Водный режим АЭС - Устройство и принцип работы электродиализатора

§ 12.9. КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УСТАНОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯВЛЕНИЯ ОБРАТНОГО ОСМОСА

Основным элементом осмотических установок являются фильтрующие элементы. За рубежом эксплуатируются установки с мембранами, свернутыми в рулон (рис. 12.21). Мембрана из ацетилцеллюлозы 1 укладывается между слоями поропласта, один из которых предназначен для подвода исходной воды, а другой для отвода очищенной. Поропласт сворачивается в рулон вокруг перфорированной трубы 3 и заключается в кожух 4. Исходная вода подается через патрубок и равномерно распределяется по напорному слою поропласта 2. 

Рис. 12.21. Многослойный фильтрующий элемент

Из напорного слоя вода через мембрану проникает в дренажный слой 6, закрытый с торцов водонепроницаемой стенкой 5. Очищенная вода из дренажного слоя выводится из фильтрующего элемента через центральную перфорированную трубу, а рассол, пройдя напорный слой,— через патрубок.
В другом варианте обрабатываемая вода проходит через стенки полых волокон, приготовленных из ацетатов целлюлозы, нейлона или полиамида, и, очищаясь, поступает из торцов волокон в камеру и выводится из аппарата. Диаметр волокон колеблется от 25 до 300 мкм, в один модуль аппарата укладывается до 9·105 волокон с общей площадью поверхности 1710 м².
Аппараты обратного осмоса позволяют обрабатывать воду без затрат реагентов, что существенно уменьшает количество жидких отходов при использовании их в схемах обработки вод АЭС.
Однако применяемые мембраны весьма чувствительны к некоторым органическим веществам, а также к взвеси. Поэтому вода, поступающая в установку обратного осмоса, должна быть предварительно обработана для удаления ряда органических веществ, в особенности масел, и освобождена от взвешенных веществ.

§ 12.10. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОРА

Электродиализатор (рис. 12.22) состоит из чередующихся обессоливающих и рассольных камер, образованных рамками из диэлектрика 7 и разделенных ионитными мембранами 2. Рамки имеют по углам отверстия, причем два из них глухие 8, а два сквозные 9. При сборке каждая последующая рамка переворачивается на 180°, так что глухие отверстия чередуются со сквозными, чем и обеспечивается разделение камер. Каналы для подвода и отвода обессоленной воды и рассола образуются указанными отверстиями. Толщина рамок составляет 2 мм.
Сжатие рамок и мембран производится торцовыми плитами Н с помощью стяжных шпилек 1. Катод (анод) 6 с изолированными токопроводами 5 монтируется в торцовых плитах.
Потоки воды, проходящие через камеры электродиализатора, должны быть достаточно интенсивными (0,2—0,3 м/с) для того, чтобы создать турбулентное движение, способствующее лучшему обмену ионами и препятствующее скоплению пузырьков воздуха и других газов в камерах. Для увеличения турбулизации внутри рамок между мембранами укладываются дистанционирующие сетки 4, которые одновременно препятствуют соприкосновению мембран.

Рис. 12.22. Электродиализатор

Так как за время прохождения камеры вода не успевает очиститься до нужной степени, ее возвращают на повторную очистку, для чего в схемах обработки воды методом электродиализа предусмотрены баки и насосы. Практически организуются два контура циркуляции: обессоливаемой воды и рассола. Обессоливаемая вода и рассол вводятся в электродиализатор через патрубки 2 и 8 и, пройдя камеры, выводятся с противоположной по диагонали стороны аппарата.
После достижения требуемого качества часть обессоленной воды выводится из контура циркуляции. Точно так же выводится и часть рассола для удаления солей. Взамен в оба контура добавляется исходная вода.

Отечественной промышленностью освоен выпуск электродиализных аппаратов производительностью 0,007 и 0,014 м³/с (25 и 50 м³/ч), снимающих до 50 % солей. Расход электроэнергии на установках, оборудованных подобными аппаратами, составляет около 1,3 кВт-ч/м³. За рубежом эксплуатируются крупные электродиализные установки производительностью от 100 до 10 тыс. м³/сут (от 400 до 4000 м³/ч), используемые для опреснения солоноватых вод.

Вопросы для повторения

1. Чем обусловлена грязеемкость осветлителя?
2. В чем заключена простота конструкции насыпного фильтра?
3. Почему оборудование для обработки радиоактивной воды изготовляют из нержавеющей стали?
4. Каковы преимущества намывного и насыпного фильтров?
5. Как производится химическая промывка (дезактивация) аппаратов для обработки радиоактивной воды?
6. В чем заключаются недостатки электромагнитного фильтра?
7. В чем заключаются преимущества и недостатки выпарного аппарата?
8. Почему на АЭС предпочтение отдается однокорпусным выпарным установкам?
9. Каковы основные мероприятия, увеличивающие производительность и коэффициент очистки выпарного аппарата?
10. Почему в дегазаторы для радиоактивной воды нецелесообразно подавать непосредственно греющий пар?