы мембранных установок, позволяющей определить соотношение потоков пермеата и концентрата. Величина К связана с еще одной характеристикой мембранных установок — выходом фильтрата (отношением расхода фильтрата Vф к расходу исходной воды V) — соотношением: К = 1/1 - Vф/Vи. На рис. 4 и 5, а представлены графики полученных зависимостей значений концентраций кальция в концентрате и пермеате от значения коэффициента снижения объема К. Количество осадка карбоната кальция М, которое образовалось в мембранном аппарате в процессе эксперимента, определялось на основе массового баланса [5]:
М = V, [Са]и - ^ [Са]ф,
где [Са]и и [Са]ф — концентрации кальция, соответственно, в исходной воде и пермеате. Поскольку се-
< п
iH G Г
S 2
Рис. 3. Схема экспериментальной установки очистки воды с нанофильтрационными и обратноосмотическими мембранами: 1 — бак исходной воды; 2 — рабочий насос; 3 — рулонный мембранный элемент в корпусе; 4 — бак сбора фильтрата; 5 — теплообменник; 6 — манометр; 7 — ротаметр исходной воды; 8 — ротаметр фильтрата;
9 — ротаметр концентрата; 10 — регулирующий вентиль на байпасе насоса; 11 — регулирующий вентиль на линии исходной воды; 12 — регулирующий вентиль на линии концентрата; 13 — регулирующий вентиль на линии охлаждающей воды; 14 — пробоотборники
Fig. 3. A flow diagram of an experimental unit equipped with reverse osmosis and nanofiltration membranes: 1 — feed water tank; 2 — feed pump; 3 — spiral wound membrane module in a pressure vessel; 4 — treated water tank; 5 — heat exchanger; 6 — pressure gauge; 7 — feed water flow meter; 8 — treated water flow meter; 9 — concentrate flow meter;
10 — bypass flow regulation valve; 11 — feed water flow regulation valve; 12 — concentrate flow regulation valve; 13 — cooling water regulation valve; 14 — sampler
0 сл
n со
1 s
У ->■
J to
u -
^ I
n °
S> 3
0 s
01 n
Q.
co co
n S 0
r 6 c О
• )
Г
® ! л ' 01 П ■ т
s У с о
<D Ж
ы ы о о 10 10 о о
1561
лективность нанофильтрационных мембран по иону кальция ниже, чем обратноосмотических мембран, количество накапливаемых на нанофильтрацион-ных мембранах (рис. 4, Ь) в процессе эксперимента значительно больше, чем на обратноосмотических мембранах (рис. 5, Ь). Для определения скоростей роста осадка карбоната кальция на мембранах построены зависимости количества осадка от времени эксперимента (рис. 4 и 5, с). Определение скоростей роста осадка на мембранах производится в соответствии с разработанной авторами методикой [15] и состоит в расчете значений тангенсов углов наклонов кривых зависимостей количества осадка М от времени Т в различных точках (рис. 4 и 5, с[).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
На рис. 4 представлены результаты экспериментов и обработки экспериментальных данных
при сравнении эффективности снижения скоростей роста осадка карбоната кальция при обработке воды с применением мембран BLN. Как видно, ингибитор Аминат-К ни в чем не уступает Nalco 191.
Серьезное преимущество дает использование нанофильтрационных мембран. При этом уменьшается скорость осадкообразования и можно уменьшить дозы ингибиторов.
На рис. 5 показаны скорости роста осадка карбоната кальция при использовании мембран 70NE при дозах ингибитора Аминат-К 5,3 и 1 мг/л.
Очевидно, что скорости образования осадка меняются незначительно. При этом эффективность снижения осадков та же, что и при использовании ингибитора Nalco 191.
На рис. 6 представлены результирующие кривые, демонстрирующие преимущество описываемой технологии.
о о
N N О О N N
К ш U 3
> (Л
с и to in
in щ
il <D ф
О g
ОТ
от
.Е о OL О
^ с Ю о
8 « о Е
fe ° СП ^
V-
Z £ £
ОТ °
■S г
iE 3s
О (О
c d
Рис. 4. Сравнение эффективности действия ингибиторов Аминат-К и Nalco-191 при обработке воды с применением нанофильтрационных мембран: 1 — без добавления ингибиторов; 2 — дозы ингибиторов 1 мг/л; 3 — дозы ингибиторов 5 мг/л; а — зависимость концентраций кальция в исходной воде и пермеате от величины K; b — зависимость количества образовавшегося осадка М от величины K; c — зависимость количества образовавшегося осадка М от времени эксперимента Т; d — зависимость скорости роста осадка от величины K Fig. 4. Water treatment efficiency of Aminat-K and Nalco-191 inhibitors with nanofiltration membranes applied: 1 — no inhibitors added; 2 — 1 mg/l of inhibitor added; 3 — 5 mg/l of inhibitor added; a — ratio of calcium concentration in the feed water and in the permeate to the value of coefficient K; b — ratio of sediment M amount to the value of K; c — ratio of sediment M amount to experiment time T; d —ratio of sedimentation velocity to K value
1562
c d
Рис. 5. Сравнение эффективности действия ингибиторов Аминат-К и Nalco-191 при обработке воды с применением низконапорных обратноосмотических мембран: 1 — без добавления ингибиторов; 2 — дозы ингибиторов 1 мг/л; 3 — дозы ингибиторов 5 мг/л; а — зависимость концентраций кальция в исходной воде и пермеате от величины K; b — зависимость количества образовавшегося осадка М от величины K; c — зависимость количества образовавшегося осадка М от времени эксперимента Т; d — зависимость скорости роста осадка от величины К Fig. 5. Compared efficiency of Aminat-K and Nalco-191 inhibitors in the course of water treatment using low pressure reverse osmosis membranes: 1 — no inhibitor added; 2 — inhibitor dose 1 mg/l; 3 — inhibitor dose 5 mg/l; a —ratio of calcium concentration in the feed water and the permeate to the K value; b — ratio of amount of sediment M to the K value; c — ratio of amount of sediment M to experiment time T; d — ratio of sedimentation velocity to the K value
Рис. 6. Сравнение скоростей осадкообразования в нанофильтрационных и обратноосмотических мембранных аппаратах. Зависимости скоростей образования карбоната кальция от величины K: 1 — обратноосмотические мембраны, доза Амината-К — 5 мг/л; 2 — нанофильтрационные мембраны, доза Амината-К — 1 мг/л; 3 — нанофильтрационные мембраны, водопроводная вода без добавления ингибитора
Fig. 6. Comparison of sedimentation velocities inside nanofiltration and reverse osmosis units. Ratios of calcium carbonate sedimentation rates on the K value: 1 — reverse osmosis membranes, if Aminat-K dose is 5 mg/l; 2 — nanofiltration membranes, Aminat-K dose is 1 mg/l; 3 — nanofiltration membranes, no inhibitor added
< П
i H G Г
S 2
о n
l s
y ->■ J to
u I I
n
s3
0 S
01 n
Q.
co co
n S 0
r 6 о О
• ) Г
л '
(Л П ■
s у с о <D X
10 10 о о 10 10 о о
1563
Кривая 1 — это зависимость скорости осадкообразования в присутствии ингибитора при рекомендуемой дозе 5 мг/л. Величина К изменяется от 1 до 6 (что соответствует величине выхода фильтрата 0,84). Кривая 2 — зависимость скоростей образования осадка при использовании ингибитора Аминат-К (доза 1 мг/л) и мембран 70 ЫБ. При этом величина К изменялась от 1 до 9. И скорость образования при значении К = 9 меньше, чем при К = 4 в случае использования обратноосмотических мембран. Это дает существенные экономические преимущества — экономию эксплуатационных затрат за счет сокращения расхода электроэнергии, расхода концентрата, затрат на реагенты (ингибитор и моющие растворы).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
Для использования результатов проведено изучение влияния скорости осадкообразования на формирование эксплуатационных затрат. Сравнение проводилось с технологией получения фильтрата обратного осмоса и смешения его с исходной 0 0 водой, прошедшей обезжелезивание. Для каждого 2 § случая определялись: качество фильтрата при ве-^личине выхода фильтрата, количество мембран, т- т- количество ингибитора и моющих реагентов. Для 15 ® двух случаев применения мембранных технологий с 8 для очистки подземных вод из водозабора г. Видное Ш к) (табл. 1 и 2) нами приведены расчеты эксплуатаци-к) щ онных затрат (табл. 3 и 4). Для сравнения показан ^ Е ставший «традиционным» подход, применяемый |2 о Мосводоканалом при использовании мембран об-д . ратного осмоса, и новый предлагаемый подход, Е § основанный на применении нанофильтрационных О ф мембран и сниженных расходах реагентов (инги-о биторов и моющих растворов). При использовании
с§ < обратноосмотических мембран для снижения вели-1 ~о
§ § чины общей жесткости воды (табл. 1) традиционно сЗ § применяется обработка половины всей воды мето-ся "§ дом обратного осмоса с получением воды с вели— ю чиной жесткости не выше 5,1 мг-экв/л, после чего
с с
■Е= <2 пермеат установки обратного осмоса смешивается
^ § с исходной водой, прошедшей обезжелезивание,
8 я в соотношении 1:1 (табл. 1). В табл. 3 представлены о Е
^ ^ расходы воды и затраты на электроэнергию, реаген-
^ ты и замену мембран при осуществлении разных
^ £ схем установок производительностью 100 м3 в час
22 ^ по чистой воде. Так, при смешении 50 м3 пермеата
>, * и 50 м3 исходной воды общий объем обрабатывае-
о
1_ М мой воды будет выше за счет наличия концентра-
^ ЕЕ та, расход которого в зависимости от выбранного
| я£ соотношения расхода пермеата к расходу исход-
¡3 -ц ной воды (выхода фильтрата) будет составлять 125
щ ¡§ и 116 м3/ч (для величин выхода фильтрата соответственно 0,66 и 0,75 (табл. 3)). От выбранной вели-
чины выхода фильтрата меняется расход электроэнергии на обработку расходов 75 и 66 м3/ч воды методом обратного осмоса и эксплуатационные затраты на реагенты. Если при уменьшении расхода концентрата расход ингибитора несколько уменьшается (ингибитор дозируется в количестве 5 г в час на один кубический метр исходной воды), то расход моющих реагентов увеличивается с уменьшением расхода концентрата (с ростом величины коэффициента снижения объема К, как видно из рис. 4-6). В табл. 3 представлены годовые затраты на электроэнергию, ингибитор, моющие растворы и замену мембранных элементов, замена которых производится один раз в 5 лет. В случае применения для умягчения воды (табл. 1) нанофильтрационных мембран, очищенная вода с величиной жесткости 2,5-3 мг-экв/л может смешиваться с исходной водой в соотношении 0,25:0,75. При этом расход концентрата установки нанофильтрации составляет 0,05-0,1 от общего количества поступающей на мембранную установку исходной воды. Общее количество воды, поступающей на установку нанофильтра-ции, будет составлять 80 м3/ч (табл. 3). Нанофильтра-ционные мембраны работают при давлении 1,0 МПа, что дает существенное снижение величины затрат на электроэнергию по сравнению с мембранами обратного осмоса, эксплуатация которых ведется при давлении 1,6 Бар (табл. 3). Как было показано выше (рис. 3-5), применение нанофильтрационных мембран позволяет значительно снизить интенсивность осадкообразования на мембранах и благодаря этому сократить расходы на ингибитор и моющие растворы. Доза ингибитора в случае использования нано-фильтрационных мембран выбрана 1 г/м3 исходной воды, а частота проведения химических промывок снижена в 3 раза по сравнению с применением об-ратноосмотических мембран. Как видно из табл. 3, затраты на электроэнергию и реагенты значительно превышают затраты на приобретение и замену мембранных элементов. В случае применения нано-фильтрационных мембран обработке на мембранной установке подлежит больший объем воды, но затраты на замену мембран при этом оказываются ниже затрат на электроэнергию и реагенты.
Установки нанофильтрации позволяют достичь более высоких значений выхода фильтрата и коэффициента К (рис. 3-5) за счет низкой скорости осадкообразования. Как было показано (рис. 2), для достижения высоких значений величин К используется дополнительная мембранная ступень обработки и сокращения расхода концентрата. Расчеты, представленные в табл. 3 и 4, сделаны с учетом общего количества мембран, используемых в нано-фильтрационной мембранной установке.
В случае, если расходы на сброс концентрата в горканализацию учитываются в затратах, уве-
1564
Табл. 3. Определение эксплуатационных затрат установки очистки воды (удаление жесткости и фтора) из скважины г. Видное (табл. 1), производительность 100 м3/ч Table 3. Hie cost of operation of a groundwater treatment system (water softening and defluorination) in Vidnoye (Table 1) at 100 m3/h capacity
Показатели Parameters Обратный осмос / RO Нано фильтрация / NF
Смешение: (пермеат: исходная вода) 1: 1 /Mix: (penneate: feed water 1:1 Смешение: (пермеат: исходная вода) 1:2/Mix: (penneate: feed water 1:2 Смешение: (пермеат: исходная вода) 1: 1 /Mix: (penneate : feed water 1:1 Смешение: (пермеат: исходная вода) 1: 1 /Mix: (penneate : feed water 1:1
оф/о = 0,33 (K= з)/о/а = о.зз (к= з) 0ф/0 = 0,08 (К = 12) / OJOi = 0.08 (К = 12)
Общий расход, м3/ч / Total consumption rate, m3/h 125 110 105 116
Расход пермеата, м3/ч / Penneate consumption rate, m3/h 50 33 50 66
Расход, подаваемый на мембранную установку, м3/ч Consumption by the membrane system, m3/h 75 44 55 72,6
Расход концентрата, м3/ч / Concentrate consumption rate, m3/h 25 11 5 6,6
Удельный расход электроэнергии, кВт ч/м3 Per-unit electric energy consumption rate, kWh/m3 1,0 1,0 0,7 0,7
Годовые затраты на электроэнергию, руб. Annual electric energy expenses, RR 2 600 000 1 540 000 1 350 000 1 560 000
Количество мембранных модулей типа 8040 Number of membrane units type 8040 50 36 80 90
Годовые затраты на замену мембран, 1 раз в 5 лет, руб. Membrane replacement costs, incurred once in 5 years 350 000 252 000 560 000 630 000
Доза ингибитора Аминат-К, мг/л / Aminat-K inhibitor dose, mg/1 5 5 1 1
Годовое потребление ингибитора, т Annual inhibitor consumption, t 2,63 1,54 0,385 0,462
Годовые затраты на ингибитор, руб. Annual inhibitor-related expenses, RR 524 000 308 000 77 000 92 400
Расходы на одну промывку, кг / Годовые затраты, руб. Consumption per flushing session, kg / Annual costs, RR 400/140 000 288/100 000 320/120 000 360/130 000
Расходы на сброс в канализацию (10 руб./м3), руб. Cost of discharge into the sewage system (10 RR/m3) 1 750 000 735 000 350 000 482 000
Итого эксплуатационные затраты, руб. / Total operating expenses, RR 3 750 000 2 835 000 2 457 000 2 784 000
OZOZ 'l>l> anssi 'gi эшп|од • ajnpa^qoJVPUB uojpnjjsuoQ uo |ешпор A|L)juo|/\| • nSOIAI Ч!и*5ЭЛ OZOZ '11 мэЛшяя -gi, woi. (эицио) 0099"t70££ NSSI (juud) SC60-/66I. NSSI • AOJI/II иишээд
Вестник МГСУ • ISSN 1997-0935 (Print) ISSN 2304-6600 (Online) • Том 15. Выпуск 11, 2020 Vestnik MGSU • Monthly Journal on Construction and Architecture • Volume 15. Issue 11, 2020
Табл. 4. Определение эксплуатационных затрат установки очистки воды (удаление жесткости и лития) из скважины г. Видное (табл. 2), производительность 100 м3/ч
Table 4. Operating expenses incurred by the groundwater treatment system (water softening and lithium removal) at a water well in Vidnoye (Table 2), at the capacity of 100 cubic meters per hour
Показатели Parameters Обратный осмос / RO Нанофильтрация / NF
Смешение: (пермеат: исходная вода) 1:1 Mix: (permeate : feed water 1:1 Смешение: (пермеат: исходная вода) 1:2 Mix: (permeate : feed water 1:2 Без смешения. Весь пермеат поступает к потребителю No mixing. All permeate is supplied to consumers
О /Ои = 0,66/0,75 (Г =3/4) 0/0"= 0.66/0.75 (К= 3/4) О /Ои = 0,66/0,75 (Г =3/4) 0/0"= 0.66/0.75 (К= 3/4 ) 0/0„ = 0,92(i=12) О/О, = 0.92 (К =12)
Общий расход, м3/ч / Total consumption rate, m3/h 185/116 165/154 108
Расход пермеата, м3/ч / Permeate consumption rate, m3/h 50/50 66/66 100
Расход, подаваемый на мембранную установку, м3/ч Consumption by the membrane system, m3/h 75/66 99/88 105
Расход концентрата, м3/ч / Concentrate consumption rate, m3/h 25/16 33/22 8
Удельный расход электроэнергии, кВт ч/м3 Per-unit electric energy consumption rate, kWh/m3 1,0 1,0 0,5
Годовые затраты на электроэнергию, руб. Annual electric energy expenses, RR 2 600 000/2 310 000 3 500 000/3 150 000 2 120 000
Количество мембранных модулей типа 8040 Number of membrane units type 8040 50 66 120
Годовые затраты на замену мембран, руб. / Membrane replacement costs, RR 350 000 462 000 840 000
Доза ингибитора Аминат-К, мл/м3 / Aminat-K inhibitor dose, ml/m3 5 5 1
Годовой расход ингибитора, т / Annual inhibitor consumption, t 2,62 1,97 0,385
Годовые затраты на ингибитор, руб. / Annual inhibitor-related costs, RR 524 000 400 000 77 000
Расходы на промывку, количество на одну промывку, кг Consumption per flushing session, kg Годовые расходы, руб. Annual costs, RR 400/140 000 530/290 000 640/240 000
Годовые затраты на сброс концентрата (10 руб./м3), руб. Cost of discharge into the sewage system (10 RR/m3) 1 750 000/1 120 000 2 205 000/1 470 000 560 000
Эксплуатационные затраты / Operating expenses 4 734 000/4 494 000 5 832 000/5 772 000 3 837 000
Выбор мембран и сервисных реагентов для мембранных установок, лввв леса
, , С. 1556—1569
применяемых для обработки подземных вод
личение количества мембран оказывается экономически обоснованным, так как годовые затраты на сброс концентрата значительно превышают затраты на приобретение и замену дополнительного количества мембранных элементов [16]. Как видно из табл. 3 и 4, затраты на мембраны существенно ниже затрат на электроэнергию, ингибитор и оплату сброса в канализацию, поэтому применение нано-фильтрационных мембран в любом из приведенных случаев оказывается экономичнее. Что показывает, что это общее заблуждение многих разработчиков, применяющих метод обратного осмоса на объектах водоканалов.
ВЫВОДЫ
Применение нанофильтрационных мембран позволяет уменьшить интенсивность осадкообразования (предотвращение осадкообразования) и снизить расход концентрата без опасности осадкообразования.
Благодаря использованию нанофильтрацион-ных мембран можно снизить дозу ингибитора и, соответственно, затраты.
Даже при двукратном увеличении количества мембран очевидна экономия за счет концентрата, промывок и электроэнергии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Suratt W.B., Adrews D.R., Pujals V.J., Richards S.A. Design considerations for major membrane treatment facility for groundwater // Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production. 2000. Vol. 1. Pp. 61-70.
2. Salman M.A., Al-Nuwaibit G., Safar M., Al-Mesri A. Performance of physical treatment method and different commercial antiscalants to control scaling deposition in desalination plant // Desalination. 2015. Vol. 369. Pp. 18-25. DOI: 10.1016/j.desal.2015.04.023
3. Chaussemier M., Pourmohtasham E., Gelus D., Pécoul N., Perrot H., Lédion J. et al. State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling // Desalination. 2015. Vol. 356. Pp. 47-55. DOI: 10.1016/j. desal.2014.10.014
4. Turek M., Mitko K., Dydo P., Laskovska E., Jakobic-Kolon A. Prospects for high water recovery membrane desalination // Desalination. 2017. Vol. 401. Pp. 180-189. DOI: 10.1016/j.desal.2016.07.047
5. Френкель В.C., Первов А.Г., Андрианов А.П., Головесов В.А. Investigation of antiscalant dosing influence on scaling process in reverse osmosis facilities and membrane surface adsorption // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 6. С. 722-733. DOI: 10.22227/19970935.2019.6.722-733
6. Jamaly S., Darwish N.N., Ahmed I., Hasan S. W. A short review on reverse osmosis pretreatment technologies // Desalination. 2014. Vol. 354. Pp. 30-38. DOI: 10.1016/j.desal.2014.09.017
7. Goh P.S., Lau W.J., Othman M.H.D., Ismail A.F. Membrane fouling in desalination and its mitigation strategies // Desalination. 2018. Vol. 425. Pp. 130-155. DOI: 10.1016/j.desal.2017.10.018
8. Jiang S., Li Y., Ladewig B.P. A review of reverse osmosis membrane fouling and control strategies // Science of The Total Environment. 2017. Vol. 595. Pp. 567-583. DOI: 10.1016/j.scito-tenv.2017.03.235
9. Pramanik B.K., Gao Y., Fan L., Roddick F.A., Liu Z. Antiscaling effect of polyaspartic acid and its derivative for RO membranes used for saline wastewater and brackish water desalination // Desalination.
2017. Vol. 404. Pp. 224-229. DOI: 10.1016/j.de-sal.2016.11.019
10. Li X., Hasson D., Shemer H. Flow conditions < ^ affecting the induction period of CaSO4 scaling on RO S c membranes // Desalination. 2018. Vol. 431. Pp. 119- Ë i 125. DOI: 10.1016/j.desal.2017.08.014 g i
11. Zimmer K., Hater W., Icart A., Jaworski J., G Ë
s C
Kruse N., Braun G. The performance of polycarbox- c y
ylates as inhibitors for CaCO3 scaling in reverse os- M •
mosis plants // Desalination and Water Treatment. § n
2016. Vol. 57. Issue 48-49. Pp. 23162-23175. DOI: 1 1
r 9
10.1080/19443994.2015.1133874 o®
12. Shahid M.K., Choi Y.-G. The comparative 3 9 study for scale inhibition on surface of RO membranes O r in wastewater reclamation: CO2 purging versus three q i different antiscalants // Journal of Membrane Science. S r
2018. Vol. 546. Pp. 61-69. DOI: 10.1016/j.mems- o S
O W
ci.2017.09.087 O z
n ^
13. Li C., Guo X., Wang X., Fan S., Zhou Q., 3 0 Shao H. et al. Membrane fouling mitigation by coupling r 6 applied electric field in membrane system: Configura- ° 0 tion, mechanism and performance // Electrochimica e ° Acta. 2018. Vol. 287. Pp. 124-134. DOI: 10.1016/j. r n electacta.2018.06.150 1 )
14. ShahidM.K., Pyo M, Choi Y.-G. The opera- §! ' tion of reverse osmosis system with CO2 as a scale in- c | hibitor: A study on operational behavior and membrane | 5 morphology // Desalination. 2018. Vol. 426. Pp. 11-20. 5 ^ DOI: 10.1016/j.desal.2017.10.020 1 E
15. Pervov A., Andrianov A., Rudakova G., Pop-
r CO
ov K. A comparative study of some novel "green" and 1 1
traditional antiscalants efficiency for the reverse osmotic -- —
Black Sea water desalination // Desalination and Water 0 0
Treatment. 2017. Vol. 73. Pp. 11-21. DOI: 10.5004/ g g dwt.2017.20363
1567
16. Oshchepkov M., Kamagurov S., Tkachen-ko S., Ryabova А., Popov K. Insight into the mechanisms of scale inhibition: a case study of a task-spe-
Поступила в редакцию 13 ноября2020 г. Принята в доработанном виде 20 ноября 2020 г. Одобрена для публикации 23 ноября 2020 г.
cific fluorescent-tagged scale inhibitor location on gypsum crystals // ChemNanoMat. 2019. Vol. 5. Issue 5. Pp. 586-892. DOI: 10.1002/cnma.201800660
Об авторах: Владимир Алексеевич Головесов — аспирант кафедры водоснабжения и водоотведения; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129997, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 905028; golovesov.vova@mail.ru;
Галина Яковлевна Рудакова — ведущий специалист; Научный центр «Малотоннажная химия»; 107564, г. Москва, ул. Краснобогатырская, д. 42, стр. 1; РИНЦ ГО: 545557; info@nc-mtc.ru;
Алексей Германович Первов — доктор технических наук, профессор кафедры водоснабжения и водо-отведения; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129997, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 168126; ale-pervov@yandex.ru;
Дмитрий Владимирович Спицов — кандидат технических наук, исполняющий обязанности директора института Инженерно-экологического строительства и механизации; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129997, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 531559; spitsovdv@mgsu.ru.
REFERENCES
о о
N N О О N N
К ш U 3
> (Л
с и m in
in щ
il <D ф
О ё
ОТ
от
.Е о cl"
• с Ю о
s «
о Е с5 о
СП ^ т-
Z £ £
от °
£ w
Г
О (О
1. Suratt W.B., Adrews D.R., Pujals V.J., Richards S.A. Design considerations for major membrane treatment facility for groundwater. Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production. 2000; 1:61-70.
2. Salman M.A., Al-Nuwaibit G., Safar M., Al-Mesri A. Performance of physical treatment method and different commercial antiscalants to control scaling deposition in desalination plant. Desalination. 2015; 369:18-25. DOI: 10.1016/j.desal.2015.04.023
3. Chaussemier M., Pourmohtasham E., Gelus D., Pecoul N., Perrot H., Ledion J. et al. State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling. Desalination. 2015; 356:47-55. DOI: 10.1016/j.desal.2014.10.014
4. Turek M., Mitko K., Dydo P., Laskovska E., Jakobic-Kolon A. Prospects for high water recovery membrane desalination. Desalination. 2017; 401:180189. DOI: 10.1016/j.desal.2016.07.047
5. Frenkel V.S., Pervov A.G., Andrianov A.P., Golovesov V.A. Investigation of antiscalant dosing influence on scaling process in reverse osmosis facilities and membrane surface adsorption. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2019; 14(6):722733. DOI: 10.22227/19970935.2019.6.722-733
6. Jamaly S., Darwish N.N., Ahmed I., Hasan S.W. A short review on reverse osmosis pretreatment technologies. Desalination. 2014; 354:30-38. DOI: 10.1016/j. desal.2014.09.017
7. Goh P.S., Lau W.J., Othman M.H.D., Ismail A.F. Membrane fouling in desalination and its mitigation strategies. Desalination. 2018; 425:130-155. DOI: 10.1016/j.desal.2017.10.018
8. Jiang S., Li Y., Ladewig B.P. A review of reverse osmosis membrane fouling and control strategies. Science of The Total Environment. 2017; 595:567-583. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.03.235
9. Pramanik B.K., Gao Y., Fan L., Roddick F.A., Liu Z. Antiscaling effect of polyaspartic acid and its derivative for RO membranes used for saline wastewater and brackish water desalination. Desalination. 2017; 404:224-229. DOI: 10.1016/j.desal.2016.11.019
10. Li X., Hasson D., Shemer H. Flow conditions affecting the induction period of CaSO4 scaling on RO membranes. Desalination. 2018; 431:119-125. DOI: 10.1016/j.desal.2017.08.014
11. Zimmer K., Hater W., Icart A., Jaworski J., Kruse N., Braun G. The performance of polycarboxyl-ates as inhibitors for CaCO3 scaling in reverse osmosis plants. Desalination and Water Treatment. 2016; 57(48-49):23162-23175. DOI: 10.1080/19443994.2015.1133874
12. Shahid M.K., Choi Y.-G. The comparative study for scale inhibition on surface of RO membranes in wastewater reclamation: CO2 purging versus three different antiscalants. Journal of Membrane Science. 2018; 546:61-69. DOI: 10.1016/j.memsci.2017.09.087
13. Li C., Guo X., Wang X., Fan S., Zhou Q., Shao H. et al. Membrane fouling mitigation by coupling applied electric field in membrane system: Configuration, mechanism and performance. Electrochimica Acta. 2018; 287:124-134. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.06.150
14. Shahid M.K., Pyo M., Choi Y.-G. The operation of reverse osmosis system with CO2 as a scale inhibitor: A study on operational behavior and membrane morphology. Desalination. 2018; 426:11-20. DOI: 10.1016/j.desal.2017.10.020
1568
Выбор мембран и сервисных реагентов для мембранных установок, лввв леса
, , С. 1556—1569
применяемых для обработки подземных вод
15. Pervov A., Andrianov A., Rudakova G., 16. Oshchepkov M., Kamagurov S., Tkachenko S.,
Popov K. A comparative study of some novel "green" Ryabova А., Popov K. Insight into the mechanisms of
and traditional antiscalants efficiency for the reverse scale inhibition: A case study of a task-specific fluores-
osmotic Black Sea water desalination. Desalination cent-tagged scale inhibitor location on gypsum crystals.
and Water Treatment. 2017; 73:11-21. DOI: 10.5004/ ChemNanoMat. 2019; 5(5):586-892. DOI: 10.1002/
dwt.2017.20363 cnma.201800660
Received November 13, 2020.
Adopted in revised form on November 20, 2020.
Approved for publication on November 23, 2020.
Bionotes: Vladimir A. Golovesov — postgraduate student of Department of Water Supply and Sanitation; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 905028; golovesov.vova@mail.ru;
Galina Ya. Rudakova — leading specialist; Scientific Center "Low-tonnage chemistry"; build. 1, 42 Krasno-bogatyrskaya st., Moscow, 107258, Russian Federation; ID RISC: 545557; info@nc-mtc.ru;
Alexei G. Pervov — Doctor of Technical Sciences, Professor of Department of Water Supply and Sanitation; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 168126; ale-pervov@yandex.ru;
Dmitriy V. Spitsov — Candidate of Technical Sciences, Acting Director of the Institute for Environmental Engineering Construction and Mechanization; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 531559; spitsovdv@ mgsu.ru.
< П
8 8 i H
G Г
S 2
0 сл
n CO
1 s
У ->■
J to
u-
^ I
n °
S> 3
0 S
01
n)
(f)
t -
& N
П 2 S 0
r 6 t °
• ) n
® w
л ' (Л DO ■ T
s У с о <D *
10 10 О о 10 10 о о
1569
