Оптимізація режимів роботи установок оберненого осмосу водопідготовки для ТЕС

Марчук, Назарій Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7764

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Беспалько, Сергій Анатолійович	-
dc.contributor.author	Марчук, Назарій Олександрович	-
dc.date.accessioned	2026-03-11T13:13:12Z	-
dc.date.available	2026-03-11T13:13:12Z	-
dc.date.issued	2025-01-30	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7764	-
dc.description.abstract	Метою роботи: підвищення ефективності роботи установок оберненого осмосу в системах водопідготовки шляхом оптимізації режимів їх роботи. Основні завдання магістерської роботи: 1. Розробити методику проведення дослідних випробувань, що моделюють процес роботи промислової установки оберненого осмосу. Визначити основні вимоги до методики випробувань і проектування дослідних установок для забезпечення достовірності результатів. 2. Розробити методику визначення величини істинної селективності мембран оберненого осмосу для певного компонента на тестових мембранних установках в заданих умовах експлуатації. 3. Розробити систему оптимізації компонування мембранних елементів в установках оберненого осмосу з урахуванням варіативності їх робочих характеристик.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	ТЕС	uk_UA
dc.subject	водопідготовка	uk_UA
dc.title	Оптимізація режимів роботи установок оберненого осмосу водопідготовки для ТЕС	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	144 Теплоенергетика (Теплоенергетика)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Марчук.pdf Restricted Access		1.3 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра Енерготехнологій

„ЗАТВЕРДЖУЮ”
Завідувач кафедри Енерготехнологій
_______________ Геннадій КАЛЕЙНІКОВ
“___” ___ 2024 р.

МАГІСТЕРСЬКА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА
на тему:

«ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ УСТАНОВОК
ОБЕРНЕНОГО ОСМОСУ ВОДОПІДГОТОВКИ ДЛЯ ТЕС»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
код роботи МКР 24.144.96 ПЗ
Спеціальність 144 - Теплоенергетика

Виконавець роботи:
_________________________Марчук Назарій Олександрович _________________________
(підпис, дата)
Науковий керівник:
_________________Беспалько С.А., к.т.н., доц._______________________
(підпис, дата)
Рецензент:
__________________________________________________________
(підпис, дата)

Черкаси, 2024 р.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра Енерготехнологій

„ЗАТВЕРДЖУЮ”
Завідувач кафедри Енерготехнологій
________________ Геннадій КАЛЕЙНІКОВ
“____” _____ 2024 р.

ЗАВДАННЯ
до магістерської кваліфікаційної роботи___ Марчук Назарій Олександрович __________
(прізвище, ім’я та по-батькові студента)
1. Тема «Оптимізація режимів роботи установок оберненого осмосу водопідготовки
для ТЕС»
затверджена наказом ректора університету від “16” вересня 2024 р., № 272/04

2. Термін здачі студентом завершеної роботи __10.12.2024__________________________

3. Вихідні дані: установка оберненого осмосу

4. Перелік питань, які повинні бути розроблені в роботі:
- постановка завдання дослідження;
- аналіз методів водопідготовки;
- розробка методичних підходів до пілотного моделювання установок оберненого
осмосу;
- розробка системи оптимізації компонування мембранних елементів в установках
оберненого осмосу.

5. Перелік графічного матеріалу: Блок-схема з використанням технології освітлення
вапнуванням. Технологічні схеми систем водопідготовки. Технологічна схема виробництва
глибоко демінералізованої води на установці електродеіонізації. Гідравлічна схема пілотної
установки оберненого осмосу. Схема вимірювання тиску pj в лінії концентрату і потоку
фільтрату кожного елемента qj. Базові схеми багатокаскадних установок. Гідравлічна схема
установки для тестування 8" мембран зворотного осмосу. Залежність електропровідності
МЕ 8" від часу фільтрації. Залежність співвідношення фактичних і теоретичних показників
МЕ від часу фільтрації (по пермеату).

6. Консультанти з роботи з зазначенням розділів роботи, які їх стосуються
Підпис, дата
Розділ Консультант завдання видав завдання прийняв
Розділи 1-4 Беспалько С.А.
ОП та безпека в НС Цікановський В.Л.
Нормоконтроль

7. Дата видачі завдання “_____”______. 2024 р.

Керівник _____________________
Завдання прийняв до виконання _________________

Вступ…………………………………………………………….…………. 5
Розділ 1. Аналіз методів водопідготовки………………………………… 13
1.1. Оцінка сучасного стану ринку споживачів демінералізованої води
в енергетиці. Перспективи розвитку енергетичних потужностей……... 13
1.2. Стан технологій очищення додаткової води………………………... 14
1.2.1. Аналіз застосування технології іонного обміну…………………... 15
1.2.2. Аналіз застосування термічного методу знесолення…………….. 18
1.2.3. Аналіз застосування та впровадження мембранних технологій… 20
1.3. Тенденції розвитку та вдосконалення технологій водопідготовки... 23
1.4. Аналіз методів моделювання та проектування установок
оберненого осмосу………………………………………………………… 26
Розділ 2. Розробка методичних підходів до пілотного моделювання
установок оберненого осмосу……………………………………………. 29
2.1. Особливості експлуатації установок оберненого осмосу………….. 29
2.2. Технологічне проектування. Особливості, вимоги та обмеження… 31
2.3. Технічні параметри і характеристики мембрани…………………… 34
2.4. Дослідне моделювання установок оберненого осмосу.
Рекомендації та вимоги до проведення дослідних випробувань………. 36
2.5. Експериментальне порівняння роботи випробувального і
пілотного мембранні установки. Методика проведення експерименту... 47
Розділ 3. Розробка системи оптимізації компонування мембранних
елементів в установках оберненого осмосу……………………………... 53
3.1. Основні характеристики установок оберненого осмосу…………… 53
3.2. Система оптимізації порядку монтажу. Визначення особистісних
характеристик мембранних елементів…………………………………… 56
3.3. Визначення часу стабілізації робочих параметрів мембранних
елементів…………………………………………………………………… 61
Розділ 4 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях………… 65
Висновки……………………………………………………………………
Список використаних джерел…………………………………………...

МКР 24.144.96 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Марчук Н.О. Літ. Арк. Акрушів
Зміст
Перевір. Беспалько С.А.
Реценз. магістерської роботи
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-35
Затверд. Калейніков Г.Є.

ВСТУП

Сучасний розвиток теплової та атомної енергетики, масштабної
нафтогазової промисловості, виробництва добрив і хімікатів, а також багатьох
інших сфер промисловості вимагає використання величезної кількості різних
ресурсів, в тому числі і води. Вода використовується як теплоносій, компонент
для приготування і розведення, охолодження. Кожне окреме виробництво або
технологія вимагає випуску води певної якості.
Глибокий, стрімкий і всебічний розвиток теплоенергетики вимагає
використання високоякісної очищеної води, і, відповідно, вдосконалення
технології її очищення [1]. Слід зазначити, що при створенні нових
енергоблоків, здебільшого, перевага віддається будівництву парогазових
установок (ПГУ). Важливо знати, що до якості додаткової води для ПГУ
пред'являються найвищі і високі вимоги з метою забезпечення надійності,
ефективності та стабільності роботи установки. Багато в чому це пов'язано зі
складністю і багатокомпонентністю використовуваного обладнання,
експлуатацією в умовах високих навантажень і температурних параметрів,
вимогою мінімізувати ремонтні роботи і аварійні відключення.
Виробництво демінералізованої і глибоко демінералізованої води
необхідно для того, щоб зменшити забруднення теплообмінних,
охолоджуючих поверхонь і поверхонь нагріву в котлах з відкладеннями
кальцію, магнію, заліза, органічних і кременистих домішок і багатьох інших,
для захисту металу від корозії, для зниження ймовірності утворення
відкладень на лопатках турбін і в конденсаторах, для збільшення
міжпромивних інтервалів енергетичного обладнання. Слід зазначити, що
утворення відкладень і збільшення швидкості корозії конструкційних
матеріалів відбувається при попаданні різних домішок на тракт з додатковою
водою, присосами в конденсаторах і т.д. Інтенсифікація відкладення і
корозійних процесів при високих параметрах значна, тому при впливі
постійних навантажень необхідно максимально уникати пошкоджень

енергетичного обладнання. Таким чином, ефективність, економічність і
надійність обладнання безпосередньо пов'язані з технологією і якістю
водопідготовки [2]. Існує достатня кількість перевірених методів очищення та
опріснення води [3]. Важливу роль «грає» і тип конструкційних матеріалів
трубопроводів, теплообмінне обладнання (нагрівачі високого і низького тиску,
мережеві нагрівачі, конденсатор).
Одним з найбільш ефективних і перевірених методів є хімічне
опріснення шляхом іонного обміну. Ця технологія забезпечує теплові
електростанції (ТЕС) водою необхідної якості протягом тривалого часу.
Залежно від параметрів енергетичного обладнання та вимог до ступеня
очищення додаткової води, наприклад, може застосовуватися дво- або
триступеневе опріснення, з можливим кінцевим третинним очищенням на
фільтрах змішаної дії. З початку свого використання цей метод зазнав безліч
модернізацій не тільки технології циклів фільтрів (прямоточна або протиточна
технологія), але і виробництва іонообмінних смол (гель, моно- і полідисперсна
і т.д.) [4]. Удосконалення технології в даний час дозволяє скоротити число
ступенів опріснення, збільшити діапазон швидкостей фільтрації, зменшити
кількість регенеративних розчинів і високомінералізованих стічних вод в
результаті регенерації при хорошому попередньому очищенні.
Відомо, що вимоги до утилізації стічних вод постійно стають все більш
жорсткими, тому ефективне використання водних ресурсів, скорочення їх
споживання, а також зменшення забруднення водних джерел антропогенними
мінералізованими і тепловими скидами стічних вод є актуальним завданням
на найближчу перспективу [5]. Тому для отримання оптимальних схем
проблема водопідготовки повинна вирішуватися в комплексі з питанням
очищення та утилізації забруднених стічних вод, що утворилися [6].
Вирішення проблеми може бути здійснено за допомогою безхімічних
методів очищення. Застосування термічного опріснення дозволяє вирішити
проблему зниження споживання води на теплових електростанціях.
Застосування випарних установок для створення маловідходних комплексів

дозволяє знизити ризик забруднення навколишнього середовища з достатнім
ступенем ефективності. Важливо і те, що цей метод дає можливість
отримувати демінералізовану воду, якість якої відповідає нормам ПТЕ для
живлення котлів 13,8 МПа [7].Однак висока металоємність обладнання, високі
енерговитрати (для випадків з низькою продуктивністю водопідготовлюваних
установок) і необхідність проведення трудомістких робіт по очищенню від
забруднення поверхонь теплообміну призвело до того, що переваги методу
виявилися менш значними в порівнянні з недоліками.
Тому створення високоефективних схем виробництва демінералізованої
води з мінімальним впливом на навколишнє середовище стало можливим
завдяки використанню мембранних методів [8, 9]. Дана технологія не вимагає
використання великої кількості реагентів, що робить її виконання найбільш
привабливим. Широкі можливості мембранної сепарації дозволяють
використовувати їх на всіх етапах підготовки і очищення води: попереднє
очищення (мікрофільтрація, ультрафільтрація), опріснення (обернений
осмос), кінцеве глибоке опріснення (електродеіонізація), очищення стічних
вод. Наполеглива праця і безліч досліджень і розробок зарубіжних і
вітчизняних вчених дозволили впровадити мембранні методи в механізми
отримання очищеної води. Цей значний досвід дозволив реалізувати на
практиці схеми, що забезпечують високу ефективність, економічність,
необхідну якість продукції і надійність експлуатації. Ефективна, надійна і
економічно вигідна робота основного енергетичного обладнання
забезпечується при мінімальній витраті реагентів, правильній експлуатації і
своєчасному проведенні ремонтів і сервісного обслуговування [10].
Слід зазначити, що при будівництві нових агрегатів ПГУ перевага
віддається використанню мембранних методів. Мембранні методи
впроваджуються при реконструкції існуючих іонообмінних установок з метою
ліквідації скидів високомінералізованих стічних вод і зниження витрати
концентрованих реагентів. Останнім часом намітилася тенденція до створення
комбінованих схем на основі мембранного і іонообмінного опріснення.

Обернений осмос представляється найбільш привабливим з точки зору
розширення можливостей застосування і досліджень, так як його можливості
ще не до кінця вивчені [11]. Удосконалення цієї технології пройшло вже
багато етапів з моменту її використання в завданнях водопідготовки, але
багато питань все ще залишаються невирішеними. Тому дослідження і
розробка шляхів оптимізації та вдосконалення режимів роботи установок
оберненого осмосу з метою розширення можливостей застосування, а також
зручності експлуатації обладнання представляється особливо актуальним
завданням.
Обернений осмос – це процес мембранного розділення рідких сумішей
шляхом переважного проникнення розчинника через напівпроникну
мембрану під впливом тиску, прикладеного до розчину, що перевищує його
осмотичний тиск [12].
В останні роки відбулося багато різних змін не тільки в організації
процесу поділу на мембранах оберненого осмосу, але і в оптимізації технології
та режимів роботи установок оберненого осмосу. Удосконалення матеріалів,
що використовуються при конструюванні агрегатів, дозволило максимально
мінімізувати утворення різного роду протікань і конструктивних дефектів.
Однак питання оптимізації режимів є важливим напрямком у розвитку даного
методу.
Необхідно виділити різні аспекти, удосконалення яких допоможе в
майбутньому забезпечити належну якість роботи з мінімальними
експлуатаційними витратами. У зв'язку з появою безлічі різних галузей
промисловості мембран оберненого осмосу конкуренція зростає. Однак якість
одержуваних мембранних елементів різне: селективність як загальна, так і по
багатьох компонентах відрізняються, що підтверджено багатьма
експериментами.
Теоретичні знання ще не дозволяють визначити селективність мембран
до різних компонентів. Для більшості сполук селективність мембрани

невідома. Тому комп'ютерне моделювання не дозволяє повністю і достовірно
підібрати і розрахувати всі параметри і характеристики агрегату [13].
Застосовність методу оберненого осмосу для спеціальних завдань
опріснення води вивчається і знаходить застосування. Однак отримати воду,
що відповідає якості для барабанних котлів 9,8 МПа або 13,8 МПа, є досить
складним завданням. Так як двоступеневе опріснення на установках
оберненого осмосу не завжди дозволяє отримати необхідні показники. Це
залежить від якості попереднього очищення і безпосередньо від складу
вихідної води. Для оцінки застосовності даного технологічного рішення
використовується обчислювальне моделювання, але воно дозволить оцінити
лише можливість отримання необхідної якості при двоступеневому осмосі.
Досить повний опис застосовності цього методу можна дати шляхом
проведення дослідних випробувань. За результатами їх виконання можна
отримати повну оцінку та експериментальне підтвердження можливості
використання даного методу для отримання демінералізованої води, що
відповідає вимогам до підпитки котлів.
Метою роботи: підвищення ефективності роботи установок оберненого
осмосу в системах водопідготовки шляхом оптимізації режимів їх роботи.
Основні завдання магістерської роботи:
1. Розробити методику проведення дослідних випробувань, що
моделюють процес роботи промислової установки оберненого осмосу.
Визначити основні вимоги до методики випробувань і проектування
дослідних установок для забезпечення достовірності результатів.
2. Розробити методику визначення величини істинної селективності
мембран оберненого осмосу для певного компонента на тестових мембранних
установках в заданих умовах експлуатації.
3. Розробити систему оптимізації компонування мембранних
елементів в установках оберненого осмосу з урахуванням варіативності їх
робочих характеристик.

Достовірність і обґрунтованість результатів роботи забезпечується
застосуванням методичнообґрунтованих розрахунків і контролю точності
числових даних, отриманих в ході експериментів і випробувань; використання
стандартизованих методів вимірювання та аналізу фізико-хімічних показників
складу води; експериментальна перевірка та позитивний досвід застосування
запропонованих методів оптимізації режимів роботи установок оберненого
осмосу в промисловій експлуатації; порівняння індивідуальних результатів,
отриманих з результатами інших авторів, опублікованими в технічній
літературі і пов'язаних з досліджуваними установками.
Наукова новизна магістерської роботи:
1. Запропоновано ввести поняття узагальненого мембранного
елемента (МЕ) для промислових установок оберненого осмосу – базового
модуля, що містить у своєму наборі n стандартних мембранних елементів
серійного виробництва. Показано, що для достовірного моделювання режимів
роботи промислових агрегатів дослідні установки повинні використовувати
МЕ як базовий елемент. Запропоновані та вивчені різні типи пілотних
установок.
2. Для оптимізації роботи промислових установок оберненого
осмосу розроблений новий метод підбору компонування елементів
оберненого осмосу, що включає експериментальні випробування і
обчислювальну обробку отриманих даних.
Практична значимість:
1) Розроблено рекомендації щодо проектування дослідно-пілотних
установок та порядок проведення дослідних випробувань, що забезпечують
надійність та достовірність результатів.
2) Показана і перевірена на практиці можливість оптимізації
гідравлічних і якісних параметрів промислових установок при виникненні
відмінностей в характеристиках між мембранними корпусами.
3) Результати роботи можуть бути використані інженерними та
проектними організаціями для вирішення різних завдань при проектуванні

нових водопідготовчих установок і реконструкції існуючих з використанням
установок оберненого осмосу.
Структура та обсяг роботи. Магістерська робота містить вступ, чотири
розділи, висновок і бібліографічний список джерел із 44 найменувань.
Загальний обсяг роботи викладено на 85 сторінках, включно з 25 рисунками
та 5 таблицями.

Розділ 1. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ВОДОПІДГОТОВКИ

МКР 24.144.96 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Марчук Н.О. Розділ 1. Аналіз методів Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Беспалько С.А.
Реценз. водопідготовки
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-35
Затверд. Калейніков Г.Є.

Розділ 1. Аналіз методів водопідготовки
1.1. Оцінка сучасного стану ринку споживачів демінералізованої води в
енергетиці. Перспективи розвитку енергетичних потужностей

Темпи зростання багатьох галузей багато в чому залежать від наявності
у них енергетичних ресурсів: пари, електрики, тепла. Тому вдосконалення
методів і технологій виробництва цих ресурсів необхідно для створення якісно
нового рівня виробництва.
Більшість існуючих електростанцій були побудовані до 80-90-х років
XX століття. Звідси випливає висновок, що встановлене там енергетичне
обладнання застаріло і має низький технічний рівень оснащення. Відомо
також, що деякі з агрегатів були виведені з експлуатації через непридатність
[14].
Однак за даними, отриманими від найбільших генеруючих компаній,
встановлено, що з метою підвищення якості та забезпечення надійності
енергетичного обладнання планується виділити значну суму коштів на
реалізацію програм ремонту, модернізацію, переоснащення та оновлення
застарілого парку обладнання. У 2020 році реалізація таких заходів дозволила
скоротити кількість аварій і зупинок в середньому на 6 - 10%.
Слід зазначити, що в останні роки будівництво установок комбінованого
циклу набирає високі темпи зростання. Використання цієї технології дозволяє
отримати ККД на 15 - 20% вище, ніж у звичайних парових агрегатів, що
доводить їх ефективність. Якісно новий підхід до створення парогазових
установок визначає тенденції до подальшого вдосконалення енергетичного
сектору з метою підвищення економічних показників та зменшення впливу на
навколишнє середовище [15].
Відомо, що перспективна енергетична технологія – парогазова
установка набула широкого поширення за кордоном (Європа, США, Японія).
На сьогоднішній день ситуація в нашій країні стабілізувалася і впровадження
цих технологій йде високими темпами. При цьому потреби в поставках

обладнання для споруджуваних парогазових установок, в більшості своїй,
покриваються за рахунок поставок дорогої імпортної продукції, так як
вітчизняне виробництво поступається якістю. Тривалий провал у науковому
розвитку дає про себе знати. Однак ситуація, що склалася вимагає організації
виробництва сучасного обладнання, наприклад, газових турбін.
Слід зазначити, що в сфері створення і виробництва парових котлів і
турбін, електрогенераторів ситуація набагато позитивніша. Виготовлення
даних видів обладнання може бути забезпечено в необхідних обсягах на
вітчизняних машинобудівних підприємствах з досить високим рівнем якості.
Це сприяє здешевленню будівництва нових та реконструкції існуючих
енергоблоків на теплових електростанціях.
За останні кілька років спостерігається стабільне зростання введення в
експлуатацію енергетичних потужностей. Цю тенденцію слід зберігати і
надалі. На цьому фоні ринок інжинірингових послуг в енергетиці вимагає
розробки і впровадження нових сучасних технологій, нестандартних підходів
до реалізації проектів. Це можна зробити, провівши власні дослідження та
застосувавши іноземний досвід у впровадженні успішних програм.
З метою забезпечення надійного функціонування енергетичної системи
країни також планується збереження темпів приросту встановленої
потужності [16].

1.2. Стан технологій очищення додаткової води

Схеми водопідготовки, що використовуються для отримання
демінералізованої води на теплових електростанціях, засновані на обробці
декількома методами (окремо або в комбінації):
іонний обмін (хімічне опріснення);
термічні (дистиляція або випаровування);
мембранні (баромембранна, електродіалізна).

Можливість використання того чи іншого методу, а можливо і їх
поєднання, залежить від багатьох факторів, серед яких:
вимоги до очищення (залежить від параметрів і тип енергетичного
обладнання);
продуктивність водопідготовки (залежить від складу і кількість
обладнання, схеми ТЕС);
вимоги до скидів стічних вод (чи можлива утилізація або скидання
на очисні споруди);
економічну ефективність (капітальні затрати на будівництво,
експлуатаційні витрати);
якість води (джерело водопостачання, якість складу).

1.2.1. Аналіз застосування технології іонного обміну

Одним з найбільш ефективних і перевірених методів вважається хімічне
опріснення шляхом іонного обміну, яке ще називають «традиційним».
Залежно від параметрів енергетичного обладнання, якості вихідної води і
вимог до ступеня очищення додаткової води може застосовуватися дво- і
триступеневе опріснення, в тому числі заключне третинне очищення на
фільтрах змішаної дії. Для парових барабанних котлів низького тиску може
застосовуватися одно- або двоступенева Na-катіонізація. У літературі,
присвяченій технологіям водопідготовки, значне місце відводиться
обговоренню та опису безлічі різних комбінацій схем іонного обміну. При
обробці хімічно демінералізованої води проводять послідовне поєднання Н-
катіонних і ОН-аніонних процесів [17]. Основу всіх побутових водоочисних
споруд складають іонообмінні схеми опріснення з використанням паралельно-
потокової технології. До переваг даної технології можна віднести:
високий ступінь розробки та тестування;
високий рівень надійності;

можливість створення комбінованих ефективних схем
(комбіноване опріснення разом з очищенням стічних вод);
проведення спільних регенерація з метою зниження витрати
реагентів;
можливість модернізації (реконструкції за противоточною
схемою).
Однак варто виділити і основні недоліки технології:
високі питомі витрати реагентів (необхідність використання
реагентного господарства);
низька продуктивність (обмеження швидкості фільтрації);
необхідність багатоступеневої очистки з метою отримання якісної
води (для великовузлових установок повинно бути встановлено три ступені
іонізації);
необхідність переробки високомінералізованих регенеративних
стічні води.
У зв'язку з широким опрацюванням методу існує велика кількість
методів удосконалення. Ось деякі з них:
повторне використання регенеративних розчинів;
створення малосточних схем з скороченням утворення
високомінералізованих стічних вод;
використання більш якісних і досконалих іонообмінних
матеріалів, що дозволяють оптимізувати етапи регенерації;
модернізація та реконструкція фільтрів (перенаправлення потоків
з метою зниження витрати реагентів).
З початку свого використання метод хімічного опріснення зазнав безліч
модернізацій не тільки технології циклів фільтрації (пряма або протиточна
технологія), але і виробництва іонообмінної смоли (гель, моно- і
полідисперсна і т.д.). В даний час удосконалення технології при хорошій
попередній підготовці дозволяє скоротити число ступенів опріснення,

збільшити діапазон швидкостей фільтрації, зменшити кількість
регенераційних розчинів і високомінералізованих стоків від них [18].
Більшість теплових електростанцій, побудованих до 90-х років ХХ
століття, отримують демінералізовану воду для живлення котлів традиційним
методом іонного обміну. В основу його роботи лягла прямоточна технологія
фільтрації та регенерації фільтрів. Така схема тягне за собою великі витрати
реагентів і скидання високомінералізованих стічних вод. Ступінь
опрацювання за стільки років вже достатня, є маса довідкової та нормативної
документації, що дозволяє з легкістю розрахувати схему або знайти необхідну
інформацію. Одним з найбільш ефективних методів оптимізації став перехід
на протиточні схеми [19]. Існує кілька видів таких схем:
Фільтрація зверху вниз, регенерація знизу вгору (Амберпак
модифікації);
Фільтрація знизу вгору, регенерація зверху вниз (Швебебет
модифікації);
Двопоточні-протиточні (одночасна регенерація зверху і знизу).
Ці схеми дозволяють збільшити швидкість фільтрації (що підвищує
продуктивність фільтра) і знизити питому витрату реагентів на регенерацію.
Можливість повної автоматизації роботи фільтрів є одним з істотних переваг
їх використання [20]. Конструкції фільтрів також дозволяють пошарово
завантажувати іонообмінні смоли з високими і низькофункціональними
групами.
Технологія іонного обміну, яка використовується для опріснення води,
набула широкого поширення і має достатній ступінь вивченості і розвитку.
Подальше вдосконалення цього методу можливе за рахунок модифікації
існуючих методів і способів організації потоків, а також створення
інноваційних, більш нових і досконалих матеріалів для іонного обміну.

1.2.2. Аналіз застосування термічного методу знесолення

Метод дистиляції заснований на здатності води випаровуватися при
нагріванні і розпадатися на свіжий пар і солоний розсіл. У порівнянні з
хімічним опрісненням термічне опріснення характеризується меншою
кількістю високомінералізованих регенеративних стоків, меншою витратою
води на власні потреби. Однак він має більш високі капітальні витрати. Але,
незважаючи на це, з метою зниження і зниження шкідливих викидів в
атмосферу багато електростанцій використовують цей метод [21].
Найголовнішою перевагою цього методу є мінімальна кількість
використовуваних реагентів і кількість відходів, які можна отримати у вигляді
твердих солей. Теплова і економічна ефективність методу визначається
режимом випаровування і ступенем тепловіддачі фазового переходу при
конденсації пари. За характером використання дистиляційні установки
поділяються на одноступінчасті, багатоступінчасті (вторинний пар
попередньої стадії є нагрівальною парою для наступного етапу) і
термокомпресійні. Перевага багатоступінчастих установок полягає в тому, що
на одиницю первинної пари можна отримати більшу кількість
демінералізованої води. Використовуються як поверхневі, так і випарники зі
швидким кип'ятінням. Останній вид є найбільш поширеним. Однак вибір
числа ступенів випаровування і типу використовуваного випарника
визначається розрахунками.
Найбільш цікавим є застосування випарних установок в поєднанні з
іонообмінною і реагентною схемами. У цих умовах можна оптимізувати
споживання реагентів, тепла і вирішити як економічні, так і екологічні
проблеми. Створення установок термальної водопідготовки природних і
стічних вод дозволяє найбільш простим способом вирішити проблему
водокористування на теплових електростанціях з обмеженим скиданням
стічних вод [1].

Також слід зазначити, що випарні установки використовуються для
очищення додаткової води на атомних електростанціях. Вони також
використовуються на спеціальних водоочисних спорудах для очищення
продувних вод первинного контуру, радіоактивної води з басейнів зберігання
тепловидільних елементів, стічних вод, а також води в санпропускних
приміщеннях. На одноконтурних АЕС вони використовуються для отримання
пари, необхідної для герметизації турбін, і в якості робочої рідини для
ежекторних установок [16].
Для очищення радіоактивних промивочних вод використовуються
одноступінчасті установки. Багатоступінчасті установки використовуються
для очищення продувної води первинного контуру.
При високих значеннях неповернення конденсату від споживачів
вторинний пар випарника використовується для цілей теплопостачання, що
дозволяє зберігати конденсат для котлів. Для підтримки необхідного рівня
вмісту солей у воді, що випаровується, застосовують періодичну продувку
випарників.
В процесі роботи ці пристрої схильні до утворення накипу на
нагрівальних елементах випарників. Це призводить до зниження тепловіддачі,
продуктивності та поганої роботи установки. Тому в процесі експлуатації
повинні вживатися заходи щодо видалення або запобігання утворенню
відкладень. Вміст органічних речовин у вихідній воді гальмує процес
кристалізації шламу, що знижує ефект термічного методу [22].
Для цього необхідно перед подачею у випарник використовувати
реагентний або нереагентний методи. До методів контролю відкладень і
запобігання утворенню накипу відносяться:
пом'якшення реагентів (наприклад, содове вапнування);
пом'якшення на іонітних фільтрах (наприклад, Na-катіонію);
інгібування.
Перевагами термічного опріснення води можна вважати:
1. простота технології і відсутність особливо складного обладнання;

2. якісне опріснення води з будь-якою концентрацією солей;
3. відсутність відходів як таких (на виході маємо сольовий осад);
4. відсутність хімічних реагентів, які викликають безліч проблем при
зберіганні і використанні;
5. виробництво демінералізованої води, що відповідає нормативним
вимогам по підживленню котлів з тиском до 140 атм.
Також варто відзначити, що поєднання водоочисних споруд з очисними
спорудами дозволяє максимально ефективно вирішити проблему
мінімального споживання води і відведення стічних вод.
Дослідження показали, що у випарниках миттєвого кипіння та плівкових
випарниках для обмеження утворення накипу потрібна комбінована
технологія коригувальної обробки води з антинакипом з «м'яким»
підкисленням [18].

1.2.3. Аналіз застосування та впровадження мембранних технологій

Значущою подією в розвитку водопідготовки для енергетики та великої
промисловості є впровадження технологій, які мають мінімально можливий
негативний вплив на екологічну ситуацію (зменшують викиди та забруднення
навколишнього середовища), але при цьому демонструють високу
ефективність. Такою технологією можна назвати мембранні методи.
Поширені установки оберненого осмосу (УОО) поступово знаходять
застосування не тільки в водопідготовці для теплових електростанцій, але і в
інших сферах виробництва, а також в очищенні стічних вод [23].
На деяких станціях установки оберненого осмосу використовуються для
живлення новозбудованих парогазових установок, на інших станціях частина
такого обладнання була впроваджена під час реконструкції існуючих систем
опріснення. Варто зазначити, що плани розвитку енергетичної галузі
продовжать тенденцію проектування та впровадження технології оберненого
осмосу.

Попит на поставку іонообмінних матеріалів з кожним роком знижується.
У свою чергу, відбувається інтенсивне збільшення споживання мембранних
елементів оберненого осмосу. Таким чином, ми бачимо стійку тенденцію в
розвитку ринку мембранних технологій.
Згідно з прогнозними даними, в майбутньому очікується стабілізація або
зниження обсягів ринку іонообмінної смоли. У свою чергу, динаміка ринку
мембранних елементів продовжить зростати. Це пов'язано в першу чергу зі
збільшенням числа споруджуваних енергоблоків, в яких в основному
використовуються баромембранні методи водопідготовки.
Прогнозні дані свідчать про те, що, незважаючи на складну економічну
ситуацію, інвестиції в промислове виробництво, а особливо в енергетичний
сектор, будуть вкладатися, і, відповідно, зростатиме споживчий попит на
мембранні вироби.
Впровадження механізму опріснення оберненого осмосу стало
можливим завдяки численним науково-дослідним зусиллям вітчизняних і
зарубіжних вчених. Одним з основоположників теорії оберненого осмосу був
Вант-Гофф, праці якого дали розвиток його послідовникам. В результаті були
сформульовані основні принципи методу оберненого осмосу на основі
результатів досліджень Рейда. Він довів, що для отримання очищеної води з
розчину солі необхідно подати в систему тиск, що перевищує осмотичний
тиск. Реальний прогрес у розвитку методу став можливим лише після
створення асиметричних мембран.
У порівнянні з іншими технологіями, мембранні методи мають такі
переваги:
компактність обладнання;
відсутність постійні мінералізовані стоки;
стабільна якість очищення;
не використання концентрованих реагентів;
відсутність фазових переходів при поділі розчину дозволяє
мінімізувати витрату енергії;

процес є безперервним (за винятком процедури звичайного
хімічного промивання);
можливість отримання вода високої якості шляхом застосування
двоступінчастого оберненого осмосу без фінішного хімічного опріснення;
організація низьковідходної схеми шляхом повторного
використання концентрату;
високий ступінь автоматизації.
З наведених вище формулювань видно, що завдання забезпечення
екологічної чистоти процесу досягається за рахунок відсутності
високомінералізованих стічних вод.
Слід зазначити, що на початковому етапі УОО була реалізована шляхом
заміни іонообмінних фільтрів першого ступеня опріснення. Це дозволило
підвищити ефективність наступних етапів іонообмінної фільтрації, знизити
витрати на реагенти для регенерації, знизити навантаження по органічним
сполукам. В процесі експлуатації були виявлені проблеми, пов'язані з якістю
води, що подається в УОО: вона була низькою, що призводило до частих
хімічних промивок. У зв'язку з цим виникла потреба в організації якісної
попередньої обробки. Багаторічний досвід експлуатації і дослідження
показали, що ультрафільтрація є найбільш оптимальною в плані доведення
вихідної води до необхідних показників води, що подається в УОО. Вона
знижує такі показники, як залізо, алюміній, віруси і бактерії,
низькомолекулярна органіка.
Практика показала, що впровадження інтегральних мембранних
технологій дозволить створювати безхімічні, ресурсозберігаючі,
енергоефективні та екологічно чисті методи опріснення. Завдяки їх
використанню можна вирішити проблему створення безвідходних схем з
повторним використанням стічних вод [24, 25].

1.3. Тенденції розвитку та вдосконалення технологій водопідготовки

В даний час потреба в удосконаленні технологій зростає в зв'язку з
ростом вимог до ресурсозбереження і зниження навантаження на навколишнє
середовище. Тенденція до зниження собівартості продукту можлива за
рахунок зниження реальних витрат на його виробництво. При отриманні
демінералізованої води на СПМ для досягнення оптимальних експлуатаційних
витрат необхідно не тільки знизити витрату реагентів, а й дотримуватися
культури виробництва. Всього цього можна досягти завдяки якісному підходу
до проектування і виконанню ряду вимог до створення сучасних
водопідготовчих установок [26].
Сформулюємо основні вимоги до сучасних водоочисних споруд в цілому:
раціональна витрата води;
зниження витрати реагентів (перехід на безхімічні методи
водопідготовки);
зниження навантаження на навколишнє середовище за рахунок
мінімізації скидів стічних вод;
введення замкнутих циклів і технологічних схем очищення та
повторного використання стічних вод;
використання продувок циркулюючих систем охолодження в
якості джерела води для водопідготовчих установок;
ретельний контроль за якістю додаткової води;
зниження витрат на енергоносії;
високий рівень автоматизації;
підвищення вимог до якості очищеної води;
можливість забезпечити найкращу якість води з мінімальними
капітальними та експлуатаційними витратами.
На даний момент не представляється можливим комплексно виконати
всі перераховані вище вимоги. Тому для вирішення поставлених завдань

необхідно виявити основні недоліки існуючих схем з метою їх подальшого
вдосконалення.
Виділимо основні проблеми існуючих водоочисних споруд [18]:
значне споживання води на власні потреби (особливо актуально
для першого рівня УОО);
використання хімічних реагентів (регенерація іонообмінних смол);
високий відсоток використання застарілого обладнання, що
потребує ремонту та реконструкції (іонообмінні фільтри);
робота обладнання з пониженими навантаженнями у зв'язку з
неможливістю забезпечення необхідного ступеня очищення на номінальній
потужності (освітлювачі);
високе енергоспоживання;
при регенерації іонообмінників утворюється велика кількість
високомінералізованих стоків;
установки займають досить великі площі;
обладнання та реагентне господарство потребують постійного
обслуговування кваліфікованим персоналом;
відсутність схем з повторним використанням стічних вод;
відсутність якісного сервісного обслуговування і недостатнє
виділення коштів на ремонт та реконструкцію обладнання;
низький рівень експлуатації;
високі затрати на заміну розхідних матеріалів та закупівлю
реактивів.
Наше завдання полягає не тільки в тому, щоб зберегти позитивні
сторони технології оберненого осмосу, але і в тому, щоб максимально
оптимізувати процес. Удосконалення розглянутого методу знесолення
вимагає попереднього аналізу можливих шляхів розвитку. Необхідно виділити
основні перспективні шляхи вдосконалення, модернізації та підвищення
привабливості установок оберненого осмосу:
знижене споживання енергії

підвищення якості очищення на установці за рахунок збільшення
вибірковість мембран;
підвищення стійкості мембран до отруєнь і забруднень, зниження
впливу поляризації концентрації (відмова від використання інгібіторів);
зниження вимог до води, що надходить всередину мембрани
(зменшення кількості ступенів роботи обладнання для попереднього
очищення);
збільшення допустимого ККД;
організація змінних режимів роботи установки без погіршення
характеристик в часі;
організація роботи агрегату в широкому діапазоні навантажень.
Звідси випливає висновок, що створення і підбір оптимальної
технологічної схеми водопідготовки вимагає індивідуального підходу для
кожного окремого випадку (однакових рішень не існує). А визначення
оптимальних режимів роботи установок оберненого осмосу для різних
випадків повинно проводитися на основі оптимізаційних досліджень [27, 28].
Як відомо, однією з основних проблем, що виникають при експлуатації УОО,
є забезпечення їх тривалої роботи з мінімальним зниженням продуктивності,
що є результатом концентрації і осідання домішок і відкладень на поверхні
мембрани [29]. Порівняння якості фільтрату установки оберненого осмосу з
аналогічними показниками традиційних іонообмінних опріснювальних
установок показує, що фільтрат УОО значно перевершує фільтрат після
першого ступеня іонообмінних фільтрів, але поступається фільтрату другого
ступеня. Слід зазначити, що метод оберненого осмосу може бути
використаний і для очищення води для первинного наповнення циркуляційних
контурів, а також для поповнення втрат пари і конденсату турбін [30].
Сукупність методів дозволяє досягти оптимальних показників якості,
надійності, ефективності та економічності експлуатації. Безсумнівно, в
сукупності переваги кожного методу в поєднанні дозволяють істотно
зменшити або згладити недоліки.

1.4. Аналіз методів моделювання та проектування установок оберненого
осмосу

Удосконалення технологій водопідготовки неможливо уявити без
якісного проектування. Нормативно-правова база була створена ще декілька
десятиліть тому і сформувалася на використанні іонного обміну в якості
основного методу опріснення води для поповнення котлів теплових
електростанцій. На сьогоднішній день не існує основоположного керівного
документа по розробці схем водопідготовки на основі мембранних методів,
Альтернативним методом моделювання та проектування є проведення
пілотних випробувань установок оберненого осмосу в реальних об'єктних
умовах. Під цим терміном мається на увазі дослідження, призначене для
отримання попередніх даних, необхідних для подальших етапів проектування
і створення УОО. Пілотні випробування максимально гарантують правильну
роботу схеми. Вони допоможуть уникнути помилок при підборі обладнання.
Таким чином, працездатність системи перевіряється в реальних умовах. Дані,
отримані після проведених дослідних випробувань, дають чітке уявлення про
роботу агрегатів і дають можливість точно змоделювати проектування схеми
роботи як самої УОО, так і всієї системи водопідготовки в цілому. Результати,
отримані в результаті дослідних випробувань, допомагають визначити:
 оптимальні параметри (фізичні, гідравлічні, хімічні) і режими
роботи агрегату;
 тип використовуваних мембранних елементів (в залежності від
якості вихідної води і вимог до води, що очищається);
 можливість отримання максимального ступеня очищення при
різних варіантах попередньої обробки;
 цикл фільтрації або частота хімічних промивок;
 можливість застосування різних хімічних розчинів;
 тип використовуваних реагентів та їх оптимальні дози (при
необхідності);

 режими рециркуляції (при необхідності).
З усього вищесказаного можна зробити висновок, що доцільність
використання тієї чи іншої комплектації установки оберненого осмосу
залежить від цілей і завдань, поставлених перед дослідними випробуваннями.
У разі проведення випробувань установки водопідготовки на ТЕС, проведення
випробування покликане визначити:
• допустимі ступені концентрації, пов'язані з якістю вихідної води;
• проектні параметри роботи УОО;
• технології очищення і частота їх проведення.

Розділ 2. РОЗРОБКА МЕТОДИЧНИХ ПІДХОДІВ ДО ПІЛОТНОГО
МОДЕЛЮВАННЯ УСТАНОВОК ОБЕРНЕНОГО ОСМОСУ

МКР 24.144.96 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Марчук Н.О. Розділ 2. Розробка методичних Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Беспалько С.А.
підходів до пілотного
Реценз. моделювання установок
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-35
Затверд. Калейніков Г.Є. оберненого осмосу

Розділ 2. Розробка методичних підходів до пілотного моделювання
установок оберненого осмосу
2.1. Особливості експлуатації установок оберненого осмосу

Як відомо, одним з основних переваг технології оберненого осмосу є
отримання стабільної якості фільтрату при досить широкій зміні фізико-
хімічних параметрів вихідної води. Однак варто зауважити, що досягти
бажаного результату можна при дотриманні ряду вимог, як в процесі
проектування, так і в процесі експлуатації обладнання.
Правильний вибір обладнання, а в подальшому і контроль робочих
параметрів в процесі експлуатації, дотримання режимів контролю і сервісних
інтервалів, забезпечать тривалу роботу в безвідмовному режимі [24]. Дуже
важливо при проектуванні і розрахунку установок враховувати ряд існуючих
вимог, факторів і умов, від яких залежать основні показники функціонування
установок оберненого осмосу (УОО), а саме:
питома ємність мембран і її залежність від передбачуваних
робочих параметрів;
селективність до різних компонентів вихідної води і їх залежність
від передбачуваних робочих параметрів;
якість пермеату (електропровідність, а також аналіз ключових
показників якості) і його зміна в процесі експлуатації;
динамічні характеристики гідравлічних параметрів (перепад тиску
і розподіл потоку по корпусах, витрата по мембрані і т.д.).
Важливе значення має чутливість мембранного елемента до впливу
різних забруднювачів, що визначають динаміку відкладень, а також
технологія хімічного очищення від забруднень, що забезпечує тривалу та
ефективну роботу установок оберненого осмосу. Основним завданням
технології оберненого осмосу є видалення розчинених солей, інші
забруднення повинні бути видалені на попередніх етапах очищення [31]. Їх
наявність знижує ефективність роботи установок оберненого осмосу, тому

необхідно дотримуватися ряду вимог до якості води, що подається на
установку, наведених в таблиці 2.1. Конструкція і матеріали, з яких
виготовлені мембранні елементи, накладають обмеження на температурний
діапазон (5-35°С) і рН (3-10) вихідної води.

Таблиця 2.1 Вимоги до надходження води в установки оберненого
осмосу
Індекс Значення
Марганець не більше 50 мкг/л
Алюміній не більше 50 мкг/л
Залізо не більше 50 мкг/л
Вільний хлор не більше 0,1 мг/л
Каламутності 1 НЕМ
Колоїдний індекс SDI ≤3

Також слід вжити заходів щодо запобігання відкладенню солей
жорсткості на поверхні мембрани. Для того щоб досягти необхідних значень,
перед установкою оберненого осмосу необхідно використовувати систему
попереднього очищення. Її комплектації можуть варіюватися і мати в своєму
наборі різні типи і групи обладнання, які істотно залежать від джерела
водопостачання і якості вихідної води. Правильно підібрана попередня
підготовка дозволить уникнути проблем і забезпечить стабільність в роботі
установки оберненого осмосу, попередить аварійні відключення обладнання.
Однак забезпечити перераховані вище умови в багатьох випадках не вдається
або неможливо. У цих умовах необхідні спеціальні дослідження і розробки для
створення системи оберненого осмосу, яка повинна забезпечувати необхідні
розрахункові і експлуатаційні параметри.

2.2. Технологічне проектування. Особливості, вимоги та обмеження

Підбір схеми і обладнання для приготування додаткової води для
підживлення котлів теплових електростанцій здійснюється в рамках
технологічного проектування відповідно до вимог відповідних стандартів.
Основні технічні рішення повинні прийматися з урахуванням забезпечення
якісної та надійної роботи системи, мінімальних матеріальних витрат на
обладнання та експлуатацію, а також захисту навколишнього середовища від
її негативного впливу.
Розробка конструкторських і технічних рішень залежить від
формулювання завдання, якою може бути:
нове будівництво;
реконструкція та модернізація існуючої системи;
розширення (скорочення) системи водопідготовки.
В ході технологічного проектування доводиться вирішувати ряд
завдань:
забезпечення оптимальних і найбільш ефективних технологічних
і технічних параметрів продукції;
мінімізація капітальних та експлуатаційних витрат;
розвиток технології і удосконалення лінійки обладнання.
Щоб ефективно вирішувати поставлені завдання і якісно виконувати
роботу, необхідно дотримуватися певних правил і рекомендацій.
Для початку необхідно сформулювати початкові вимоги, визначити
технічне завдання на обсяг і якість продукту, визначити початкову якість води
(що не завжди є простим завданням).
Розглянемо три випадки, які можливі при визначенні початкової якості
води:
1. Діюче підприємство, існуюча водозабірна установка і всі
параметри добре визначені.
2. Діюче підприємство і вихідні параметри визначені слабо.

У цьому випадку необхідно провести вишукувальні роботи зі збору
вихідних даних і детальне вивчення пікових викидів.
3. Параметри достеменно невідомі:
муніципальне джерело;
кругообіг води підприємств;
очисні споруди.
Для останнього випадку методами вирішення проблеми може бути
вивчення досвіду інших аналогічних підприємств або лабораторне і пілотне
моделювання.
У технічному завданні дуже важливо вказати можливий розкид фізико-
хімічних показників. Можливі різні варіанти, наприклад, широкий діапазон
температур від 0ºC до 35ºC (це характерно для муніципальних водоочисних та
опріснювальних установок). Може спостерігатися широкий розкид вмісту
солей. У цьому випадку необхідно оформити технічне завдання на
експлуатацію обладнання зі змінними параметрами. Таким чином, повинна
бути забезпечена гнучкість системи [32].
При проектуванні систем водопідготовки необхідно враховувати такі
особливості технологій:
якість очищення змінюється під час циклу фільтрації;
спостерігається зниження «середньої якості очищення»
(деградація) після регенерації;
є схильність до протікання;
змінюється початковий стан (як правило, погіршується).
Звідси виникає логічна вимога до вибору технології: наявність запасу
міцності по коефіцієнту очищення. Тільки з урахуванням особливостей і
обмежень різних технологій можна спроектувати надійну систему
водопідготовки [33].
При використанні технології освітлення з вапнуванням перед
установкою оберненого осмосу доцільно забезпечити механічну фільтрацію і
Na-катіонізацію (рисунок 2.1).

Освітлювачі Механічні Na -
(в УОО
апнування ) фільтр катіонізація

Рисунок 2.1. Блок-схема з використанням технології освітлення
вапнуванням

При використанні технології ультрафільтрації на установках
ультрафільтрації (УУФ), при низькій жорсткості вихідної води, кислотні
промивки можуть бути виключені з CEB (Chemical Enhanced Backwash –
хімічно посилена обернена промивка). Слід враховувати, що технологія
ультрафільтрації має обмежену вибірковість по видаленню органічної
речовини (~50÷70%), отже, з високим вмістом органічних сполук необхідно
вжити додаткових заходів – встановити фільтри з активованим вугіллям або
поглиначі органічних сполук перед установками оберненого осмосу (рисунок
2.2).

Високий
вміст Вугільний
УУФ УОО
органічний фільтр
сполук

Рисунок 2.2. Технологічна схема системи водопідготовки з підвищеним
вмістом органічних сполук з установкою вугільних фільтрів

Якщо прийнято рішення не встановлювати вугільні фільтри або
поглиначі органічних сполук, то необхідно передбачити обов'язкове
резервування УОО (рисунок 2.3).

Високий
вміст
органічних УУФ УОО
сполук Резервування
Рисунок 2.3. Технологічна схема системи водопідготовки з високим
початковим вмістом органічних сполук з резервним УОО

При проектуванні схем водопідготовки з установками оберненого
осмосу слід враховувати, що задана селективність елементів мембрани
оберненого осмосу (> 99%) задається за тестовим розчином NaCl. Тому при
розрахунку схем водопідготовки селективність УОО по загальному вмісту
солей слід приймати ≈ 97-98%.
Звідси і конструктивна рекомендація – коефіцієнт очищення слід
підбирати не більше 20 (тобто 96% селективності) для забезпечення запасу
міцності. При розрахунку двоступеневих УОО слід приймати якість фільтрату
рівним 2÷3 мкСм/см (з урахуванням деградації мембран).
При проектуванні схем оберненого осмосу з електродеіонізацією (ЕДІ)
якщо немає можливості встановити двоступеневий осмос, то замість другого
ступеня УОО необхідно передбачити Na-катіонізація (рисунок 2.4) [34]. Це
дозволить знизити навантаження на модулі ЕДІ від солей жорсткості.

УОО-I УОО-II ЕДІ
Na -
катіонізація

Рисунок 2.4. Технологічна схема виробництва глибоко
демінералізованої води на установці електродеіонізації

2.3. Технічні параметри і характеристики мембрани

У технології оберненого осмосу промислове застосування засноване на
використанні мембранних елементів довжиною близько одного метра (40
дюймів). Діаметр промислових мембран може бути різним: 8 або, рідше, 16
дюймів. Пілотні випробування можуть проводитися на мембранних елементах

діаметром 2,5 або 4 дюйми або 8". Вибір діаметра не є принциповим, так як
основними технічними параметрами є:
υ – швидкість потоку через мембрану, м/с;
I – проникність мембрани, л/м2·с·Па;
J – питома продуктивність, л/м2·с;
Sс – справжня селективність мембрани, %.
Ці параметри дозволяють визначити технічні характеристики
мембранного елемента (МЕ): його селективність ��ме, продуктивність ��ме. А на
підставі цих даних визначається селективність (����) і продуктивність (��ф)
установки. Комп'ютерне моделювання ґрунтується на паспортних значеннях:
I, J і ��ме при заданому значенні υ. Однак вони можуть помітно відрізнятися
від тих, що реалізовані в реальних умовах. Одним з основних параметрів,
необхідних для проектування УОО, є робочий тиск ��вх на вході в мембранний
модуль. Він визначається величиною трансмембранного тиску і
гідравлічними втратами, ступенем концентрації (осмотичним тиском).
Трансмембранний тиск визначає продуктивність:
��ф = ∫ ������м = ∫ ��(∆��м(��м) − ��(��м))����м (2.1),
де ��м – площа мембрани. Враховуючи, що довжина поперечного
перерізу (тобто його ширина) мембранного блоку для даного i-го каскаду є
постійною величиною, позначимо її ����. Вираз (2.1) зводиться до вигляду:
��
�� ��
ф = ∑�� ���� ∫ ��(∆��м(��) − ��(��))���� (2.2),
0
де – поточна координата по довжині мембранних елементів, ���� = ����0,
��0 – довжина мембранного елемента (зазвичай 40 дюймів), n - їх число в
високонапорному корпусі. Тут закономірно виникає поняття узагальненого
мембранного елемента УМЕn, який має такий же діаметр, як і стандартний
елемент, а довжина в n рази більше. Тоді i-тий каскад, що містить Ni корпусів,
описується Ni парельновстановленими УМЕn: Ni * УМЕn. Величина
проникності в розрахунках є постійною величиною, виходячи з даних, що

входять в модель програми, і розрахункових значення якості води
обчислюється ��(��). Однак вони можуть помітно відрізнятися від фактичних.

2.4. Дослідне моделювання установок оберненого осмосу.
Рекомендації та вимоги до проведення дослідних випробувань

В даний час при конструюванні установок оберненого осмосу в
основному використовується моделювання з використанням розрахункових
програм, пропонованих виробниками мембранних елементів [35]. Аналіз
якості програм і достовірності отриманих результатів розрахунків далекий від
досконалості, хоча на початковому етапі проектування без них не обійтися.
Достовірність результатів розрахункових програм досить низька, тому
що програми враховують обмежену кількість параметрів і базуються на
ідеальних моделях. З цих причин вони не можуть бути гарантованою основою
для проектних рішень.
Результати, отримані за допомогою таких програм, можуть бути
конструктивною основою для розрахунку гідравліки (значень перепаду тиску,
підбору робочих насосів, швидкостей фільтрації, оберненої промивки і т.д.).
У ряді простих випадків (наприклад, стабільна якість вихідної води,
добре очищена вода) може бути використано комп'ютерне моделювання.
Однак при проектуванні великих промислових установок (з продуктивністю
понад 30 м3/год) такі програми слід використовувати тільки для визначення
розрахункових характеристик установки. Повний спектр робочих параметрів
не може бути визначений за допомогою комп'ютерного моделювання, так як
вони не враховують різних параметрів і факторів [36].
Відзначимо основні проблеми проектування УОО:
 неможливість точного комп'ютерного розрахунку через неповні
дані вихідної води: можна визначити тільки діапазони її параметрів, при цьому
існує широкий діапазон їх комбінацій, що носить нестаціонарний характер;

 обмежені можливості розрахункових програм (не враховують
динаміку зміни вибірковості, поляризації концентрації, спотворень і зміни
гідродинамічних потоків і т.д.);
 складність підбору обладнання через неповноту вихідних даних і
специфічних вимог до проектованої системи водопідготовки;
 в розрахункових програмах представлений обмежений склад
розчинених хімічних речовин. Серед них катіони: калію, натрію, магнію,
кальцію, амонію, барію. До аніонів зазвичай відносять такі речовини: хлориди,
сульфати, гідрокарбонати, фториди, нітрати, борати;
 проблема ефектів масштабування (неможливість використання
результатів лабораторних експериментів для промислових установок);
 неможливість теоретичного прогнозування динаміки забруднення
установок і зниження їх продуктивності, якості фільтрату.
Тому при проектуванні систем водопідготовки на об'єктах з великим
об'ємом води зі складним складом, де потрібна ґрунтовна і детальна схема
отримання очищеної води, а також повне моделювання роботи установок,
необхідно проводити досліднопроектні або пілотні випробування. Під цим
терміном мається на увазі дослідження, призначене для отримання попередніх
даних, необхідних для подальших етапів проектування і створення УОО. До
актуальності застосування пілотних випробувань у сфері водопідготовки
можна віднести такі випадки:
1. При коливаннях фізико-хімічного складу вихідної води в
широкому діапазоні (наприклад, температури, вмісту солей і т.д.).
2. Очищення стічних вод різної природи.
3. Повторне використання промислової технічної води.
4. До спеціальних завдань водопідготовки для відповідальних
виробництв з використанням УОО можна віднести:
 виробництво підживлювальної демінералізованої води для
живлення котлів 100 атм виключно методом оберненого осмосу (2-х
ступінчастий обернений осмос);

 зниження витрат на власні потреби в системах оберненого осмосу
шляхом багатоступеневої концентрації стічних вод («бустерні» установки
оберненого осмосу);
 УОО працюють при широкій зміні фізико-хімічних параметрів
вихідної води.
Дослідні випробування повинні відображати основні технологічні
процеси і параметри: швидкості фільтрації, швидкості масообміну,
коефіцієнти концентрації, коефіцієнти неоднорідності, градієнти потоку,
хімічні реакції, процеси адгезії, сорбційну і гідродинамічну схожість.
Стандартний підхід до вирішення цих завдань полягає в проведенні
дослідних і тестових випробувань [34]. Порядок дій при впровадженні нової
технології визначається проведення двоступеневої науково-дослідної та
дослідно-конструкторської роботи:
• лабораторні дослідження;
• пілотні випробування.
Лабораторні дослідження покликані визначити принципову можливість
використання технології і можливі якісні показники. На основі отриманих
даних розробляється модель промислового застосування. Ця модель
тестується і допрацьовується на дослідно-промисловій або пілотній установці.
Їх дослідження покликані визначити основні технічні та технологічні
параметри, які реалізуються в промислових установках.
Використання технології оберненого осмосу в завданнях побудови
ефективних систем водопідготовки завжди має ґрунтуватися на детальних
лабораторних дослідженнях і пілотних випробуваннях.
Дослідні випробування дають можливість виправити результати
комп'ютерного моделювання і максимально оптимізувати конструктивну
схему УОО. Вони допоможуть уникнути помилок при підборі обладнання.
Таким чином, працездатність системи перевіряється в реальних умовах. Дані,
отримані після проведених дослідних випробувань, дають чітке уявлення про
роботу агрегатів і дають можливість точно змоделювати проектування схеми

роботи як самої УОО, так і всієї системи водопідготовки в цілому, а також
дають можливість визначити:
 діапазон сталого функціонування УОО;
 можливість отримання максимального ступеня очищення при
різних варіантах попередньої обробки;
 додаткові вимоги до коригування передпідготовки;
 оптимальні параметри (фізичний, гідравлічний, хімічний) і
режими роботи агрегату;
 тип використовуваних мембранних елементів (в залежності від
якості вихідної води і вимог, що пред'являються до оброблюваної води);
 цикл фільтрації або частота хімічного очищення;
 технологія (спосіб) очищення від специфічних забруднень:
можливості використання різних миючих хімічних розчинів і їх оптимальні
дози.
При цьому пілотні випробування повинні бути проведені правильно.
Вони повинні бути повномасштабними, надійними, виконуватися не тільки в
широкому діапазоні параметрів технічного завдання, але і в діапазоні до ±25%
поза робочими рамками. Крім того, пілотні випробування повинні
проводитися для всіх робочих циклів, а також повинні визначати тенденції
деградації фільтруючих матеріалів і матеріалів.
Існує маса суб'єктивних проблем на шляху до проведення правильних
пілотних випробувань:
схильність до отримання бажаного результату;
нестача професійних наукових і дослідницьких кадрів
(випробування проводять не інженери-дослідники і вчені, а монтажники);
випробування проводяться на новому обладнанні, яке не пройшло
випробувань в організаціях, його параметри достовірно не встановлені, а
конструкція апаратів не відпрацьована;
фінансові можливості обмежені;
обмежені в часі можливості;

недостатня організаційно-технічна робота потенційного
підприємства-споживача для проведення пілотних випробувань (недостатньо
хороші умови проведення випробувань, режимні обмеження на підприємстві);
відсутність мотивації ключових фахівців замовника на пілотні
випробування і т.д.
Крім того, існує ряд технічних і методологічних проблем:
контрольно-вимірювальні прилади та апаратура автоматики і
реєструючої апаратури не відповідають класу дослідження (неприпустимо
використання індикаторів-ротаметрів);
неправильно встановлюються прилади КВП і автоматики
(наприклад, в вихрових зонах встановлюються датчики тиску);
відсутні необхідні засоби та обладнання для проведення хімічних
аналізів;
похибки шкалювання – дослідження проводяться в лабораторних,
а не промислових масштабах.
Для того, щоб уникнути описаних вище проблем, необхідно провести
сертифікацію обладнання для проведення дослідних випробувань, провести
сертифікацію фахівців, які проводять дослідні випробування, здійснювати
контроль за ходом виконання робіт, аналізувати якість проведених дослідних
випробувань, детально вивчати не тільки «Висновки», а й результати пілотних
випробувань. Якщо є значні і принципові сумніви, проведіть додаткові
дослідження [34].
Слід зазначити, що пілотні випробування також використовуються в
наступних випадках:
 визначення робочих характеристик, показників і експлуатаційних
параметрів процесу оберненого осмосу;
 моделювання та перевірка працездатності проектованого
промислового УОО;

 персоналізація тестованого МЕ (перевірка в умовах експлуатації)
для визначення оптимального порядку установки в корпусі, визначення
властивостей мембрани.
Застосування тієї чи іншої конфігурації установки оберненого осмосу
залежить від цілей і завдань, поставлених перед пілотними випробуваннями.
Тому стандартні дослідні установки можуть включати в себе кілька
мембранних елементів. Вибір конструкції дослідної установки повинен
відповідати моделюванню процесів на промисловому підприємстві.
Відмінною особливістю промислових УОО є значна робоча довжина
концентрації вихідної води по лінії фільтрації: 10-18 м. Реалізується за рахунок
використання 2-3 каскадів. Каскад складається з декількох паралельних
корпусів високого тиску з 5-6 елементами в кожному. Повномасштабна
пілотна установка повинна описувати елементарну схему «ялинки»: 2хУМЕn -
1хУМЕn. «Ялинка» утворена двома паралельними корпусами з n елементами,
концентрат з яких надходить на вхід третього корпусу. УМЕn – узагальнений
мембранний елемент, який моделює (позначає) n мембранних елементів, або
мембранний елемент довжиною n метрів. У промисловій установці окремим
базовим «цеглинкою» є УМЕn. Якщо можна описати роботу УМЕn, в реальних
умовах ми можемо спрогнозувати роботу всієї установки. Таким чином,
мінімальний розмір пілотної мембранної установки (ПМУ) повинен містити
не менше одного УМЕn. Наприклад, для моделювання великих промислових
установок на базі корпусів високого тиску з шістьма мембранними
елементами необхідний ПМУ з УМЕ6. Для класифікації ПМУ пропонується
використовувати позначення: ПМУ-α-β, де α вказує діаметр мембранного
елемента в дюймах, а β - їх кількість. Фото ПМУ-4-6 наведено на рисунку 2.5.
За допомогою цієї установки було змодельовано використання процесів
оберненого осмосу для підбору технології водопідготовки та системи
очищення стічних вод. Якщо пілотна установка містить менше n елементів,
вона не може коректно імітувати роботу промислового блоку.

Ще однією обов'язковою умовою створення пілотної установки є
можливість змінювати конфігурацію і моделювати як багатоступеневе
розташування модулів, так і багатоступінчасте в процесі досліджень.
Виходячи з сформульованих вимог до ПМУ, можна рекомендувати
гідравлічну схему, представлену на рисунку 2.6.

Рисунок 2.5. Зовнішній вигляд пілотної мембранної установки ПМУ-4-6

Рисунок 2.6. Гідравлічна схема пілотної установки оберненого осмосу

До складу агрегату входять: Ф1 – мікрофільтр; Н1 – насос підкачки; H2
– насос підвищення тиску; В0 – кран вхідної води; ВР1-ВР3 – регулюючий
клапан потоку концентрату, рециркуляції та потоку на вході відповідно; ВМ1
– шаровий кран, призначений для організації хімічного очищення мембран;
ОК1 – обернений клапан рециркуляційного потоку; PI1, PI2 – манометри
вихідної води (для контролю тиску до і після мікрофільтра); PS1 – реле тиску;
FIT1 – витратомір пермеату; FIT2, FIT3 – витратомір концентрату та
рециркуляція відповідно; PT1-PT3 – датчики тиску на вході, концентраті та
проникненні; PI3 – манометр вхідного тиску; PI4 – манометр з концентратом.
ПМУ на основі n мембранних елементів, кожен з яких розташований у
власному корпусі, дозволяють визначити поточне значення тиску pj в лінії
концентрату після j-го елемента (j=1÷n). Також можна визначити
продуктивність кожного елемента: потік qj. Позначимо ці вимірювання як pq-
процедуру. Схематично вона зображена на рисунку 2.7.

Рисунок 2.7. Схема вимірювання тиску pj в лінії концентрату і потоку
фільтрату кожного елемента qj

Найпростіші пробовідбірники дозволяють вимірювати xj –
електропровідність фільтрату на виході з кожного елемента. Відповідний
вимір можна узагальнити у вигляді pqx–процедуру. Дані, отримані в результаті
цього вимірювання, дозволяють коригувати програми розрахунку з введенням
емпіричних коефіцієнтів. На рисунку 2.5 (фото ПМУ-4-6) показані три

манометри, призначені для вимірювання рj. Для автоматичного вимірювання
можна використовувати датчики тиску. Щоб виміряти qj можна запропонувати
найпростішу схему з використанням швидкороз’ємних фітингів і недорогим
витратоміром.
При цьому дослідні випробування повинні супроводжуватися точними
вимірюваннями контрольованих параметрів об'єкта. Отже, з метою здійснення
контролю за якістю води необхідно визначити такі вимоги до створення
проектування та експлуатації дослідно-промислових пілотних установок
оберненого осмосу:
1. дотримання оптимальних гідродинамічних характеристик роботи
(витрата по мембрані, питома ємність), мінімізація локальних опорів між
корпусами мембранних модулів (для уникнення спотворень потоків уздовж
корпусів);
2. використання кранів для відбору проб для безперервного
контролю якості вихідної води і фільтрату по кожному мембранному корпусу,
а також в різних точках системи оберненого осмосу;
3. якість вимірювання потоків (використання електронних
витратомірів);
4. дотримання температурних режимів (температурний діапазон, що
забезпечує підтримку стаціонарних параметрів процесу). Наприклад, при
роботі над модельними розчинами в замкнутому циклі необхідно забезпечити
стабільну температуру, яка досягається за рахунок використання додаткового
охолоджуючого обладнання;
5. ретельний моніторинг перепаду тиску в мембранних корпусах (для
визначення ступеня забруднення мембрани), а також на системі
мікрофільтрації.
На підставі проведеного нами аналізу проведених нами пілотних
випробувань можна сформулювати наступні рекомендації щодо методики їх
проведення:

1. Тривалість аналізів – не менше 1 місяця. Так як перші кілька днів
відбувається настройка робочих параметрів і вихід в режим, а вже потім
цілодобовий режим роботи з контролем параметрів і регулюванням
режимів;
2. Розробка технології хімічного очищення вимагає підбору
оптимального температурного режиму, тому обов'язковим є оснащення
станції хімічної очистки системою підігріву миючого розчину;
3. Система мікрофільтрації в складі ПМУ повинна мати можливість
змінювати площу фільтрації (наприклад, за рахунок використання змінного
числа фільтруючих елементів) з метою визначення рекомендованого
навантаження на зону фільтрації в ході циклу фільтрації, визначення ресурсу
і підбору найбільш оптимального типу фільтруючих елементів.
З метою забезпечення ретельного контролю робочих параметрів і
показників в процесі експлуатації, виявлення, виявлення і попередження
аварійних ситуацій установки оберненого осмосу оснащуються контрольно-
вимірювальними приладами, показання яких дозволяють контролювати
режим роботи [37]. Тому дуже важливо дотримуватися ряду вимог, що
пред'являються до використовуваних систем управління:
використовуйте тільки високоточні прилади для вимірювання
якості води;
використання електронних приладів для вимірювання витрати;
контроль температури;
контроль тиску при використанні датчиків тиску, що обумовлено
низькою точністю манометрів і візуальним визначенням величини тиску;
контроль рН.
Слід зазначити, що одним з найважливіших умов контролю за роботою
УОО є точність вимірювання потоків. Найгрубішою помилкою, в даному
випадку, є використання поплавкових ротаметрів, які, по суті, і є індикаторами
витрати. Дослідження, проведені в роботах по повірці ротаметрів [21],
показали наявність великих систематичних похибок при вимірюванні потоків

30%. Важливими параметрами, що визначають низьку точність ротаметрів,
є:
1) значна залежність в'язкості води від температури (при підвищенні
температури води від 5°С до 30°С її в'язкість зменшується майже вдвічі);
2) значна залежність від забруднення ротаметра і поплавкового
пристрою в процесі експлуатації;
3) залежність від конструкції поплавкового пристрою, розкид його
технічних характеристик, що зазвичай дає похибку в 2-5%;
4) конструктивні особливості ротаметра і похибки його установки
можуть привести до значної турбулізації вхідного потоку, в результаті чого
може з'явитися похибка в показаннях;
5) точність шкали і візуальне визначення положення поплавця
(похибка 3-5%).
Ці умови, а також ряд інших, не дозволяють використовувати ротаметри
для дослідних досліджень, спрямованих на визначення параметрів системи
для подальшого проектування промислових установок. На рисунку 2.8
показані зображення установок з використанням поплавкових ротаметрів і
електронних витратомірів.

a) b)
Рисунок 2.8. а) – УОО з використанням поплавкових ротаметрів,
б) – УОО з використанням електронних витратомірів

2.5. Експериментальне порівняння роботи випробувального і пілотного
мембранні установки. Методика проведення експерименту

При проведенні дослідних випробувань технології оберненого осмосу
пропонується впроваджувати два класи установок: пілотні та тестові
мембранні установки (ТМУ). На практиці в багатьох випадках в якості
дослідних установок використовуються УОО з 1-2 мембранними елементами.
Гідравлічна схема цих агрегатів не відрізняється від схеми, представленої на
рисунку 2.6. Зазначимо, що в цій схемі також є лінія утилізації, яка зазвичай
не використовується в промислових УОО. Використання рециркуляції дає
можливість створити необхідний рівень концентрації солей і змоделювати
процес обробки заданого мембранного елемента в умовах промислового
підприємства. Однак, як зазначалося вище, ці установки не можуть
забезпечити повномасштабне моделювання промислового УОО. У зв'язку з
тим, що в промисловому УОО вони моделюють лише окремі процеси,
пропонується визначати їх як тестові мембранні установки (ТМУ). Їх
класифікація буде вважатися аналогічною ПМУ: ТМУ-α-β, де α позначає
діаметр мембранного елемента в дюймах, а β – їх номер. TMУ може виробляти
задане значення вмісту солі для модельованого мембранного елемента в
промисловій УОО, але інші параметри для цього елемента зазвичай не відомі:
потужність, швидкість екстракції, вміст і склад немінеральних компонентів.
Навіть якщо формально загальна кількість забруднення відповідає
змодельованому параметру, його якісна структура може істотно відрізнятися
через значний час перебування в зоні рециркуляції. Те ж саме зауваження
стосуються і мікробіологічних показників. Показники очищення солей для
даного мембранного елемента на ТМУ і ПМУ також можуть помітно
відрізнятися.
Для порівняння роботи цих установок і оцінки можливості їх
застосування в проектних завданнях було проведено ряд експериментальних
досліджень.

Вихідні дані:
▪ Електропровідність вихідної води Свих = 921мкСм/см, жорсткість
Жвих = 9,1мг-екв/л, робоча температура ��роб = 16ºС
▪ Основне завдання полягає в моделюванні роботи УОО на основі
стандартної (найбільш поширеної) схеми 2xУМЕ6 - 1xOME6 з частотою
дискретизації r = 0,75 (�� = ��ф⁄��в, де ��в – витрати вихідної води).
▪ Моделювання за допомогою ПМУ проводилося на базі 6-ти
мембран типорозміру 4040 (ПМУ-4-6) з принциповою схемою, показаною на
рисунку 2.6. За такою ж схемою була побудована і ТМУ, яка включала в себе
можливість роботи на двох мембранних елементах 4040. В експериментах
використовувався тільки один мембранний елемент, тобто ТМУ-4-1.
Експеримент в ПМУ проводився в два етапи: обробка вихідної води, а
потім обробка отриманого концентрату. Для оцінки очікуваної якості
пермеату змодельованого УОО фільтрати першого та другого експериментів
були змішані в пропорціях промислової установки:
���� = (2��ф1��ф1 + ��ф2��ф2)⁄(2��ф1 + ��ф2) (2.3),
де ��ф1 , ��ф2 , ��ф1 , ��ф2 – продуктивність і питома електропровідність
фільтрату ПМУ у відповідних дослідах. У першому досліді ��вх1=12,6 атм,
продуктивність ��ф1 = 1,35 м3/год, ��ф1 = 13,7 мкСм/см. У другому досліді тиск
на вході був встановлений рівним тиску концентрату в першому досвіді – 11,7
атм, при цьому продуктивність становила 0,97 м3/год при питомій
електропровідності ��ф2 = 38,3 мкСм/см. Таким чином, очікувана якість
пермеату УОО становила 20,8 мкСм/см. Тобто очікувана селективність
���� ≈98%. Це помітно нижче, ніж результати комп'ютерного моделювання.
Істотним фактором, що не враховується в комп'ютерних розрахунках, є вклад
розчиненого діоксиду вуглецю в питому електропровідність. Для оцінки його
внеску можна використовувати співвідношення:

��со ≈ ��√ССО (2.4),
2 2
де питома електропровідність вимірюється в мкСм/см, а концентрація
діоксиду вуглецю ССО – в мг/л. У наших експериментах вона становила
2
4 мкСм/см. Це збільшує фактичну селективність до ���� ≈ 98,4%. Чималий
інтерес представляють робочі параметри останнього (по лінії потоку)
мембранного елемента, де спостерігається максимальний ступінь
концентрації. Для умов цього експерименту питома електропровідність
фільтрату на виході МЕ становила ��12=63 мкСм/см при продуктивності q12 =
138 л/год. Витрата концентрату ��к =1010 л/год, а його питома
електропровідність ��к = 3589 мкСм/см.
Задача моделювання промислового УОО в ТМУ набагато складніша.
Слід ще раз підкреслити, що змоделювати очікувану якість фільтрату не
представляється можливим. Моделювання роботи окремих елементів також є
непростим завданням. Це пов'язано з невизначеністю вибору робочих
параметрів для даного МЕ: ємності, поточної концентрації розчинених
речовин. У деяких випадках можливе виконання комп'ютерного моделювання
на стандартних розрахункових програмах, і оцінка робочих параметрів для
даного МЕ. Експерименти на ТМУ дають можливість уточнити їх, визначити
умови експлуатації, визначити ряд необхідних для проектування параметрів і
т.д.
Для ТМУ завдання полягало в тому, щоб відтворити результати роботи
вихідного елемента модельованого ПМУ. Метою моделювання було
забезпечення питомої електропровідності концентрату ��к= 3450 мкСм/см.
Ця величина була взята з експерименту з пілотною мембранною
установкою. Однак її можна отримати в якості мети за допомогою формул
(2.5) і (2.6):
С = С (1 − ��)−��і
к вх (2.5),

де Свх і Ск – концентрація солей у вихідній воді та концентраті,
��і = ��і⁄100% – коефіцієнт істинної селективності, �� = ��ф⁄��вх – доля
відбору фільтрату.
��
��к ≈
к (��вх − ��со ) + ��со (2.6),
�� 2 2
вх
В якості значень концентрації солей беремо ті, вклад яких є найбільшим
в загальному солеутворенні. Припускаємо, що мембрана не затримує вільний
вуглекислий газ. У практичних умовах, при моделюванні роботи вихідного
модуля, ми не знаємо його продуктивності qj (в даному випадку qj = q12), але
можемо задати витрату концентрату:
уст
������ = ���� ⁄�� (2.7),
уст
тут ���� – поток концентрату проектованої установки, він визначається
його розрахунковими значеннями Qф і r, N – число каскадів в ньому (в даному
випадку N=2). Для УОО продуктивністю 50 м3/год при r = 0,75 витрати
уст
концентрату ���� =16,7 м3/год, N = 3. Потік ����12 ≈5,6 м3/год. Потік концентрату
фк
на виході з мембранного блоку ���� для ТМУ-α-β при моделюванні роботи
вихідного МЕ визначається виразом:
фк
�� = ������ �� ��МЕ(��)/��МЕ(8′′) (2.8),
де ��МЕ(��) і ��МЕ(8′′) – площі мембранних елементів ТМУ (в даному
експерименті ) і УОО, що проектується. Для сучасних елементів
оберненого осмосу типовим значенням є ��МЕ(8′′) ≈37 м2, ��МЕ(4′′) ≈7,2 м2. У
фк
цьому випадку ���� ≈1,1 м3/год. Це на 10% більше, ніж було отримано в
факт
досліді з ПМУ-4-6. Потік �� = ��сп сп
конц конц + ��рец , тут ��конц – викид
концентрату, що спостерігається, а ��рец – потік рециркуляції, він повинен
забезпечувати необхідну ступінь концентрації і плановану питому
електропровідність концентрату ��к , яка визначається з виразу (2.6). Для
початкової якості води від ��к = 921 мкСм/см був обраний ��і = 0993 –
коефіцієнт селективності для солей жорсткості та ��к ≈ 3637 мкСм/см.
Експериментально на ТМУ вдалося налаштувати установку на параметр

факт
��конц ≈ 1,1 ± 0,05 м3/год і ��к ≈ 3610 ÷ 3665 мкСм/см. Дисперсія даних
визначається малою нестаціонарністю процесу і точністю вимірювання
потоків. Продуктивність на ТМУ гарно корелює з результатами
комп'ютерного моделювання: 0,16 м3/год.
Порівнюючи результати, отримані на ПМУ і ТМУ, можна констатувати
порівнянність результатів. За питомою електропровідністю вони близькі з
точністю до 10%, продуктивність відрізнялася на 16%. Різниця обумовлена
більш високою в порівнянні з розрахунковою продуктивністю вхідних
(перших по лінії протікання) мембранних елементів.

РОЗДІЛ 3. РОЗРОБКА СИСТЕМИ ОПТИМІЗАЦІЇ КОМПОНУВАННЯ
МЕМБРАННИХ ЕЛЕМЕНТІВ В УСТАНОВКАХ ОБЕРНЕНОГО
ОСМОСУ

МКР 24.144.96 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Марчук Н.О. Розділ 3. Розробка системи Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Беспалько С.А. оптимізації компонування
Реценз. мембранних елементів в
Н. Контр. ЧДТУ, МТЕ-35
установках оберненого осмосу
Затверд. Калейніков Г.Є.

Розділ 3. Розробка системи оптимізації компонування мембранних
елементів в установках оберненого осмосу
3.1. Основні характеристики установок оберненого осмосу

Основним компонентом в блоці оберненого осмосу є мембранний
елемент. Вихідна вода, проходячи через нього під високим тиском,
поділяється на концентровані стоки і фільтрати. Тому виконання якісного
монтажу мембранних елементів і їх заміни в процесі експлуатації вимагає
застосування оптимальних схем установки мембран в корпус і ретельного
підбору аналогів мембран, що вийшли з ладу. Особливо це актуально для
великих промислових установок, що експлуатуються на теплових
електростанціях, так як в процесі їх експлуатації необхідно забезпечити
стабільну якість і кількість очищеної води.
Якщо врахувати, що найбільш поширені мембранні елементи в
промислових УОО мають продуктивність близько 1 м3/год, то кількість МЕ в
компоновці перевищує 15 штук, а часто становить 50-100 штук і більше.
Виділимо ключові особливості технічних характеристик одного МЕ в
промисловій установці, від яких залежить якість очищеної води і
продуктивність [29]:
селективність по виведенню розчинених солей становить близько
99 – 99,5%;
гідравлічний ККД (коефіцієнт корисної дії) або ступінь
відновлення фільтрату становить ��МЕ близько 10%.
гідравлічний ККД фільтрувального процесу (recovery в англомовній
літературі) визначається як відношення кількості готового продукту (витрата
пермеату ��філ) до кількості вихідної води (витрата ��вих):
��філ
�� = ∙ 100% = �� ∙ 100% (3.1),
��вих
де r – частка виведення фільтрату, ��МЕ – величина R для одного
мембранного елементу, а ��уст описує гідравлічний ККД всієї установки.

Як правило, прості однолінійні (односкаскадні) установки, що містять в
концентратній лінії 1÷4 елемента, мають низьке значення ��уст ≈ 10 ÷ 40%,
що призводить до великих витрат води на власні потреби і знижує економічну
ефективність процесу. Для збільшення величини ��уст часто використовується
рециркуляція концентрату. Це дозволяє значно скоротити втрати води. Однак
це призводить до значного збільшення вмісту солей, як вихідної води, так і
одержуваного фільтрату. Для промислових установок, цей метод
неефективний і однолінійні схеми істотно обмежені в застосуванні.
З метою підвищення гідравлічного ККД установки (��уст ), з метою
економії водних ресурсів, а також для забезпечення необхідної
продуктивності використовується багатокаскадне розташування корпусів, так
звана «ялинка» [20]. У таких установках використовуються схеми, що
складаються з одного або декількох каскадів, при цьому утворений на
попередньому каскаді концентрат служить живильною водою для наступного.
Отже, для його обробки потрібно вдвічі менше модулів (мембранних
елементів). На рисунку 3.1 показані різні схеми компонування
багатоступеневих установок.
Типовий базовий модуль двокаскадної ялинки (рис. 3.1а) містить 15-18
елементів, які включають два паралельних пакета з п'яти-шести мембранних
елементів на першому етапі і один корпус з п'ятьма-шістьма мембранами на
другому етапі. Аналогічну будову має і трикаскадна система (рисунок 3.1б).
Такі конструкції УОО дозволяють отримати гідравлічний ККД на рівні 70-75%
для двокаскадних і до 85% для трикаскадних [16].
Мембранні елементи, завдяки поздовжній концентрації і виснаженню
потоків в процесі фільтрації, функціонують в різних умовах експлуатації,
відрізняючись за такими параметрами:
величина робочого тиску;
вміст солі;
витрата води, що надходить;
концентрація забруднюючих речовин і т.д.

Каскад № 1
Вихідна
в ода Каскад №2

Концентрат Пермеат
a)
Каскад №1
Каскад №2
Вихідна
вода

Каскад №3
Концентрат Пермеат
b)

Рисунок 3.1. а) базова схема двокаскадної «ялинки»;
б) базова схема трикаскадної «ялинки»

Проектування багатокаскадних установок ґрунтується на ідентичності
технічних характеристик всіх МЕ. Однак можуть бути відмінності і в
індивідуальних особливостях мембранних елементів:
за робочим трансмембранним тиском;
по гідравлічному поздовжньому опору і, відповідно, втраті тиску;
за селективністю;
за питомою проникністю;
за площею.
Це пов'язано з особливостями мембранного виробництва. Виробники
МЕ вказують, що відхилення персональних характеристик мембрани від
паспортних можуть досягати ±15%. Перераховані вище обставини можуть
істотно вплинути на працездатність промислового підприємства в цілому.
Зокрема, вони призводять до зниження якості фільтрату і продуктивності

установки. Цей факт також слід враховувати як при проектуванні установки,
так і при монтажі МЕ в установці.

3.2. Система оптимізації порядку монтажу. Визначення особистісних
характеристик мембранних елементів

Дослідження компонування МЕ в УОО на різних об'єктах показало, що їх
звичайна заміна, без урахування індивідуальних особливостей, може знизити
продуктивність і негативно позначитися на стабільності роботи обладнання.
Також необхідно враховувати, що тип установки МЕ може змінювати
різні гідравлічні параметри роботи. Під типом установки слід розуміти вибір
схеми установки, підключення і кріплення МЕ в корпусі, послідовність і
періодичність їх заміни. Невдалий вибір конфігурації монтажу МЕ може
привести до наступних несприятливих обставин:
перекіс потоків в різних корпусах в одному каскаді;
значна різниця в перепаді тиску в межах каскаду;
погіршення якості фільтрату;
відмінність частки відбору проб на фіксованому МЕ від
розрахункової, що призводить до збільшення поперечної концентрації
(концентраційної поляризація), істотної відмінності фактичної
продуктивності від розрахункової і т.д.
Для вирішення цих проблем і підвищення ефективності роботи
обладнання оберненого осмосу пропонується система оптимізації порядку
установки (СОПУ) мембранних елементів. Першим етапом цієї системи є
процедура визначення персональних характеристик (ВПХ) мембранних
елементів. Дана процедура повинна проводитися при її проектній робочій
потужності ��пр МЕ. Величина ��пр визначається наступним чином:
��пр = ��філ⁄��МЕ (3.2),
де потужність установки ��філ – це задана величина, а ��МЕ – число
мембранних елементів, що визначається базовим проектуванням з

використанням стандартних розрахункових програм, наданих виробниками
мембранних елементів. Під час процедури ВПХ визначаються такі параметри
МЕ:
• ∆��тм – робочий трансмембранний тиск;
• ∆��пз – гідравлічний поздовжній опір;
• ��МЕ – селективність або пропускання солей (����МЕ) мембранним
елементом;
• r – частка вилучення фільтрату.
Визначимо поняття порядкового номеру в установці для мембранного
елемента з серійним номером �� від виробника. Нехай �� – номер каскаду (1, 2
або 3), �� – номер фільтротримача (робочого корпусу високого тиску) в каскаді,
а �� – порядковий номер МЕ в напрямку потоку води. Якщо �� певне значення
( ∆��тм , ∆��пз , ��МЕ або r) для МЕ на ������ − місці , то можна визначити
персоніфікований параметр ����,��,��(��, ��пр). Процедура ВПХ визначає ����,��,��(��).
Сукупність цих експериментальних даних буде позначатися як ЕД-Пр.
При цьому процедуру ВПX рекомендується проводити на воді з
аналогічними параметрами, що відповідають діючій установці. Наприклад при
концентрації розчинених солей (2 ÷ 3)��вих, де ��вих – сольовий вміст вихідної
води на підприємстві.
В умовах реальної установки кожен мембранний елемент займає своє
особисте місце в компонуванні мембранного блоку – ������ і має продуктивність
����,��,��(��) , відмінну від ��пр , яка визначається потужністю установки (див.
формулу 3.2). Інші параметри, згадані вище, також відрізняються. Для
розрахунків з використанням персоніфікованих даних пропонується
використовувати метод розрахункової апроксимації, а також рівняння балансу
для водних потоків (вихідна вода, фільтрат і концентрату), концентрації
розчинених в ньому речовин. Метод апроксимації розрахунків аналогічний
тому, що використовується в стандартних розрахункових програмах. Але
відрізняється він тим, що вихідні дані в СОПУ для робочих параметрів

виходять з експериментально визначених даних, а не з паспортних даних і
ідентичні для всіх МЕ. Для розрахунків потрібно мати набір з наступних
даних: ����,��,��(��, �� ) і ��(��, ����,��,��
пр (��, ��пр)).
Ці дані визначаються шляхом наближення:
����,��,��(��, ��) = ����,��,��(��, ��пр) + ����,��,��(��)(�� − ��пр) (3.3)
��,��,��
��(��, ����,��,��(��, ��пр)) = ��пр + ∑�� �� (��, ��) − ����,��,��
�� (��, ��пр) (3.4)
Для визначення емпіричних параметрів �� наближення виконується
процедура ВПХ-A, яка полягає у визначенні ЕД-A+ і ЕД-A-, які визначаються
при продуктивності мембранних елементів ��пр ± 1 м3/год відповідно. А також
при ЕД-Аs, який визначається при 4-кратному перевищенні вмісту солей у
вихідній воді на підприємстві. На підставі даних ЕД-Пр, ЕД-A+ і ЕД-A-, та
формули (3.4) отримуємо значення . Для визначення емпіричних параметрів
апроксимації �� виконується процедура ВПХ-R, обернена процедурі ВПХ-A.
Отримані дані про особисті характеристики кожного елемента
дозволяють визначити оптимальний порядок монтажу.
Для визначення персональних технічних характеристик мембранних
елементів була використана дослідницька установка, зовнішній вигляд і схема
якої наведені на рисунках 3.2-3.3.

Рисунок 3.2. Фото експериментальної установки для тестування 8"
мембран оберненого осмосу

Налаштування робочих характеристик мембран оберненого осмосу
проводилась на установках оберненого осмосу ДВС-М/150-8-54 потужністю
блоку 50 м3/год. В процесі експлуатації обладнання спостерігалися нестабільні
вихідні параметри (різні значення продуктивності і селективності по
корпусам). Однією з можливих причин такого явища може бути тривале
зберігання мембранних елементів до початку експлуатації обладнання. У
таблиці 3.1 наведені дані роботи першого каскаду даного агрегату (шість
корпусів по шість МЕ діаметром 8").

Таблиця 3.1 Показники продуктивності та селективності пакетів на
першому етапі ДВС-М/150-8-54
№ Продуктивність Селективність, % Передача солі, %
корпусу фільтрату, м3/год (ступінь очищення)
1 6,2 98,57 1,43
2 5,8 98,59 1,41
3 5,7 97,49 2,51
4 5,9 97,85 2,15
5 6,4 98,04 1,96
6 6,9 97,32 2,68

З наведених даних видно, що спостерігається значний розкид
продуктивності (до 20%) і ступеня очищення (різниця в 2 рази) по корпусах.
Найбільш складною і трудомісткою задачею отримання експериментальних
даних є визначення персоніфікованих значень коефіцієнтів апроксимації α і β.
Далі, використовуючи програму розрахунку було проведено моделювання та
визначення оптимального компонування мембрани.
Це дозволило налаштувати мембрани в корпусах таким чином, що
вдалося домогтися симетрії потоків і різниці тисків. Оптимальне значення
продуктивності і селективності було досягнуто з урахуванням гідравлічних
характеристик в межах одного каскаду. Результати наведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 Показники продуктивності та селективності шести корпусів
на одному ступені ДВЗ-М/150-8-54 після визначення персональних
характеристик МЕ
№ Продуктивність Селективність, % Передача солі, %
корпусу фільтрату, м3/год (ступінь очищення)
1 6,1 98,16 1,84
2 6,2 98,11 1,89
3 6,1 98,29 1,71
4 6,0 97,98 2,02
5 6,1 98,14 1,86
6 5,9 98,20 1,8

Представлена установка може використовуватися не тільки для
мембранного тестування, але і для дослідно-промислових випробувань. В ході
робіт, що проводяться на даному об'єкті, проводилися випробування МЕ з
подальшою консервацією на основі тестових розчинів. При проведенні
випробувань на стенді необхідно враховувати умови, в яких МЕ доставляється
споживачеві, зберігається і вводиться в експлуатацію.

3.3. Визначення часу стабілізації робочих параметрів мембранних
елементів

Потрібно враховувати, що нові мембранні елементи мають характерний
час ��ст виходу на стабільні робочі параметри. Наявність залежності від часу
працездатності і селективності нових мембран оберненого осмосу пов'язано з
особливостями їх будови і виробництва. Серед найважливіших можна
виділити дві основні причини. Перша – структурна: селективний шар в МЕ
наноситься на розподільну мембрану ультрафільтрації, як правило, з
полісульфону. Під дією достатньо високого тиску відбувається її стиснення,
зміна геометрії пор і, як наслідок, збільшення гідравлічного опору [10].
Виробники мембран оберненого осмосу випускають продукцію (ідентичну
мембранам МЕ) в двох станах: сухому і вологому. Для сухих мембран

тестування проводиться потоком газових середовищ, а для вологих мембран –
на модельних розчинах. В останньому випадку після тестування відбувається
консервація МЕ. Відмивання від консерванту займає значну кількість часу.
Ця обставина є визначальною для значення ��ст . Було проведено ряд
експериментів на нових МЕ для визначення ��ст. На рисунках 3.4-3.5 показані
залежності зміни електропровідності і продуктивності МЕ від кількості
вимірювань (кілька разів на добу). Випробування проводилися на вихідній
воді з вмістом солі 2 г/л, тиском подачі на УОО 16 бар, температурою 25°C.

Рисунок 3.4. Залежність електропровідності МЕ 8" від часу фільтрації

Рисунок 3.5. Залежність співвідношення фактичних і теоретичних
показників МЕ від часу фільтрації (по пермеату)

З наведених графіків видно, що час виходу на робочі параметри
мембранного елемента є значним. Його абсолютне значення залежить від

особливостей виробництва, умов заводських випробувань («сухий»,
«мокрий»). Як правило ��ст , це десятки годин: 20-30 і більше. За цей час
відбувається стабілізація продуктивності і селективності мембрани. У разі
сухої мембрани, що відповідає умовам вищеописаного експерименту, час
стабілізації електропровідності фільтрату (або селективності МЕ) становив
приблизно половину часу стабілізації показників МЕ. Для «мокрих» мембран
ці терміни дещо відрізняються. Як видно з графіків, наведених на рисунках
3.4-3.5, спостерігається значне поліпшення селективності МЕ – передача солі
знижується майже на 30%, продуктивність знижується більш ніж на 20%.
Були проведені експерименти по визначенню ��ст для різних типів
мембранних елементів – для солонуватих вод ( випробувальний тиск –
��ТЕСТ=16 атм), низького тиску (��ТЕСТ = 10 атм), наднизького тиску ��ТЕСТ ≈ 7
атм) і для морських мембран ��ТЕСТ =30 атм. Результати експериментів
показали, що різниця в значенні для різних видів може досягати 50%.

Розділ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В
НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

МКР 24.144.96 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Марчук Н.О. Розділ 4. Охорона праці та Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Цікановський В.Л
Реценз. безпека в надзвичайних

Н. Контр. ситуаціях ЧДТУ, МТЕ-35
Затверд. Калейніков Г.Є.

Розділ 4 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях

ВИСНОВКИ

1. В ході пілотних випробувань установок оберненого осмосу було
введено поняття узагальненого мембранного елемента. Показано, що пілотні
мембранні установки, що описують роботу узагальненого мембранного
елемента, дозволяють проводити натурне моделювання промислового блоку.
Запропоновано класифікацію пілотних установок, проведено
експериментальний порівняльний аналіз їх ефективності.
2. На основі використання тестових мембранних установок
запропонована технологія і метод визначення справжньої місцевої
селективності і солепроникності мембран оберненого осмосу. Запропоновано
математичну модель для розрахунку істинної селективності на основі
експериментальних результатів установки тестової мембрани. Показано, що
розроблена модель дає можливість отримувати дані за різних умов
експлуатації, по мінеральним та органічним сполуки, а також у зоні високих
концентрацій.
3. Для забезпечення оптимальної роботи агрегатів був
запропонований спосіб, що дозволяє мінімізувати вплив розкиду
персональних характеристик мембранних елементів на вихідні параметри.
Методика апробована в промисловій експлуатації на установках різної
потужності. Розроблена методика включає в себе експериментальне
визначення персональних характеристик в умовах експлуатації або
використання тестових даних виробників мембранних елементів і чисельний
розрахунок оптимального порядку розташування. Запропонований метод
дозволяє досягти симетрії потоків по всьому корпусу, а також підвищити
загальну якість фільтрату установки до 25%.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Дорощенко В. В. Водопідготовка : навч. посіб. / В. В. Дорощенко,
І. Г. Коцюба, Т. О. Єльнікова, О. І. Уваєва. – Житомир : Державний університет
«Житомирська політехніка», 2020. – 163 с.
2. Орлова А. М. Водопідготовка : інтерактивний комплекс навчально-
методичного забезпечення / А. М. Орлов, В. О. Орлов. – Рівне : НУВГП, 2009.
– 182 с.
3. Кишневский, В.П. Сучасні методи обробки води в енергетиці / В.П.
Кишневский. – Одеса: 1999. – 196 с.
4. Harfst William F., Mechanics of Ion-Exchange System Operation //
Ultrapure Water. - 2013. – № 4 – P. 20-21.
5. McDonald J.,Is Zero Liquid Discharge Really Possible? // Ultrapure
Water. - 2014. – № 3. – P. 33-34.
6. Wong Joseph M. Reuse, Treating an Industrial Wastewater to High-
Purity Water Quality Using Membrane and IX Technologies // Ultrapure Water. -
2014. – № 5. – P. 22-26.
7. Трус І. М. Маловідходні технології демінералізації води / І. М.
Трус. – Київ : Кондор, 2017. – 248 с.
8. Моделювання процесів мембранного розділення [Електронний
ресурс] : навчальний посібник для студентів спеціальності 133 «Галузеве
машинобудування», спеціалізації «Інжиніринг, комп’ютерне моделювання та
проектування обладнання хімічних і нафтопереробних виробництв» / КПІ ім.
Ігоря Сікорського ; уклад. С. В. Гулієнко. – Електронні текстові данні. – Київ :
КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017. –166 с.
9. Huliienko S. V., Korniyenko Y. M., Muzyka S. M., Holubka K. (2022).
Simulation of reverse osmosis process: Novel approaches and development trends.
Journal of Engineering Sciences, Vol. 9(2), pp. F6-F36, doi:
10.21272/jes.2022.9(2).f2
10. Брик М.Т., Цапюк Є.А., Твердий О.А. Мембранні технології в
промисловості. Київ: Техніка, 1990. – 247 с.
11. Henley Mike, The Waterside: Membranes – A Workhorse in Today's
Industrial Plant // Industrial Water Treatment. – 2014. – № 5. – P. 4-10.

12. Тугай А. М. Водопостачання : підручник / А. М. Тугай, В. О.
Орлов. – Київ : Знання. – 2009. – 735 с.
13. Huliienko S. V., Korniienko Y. M., Gatilov K. O. (2020). Modern trends
in the mathematical simulation of pressure-driven membrane processes. Journal of
Engineering Sciences, Vol. 7(1), pp. F1–F21, doi: 10.21272/jes.2020.7(1).f1
14. Долина Л. Ф., Машихіна П. Б., Козачина В. А. Реконструкція
систем водопостачання та водовідведення: монографія. Дніпро: Журфонд,
2021. 220 с
15. Варламов Г.Б., Любчик Г.М., Маляренко В.А. Теплоенергетичні
установки та екологічні аспекти виробництва енергії: Підручник. – К.: ІВЦ
“Видавництво «Політехніка»”, 2003. – 232 с.
16. Кишневський В. П. Сучасні методи обробки води в енергетиці :
[навч. посібник для студентів спеціальностей «Теплоенергетика», «Атомна
енергетика» та експлуатаційного персоналу ТЕС і АЕС] / В. А. Кишневський.
– Одеса : ОГПУ, 1999. – 196 с.
17. Фізико-хімічні методи очищення води. Керування водними
ресурсами. Під ред. Астреліна І., Ратнавіри Х. Water Harmony Project, 2015. 578
с. ISBN 978-82-999978-3-6.
18. Кишневський В. П. Системи обробки води в енергетиці.
Розрахунки і проектування : навч. посіб. / В. П. Кишневський, В. В. Чиченін. –
Одеса : ОНПУ, 2003. – 160 с.
19. Downey Donald, Ion Exchange – Troubleshooting an Ion Exchange
Mixed-Bed Unit // Ultrapure Water. – 2014. – № 4. – P. 17-21.
20. Орлов В. О. Водопостачання промислових підприємств : навч.
посіб. / В. О. Орлов, Л. Л. Литвиненко, А. М. Орлова. – Київ : Знання, 2014. –
278 с.
21. Гомеля М. Д. Сучасні методи кондиціонування та очистки води у
промисловості : монографія / М. Д. Гомеля, В. М. Радовенчик, Т. О. Шаблій. –
Київ : Графіка, 2007. – 168 с.
22. Гомеля М. Д. Фізико-хімічні основи процесів очищення води :
підручник / М. Д. Гомеля, Т. О. Шаблій, Я. В. Радовенчик. – Київ : Кондор,
2019. – 256 с.

23. Фізико-хімічні методи очищення води. Керування водними
ресурсами / Під редакцією І. М. Астреліна та Х. Ратнавіра. Проект «Water
Harmony». – Київ : ТОВ «Друкарня Вольф», 2015. – 578 с.
24. Мікульонок І. О. Механічні, гідромеханічні і масообмінні процеси
та обладнання хімічної технології : навч. посіб. / І. О. Мікульонок. – 2-ге вид.,
перероб. і допов. – Київ : ІОЦ «Політехніка», 2002. – 304 с.
25. Нові високоефективні методи очищення від розчинних та
нерозчинних полютантів : монографія / [І. М. Трус та ін.]. – Київ : Кондор
Видавництво, 2020. – 272 с.
26. Буляндра О.Ф. Технічна термодинаміка. – К.: Техніка, 2006. – 320
с.
27. Білуха М.Т. Методологія наукових досліджень: Підручник. – К.:
АБУ, 2002. – 480 с.
28. Шейко В.М., Кушнаренко Н.М. Організація та методика науково-
дослідницької діяльності: Підручник. – 2-ге вид., перероб. і доп. – К.: Знання-
Прес, 2002. – 295 с.
29. Брик М.Т. Енциклопедія мембран. У 2-х томах. – К.: Вид. дім
«Києво-Могилянська академія», 2005. –Т.1 –658 с. ISBN 966-518-340-0
30. Mulder, M. (1996). Basic principles of membrane technology ( 2nd
ed.). Springer.
31. Baker R. W. Membrane technology and applications. – 2nd ed.
¬Chichester: John Wiley & Sons, 2004. – 2004.
32. Huliienko S., Kornienko Y., Muzyka S., Holubka K. (2024).
Mathematical Simulation of Nanofiltration Process: State of Art Review. Chemistry
& Chemical Technology Vol. 18, No. 2, pp. 187–199, doi:
https://doi.org/10.23939/chcht18.02.187
33. Basile A., Ghasemzadeh K., Iulianelli A. (2022). Current Trends and
Future Developments On (Bio-) Membranes: Transport Phenomena in Membranes.
Amsterdam. Elsevier.
34. Математичне моделювання теплових процесів в енергетиці та
промисловості. Практикум : навч. посіб. для студ. третього рівня вищої освіти
(PhD) спеціальності 144 «Теплоенергетика» / Уклад. Д. В. Риндюк, В. А. Пешко
; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Київ, 2021. – 75 с.

35. Porter M. Handbook of industrial membrane technology. – Wastwood,
New Jersey: Noyes publications. – 619 p.
36. Jaan Kiusalaas (2013). Numerical methods in engineering with Python
3. Cambridge: Cambridge University Press
37. Гулієнко, С. В. Регенерація рулонованих мембранних модулів
систем підготовки води [Електронний ресурс] : монографія / С. В. Гулієнко, Я.
М. Корнієнко ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані. – Київ :
КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017. – 207 с.

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets