Расчет бака мембранного для водоснабжения: Мембранный бак и несколько «зарытых собак»

2. По количеству точек водоразбора.

– до 3-х точек водаразбора, насос с производительностью порядка 2 куб. м./час – гидроаккумулятор до 24 л.
– до 8 точек водаразбора, насос с производительностью порядка 3,5 куб. м./час – гидроаккумулятор 50 л.
– более 10 точек водаразбора, насос с производительностью порядка 5 куб. м./час – гидроаккумулятор 100 л.

3. По параметру производительности

Расчет выполняется по формуле:

O = K*Rmax*(Dmax + 1)*(Dmin+1)/(Dmax-Dmin) — (P + 1)

Где:
K — коэффициент мощности насоса ;

4. Метод расчёта UNI 9182

Этот метод является более точным алгоритмом расчета объема гидроаакумулятора и рассчитан для помещений, оснащенных оборудованием, потребляющим значительное количество воды.

Методика расчёта UNI 9182 состоит из нескольких пунктов:

1.Определение суммарного коэффициента потребления воды Су.

Вид оборудования

Коэффициент использования Сх

Количество каждого вида n

Расширительный мембранный бак – обязательный компонент индивидуального водоснабжения, без которого функционирование системы не представляется возможным. Именно он создает необходимое давление для полноценной работы водопровода, делает резервные запасы воды и даже выполняет ряд защитных функций. В связи со столь высокой важностью оборудования ожидаемо возникает вопрос: как выбрать и грамотно установить бак? Чтобы разобраться, подойдем к вопросу комплексно: к вашему вниманию строение и принципы работы расширительного прибора, его виды, особенности выбора, а также схема подключения и полезная инструкция по наладке с видео.

Функции и принцип работы

Мембранный бак – это герметичный преимущественно металлический резервуар, состоящий из двух разделенных камер: воздушной и водяной. В роли разделителя выступает специальная резиновая мембрана – она, как правило, выполнена из крепкого бутила, который устойчив к развитию бактериальных микроорганизмов. Водяная камера оснащена патрубком, через который непосредственно подается вода.

Главная задача расширительного мембранного бака – аккумулировать определенный объем воды и подавать ее по запросу пользователя под необходимым давлением. Но этим функции прибора не ограничиваются – также он:

• защищает насос от преждевременной деформации: благодаря резерву воды насос включается не при каждом открывании крана, а только при опустошении бака;
• предохраняет от перепадов давления воды при параллельном использовании нескольких кранов;
• защищает от гидравлических ударов, которые потенциально могут происходить при включении насосной установки.

Принцип работы бака следующий. Когда насос включается, в водяную камеру под давлением начинает закачиваться вода, а объем воздушной камеры в это время уменьшается. Когда давление достигает максимально допустимой отметки, насос отключается, и подача воды прекращается. Затем по мере забора воды из бака давление снижается и, когда оно уменьшается до минимально допустимой отметки, насос вновь включается и возобновляет закачку воды.

Совет. В процессе работы бака в водяной камере может накапливаться воздух, что провоцирует снижение эффективности оборудования, поэтому как минимум раз в 3 месяца нужно проводить обслуживание отсека – стравливать из него лишний воздух.

Виды мембранных баков

Различают два вида расширительных мембранных резервуаров:

С заменяемой мембраной – модели, подразумевающие возможность смены резиновой мембраны. При первой же необходимости ее можно вынуть через фланец, раскрутив его болты. В крупных баках мембрана дополнительно зафиксирована к ниппелю, что позволяет стабилизировать прибор, но и в этом случае ее можно без проблем снять с креплений на задней части.

Особенности выбора бака

Главный фактор выбора мембранного бака – его объем. При расчете оптимального объема резервуара следует учитывать следующие нюансы:

• количество пользователей водопроводной системы;
• количество точек водозабора: кранов, выходов для душа и джакузи, выходов для бытовой техники и котлов, которые работают с водой;
• производительность насоса;
• максимальное количество циклов включения/выключения насоса за один час.

Для расчета приблизительного объема бака можете воспользоваться такими ориентирами от специалистов: если количество пользователей не более трех, а производительность насоса составляет не больше 2 куб.м./ч, то вполне достаточно резервуара объемом 20-24 л; если количество пользователей от четырех до восьми, а производительность насоса колеблется в рамках 3-3,5 куб.м./ч, потребуется резервуар объемом 50-55 л.

Выбирая бак, помните: чем скромнее его объем, тем чаще придется включать насос и тем выше риск перепадов давления в водопроводной системе.

Совет. Если вы предполагаете, что со временем возникнет необходимость увеличения объема мембранного бака, покупайте оборудование с возможностью подключения дополнительных емкостей.

Схема подключения бака

Мембранный резервуар может устанавливаться как вертикально, так и горизонтально, но в обоих случаях схема подключения будет идентичной:

1. Определите место монтажа. Прибор должен располагаться со стороны всасывания циркуляционного насоса и до разветвления водопровода. Проследите, чтобы к баку обеспечивался свободный доступ для выполнения обслуживающих работ.
2. Закрепите резервуар к стене или полу через каучуковые прокладки и заземлите его.
3. К патрубку резервуара с помощью фитинга-американки подсоедините пятивыводной штуцер.
4. К четырем свободным выводам последовательно подсоедините: реле давления, трубу от насоса, манометр и разводную трубу, которая подает воду непосредственно к точкам забора.

Важно, чтобы сечение подсоединяемой трубы водопровода было равным или немного большим по отношению к сечению приемного патрубка, но оно ни в коем случае не должно быть меньшим. Еще один нюанс: между расширительным баком и насосом желательно не располагать никаких технических устройств, дабы не спровоцировать увеличение гидравлического сопротивления в системе водоснабжения.

Инструкция по наладке оборудования

После того как мембранный бак установлен и подключен, важно грамотно его настроить и запустить. Остановимся на главных моментах этого этапа.

Первым делом нужно узнать величину внутреннего давления бака. В теории оно должно составлять 1,5 атм, но не исключено, что во время хранения прибора на складе или в процессе транспортировки случилась протечка, которая спровоцировала понижение столь важного показателя. Дабы убедиться в правильности давления, снимите колпачок золотника и выполните замеры манометром. Последний может быть трех видов: пластиковый – дешевый, но не всегда точный; механический автомобильный – более надежный и сравнительно доступный в цене; электронный – дорогой, но максимально точный.

После измерений необходимо определиться, какое давление будет наиболее оптимальным в вашем случае. Практика показывает, что для нормального функционирования сантехники и бытовых приборов давление в мембранном баке должно варьироваться в рамках 1,4-2,8 атм. Предположим, что вы выбрали эти показатели – что делать дальше? Сначала, если исходное давление в баке оказалось ниже 1,4-1,5 атм, его нужно повысить путем подкачки воздуха в соответствующую камеру резервуара. Затем следует настроить реле давления: откройте его крышку и при помощи большой гайки P настройте максимальный показатель давления, а при помощи малой гайки ∆P – минимальный показатель.

Теперь можно запускать систему: по мере закачки воды наблюдайте за манометром – давление должно постепенно подниматься, а после того, как оно достигнет максимальной установленной отметки, насос должен отключиться.

Как видите, без расширительного мембранного бака вы действительно можете даже и не рассчитывать на полноценную работу индивидуального водоснабжения. Поэтому, если хотите бесперебойно пользоваться благами цивилизации, основательно подойдите к выбору и подключению прибора – все принципы и тонкости перед вами, так что советуем их хорошо проштудировать и только потом переходить к активным действиям.

Расчет объема гидроаккумулятора: видео

Расширительный бак для водоснабжения применяют для стабилизации рабочего давления, защиты оборудования от возможных гидроударов, а также для выравнивания температурных показателей жидкости. Работа гидробаков протекает автономно на основании полученных данных о состоянии системы и не требует наличия насосов, компрессора или подключения к электросети.

Характеристика закрытых расширительных баков

Расширительные емкости – это резервуары цилиндрической или шарообразной формы с горизонтальным или вертикальным расположением рабочей камеры. Могут быть напольной или подвесной конструкции.

Оборудование предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации систем водоснабжения жилого дома, подключенных к центральной сети. Для работы в структуре водопровода, подающего ресурс из подземных источников (скважины, колодцы), предназначены гидроаккумуляторы. Они поставляются в комплекте насосных станций, у них то же назначение, но другие требования и условия эксплуатации.

Особенности устройства и конструкции

Расширительный бак представляет собой непроницаемую емкость, выполненную из высоколегированной стали. Пространство рабочей камеры прибора делит на две части резиновая мембрана, которая по своей форме и способу крепления может быть двух видов.

В первом варианте – это вертикально установленный клапан, с одной стороны которого находится воздух, а с другой – вода. Вторая модификация устройства изготавливается в форме сплошной грушевидной емкости из резины, которая внизу, через выпускной клапан, фиксируется к корпусу прибора. Внутри мембраны находится жидкость, а снаружи – воздух.

Баки для бытового использования поставляются в торговую сеть размером от 8 до 150 л. Модели от 50 л снабжаются опорными стойками, штуцером для подключения дополнительных устройств и манометром для измерения давления.

Принцип работы гидроаккумулятора

Принцип работы гидроаккумулятора.

Гидроаккумулятор – это стальная емкость с металлическими опорами. Внутри корпуса находится две камеры – воздушная и гидравлическая. Верх воздушной камеры оборудован ниппелем, через который можно сбросить или накачать воздух. Низ емкости заканчивается специальным штуцером для соединения с водопроводом.

Принцип работы мембранного механизма следующий: после запуска перекачивающей станции вода подается в бачок прибора до тех пор, пока плотность в системе не превысит максимально допустимого уровня, после чего реле отключает гидроаккумулятор. При открытии кранов объем воды в камере уменьшается, сила напора падает, автомат подключает насос, и давление стабилизируется.

Классификация по области применения

Расширительные баки по своему внешнему виду и способу изготовления разделяют на открытые и закрытые конструкции. Оборудование открытого типа – это емкость накопительного действия, которая применяется в загородных домах с ограниченным водоснабжением. Размер и материал резервуара подбирают с учетом необходимого объема воды в сутки. Камеры такого типа используют в качестве дополнительного оборудования при устройстве отопления жилых зданий.

Устройства закрытого типа служат для компенсации температурных расширений и стабилизации давления в следующих системах:

• подачи холодной воды;
• горячего водоснабжения;
• отопления;
• водоочистки.

Материалы для гидропневматического оборудования

Безотказная работа любого гидропневматического агрегата зависит от правильного выбора мембраны. В зависимости от области применения и условий эксплуатации деталь может изготавливаться из следующих материалов:

1. Натуральная резина – предназначена для приборов с рабочим температурным диапазоном -5…+50°С.
2. Бутил-каучуковая диафрагма – работает в пределах 0…+120°С.
3. EPDM – синтетический эластомер, эксплуатируется в режиме +1…+110°С, рабочий напор жидкости – до 12 бар.
4. SBR-диффузор из стирол-бутадиеновой резины для горячего и холодного водоснабжения – до 15 бар, +1…+100°С.

Расчет объема бака перед выбором

Для того чтобы правильно настроить систему водопровода квартиры, нужно не ошибиться в выборе объема расширительного бака. Методика расчета размера емкости построена на сборе информации о бытовых приборах, расположенных в квартире.

Расчет объема бака перед выбором.

Составляем перечень точек подключения с указанием числа каждого типа оборудования, частоты включения в сутки и определяем суммарный коэффициент расхода воды (Cy). Например, есть два умывальника, общая частота использования 6 раз/сутки: 2х6 = 12. Такие вычисления необходимо произвести с каждым наименованием. Затем сложить все значения. Полученная сумма и будет показателем потребления ресурса в квартире.

После этого необходимо воспользоваться таблицей из международного способа расчета UNI 9182, подставить суммарный коэффициент и выбрать резервуар нужного размера.

На основании опыта использования системы расчетов объем емкости для квартиры равен:

• до 3 потребителей – расширительный бак до 24 л;
• до 8 точек – 50 л;
• свыше 10 приборов – 100 л.

Горизонтальная и вертикальная ориентация

Какой ориентации приобрести гидробак, зависит от размера емкости и свободного места в квартире. В стандартном варианте резервуары объемом до 50 л выпускают с возможностью монтажа прибора на стены помещения и с вертикальным расположением корпуса.

Гидроаккумуляторы большей вместимости предусматривают несколько способов установки. Они могут быть как вертикальной, так и горизонтальной ориентации. В зависимости от комплектации приборы могут поставляться в составе насосной станции или в виде отдельного агрегата для автономных систем.

Схемы подключения гидробаков

Для того чтобы подключить гидропневматические баки к холодному или горячему водопроводу, они должны быть оснащены:

Схема подключения гидробака.

• подающим, спускным и отводящим патрубками;
• манометром;
• предохранительным клапаном;
• датчиком уровня;
• ниппелем – устройством для регулирования и пополнения воздуха.

Расширительные емкости для холодной воды устанавливают в самой нижней точке распределительной системы. Баки для горячего водоснабжения монтируют на трассе трубопровода со стороны подачи жидкости к нагревательному оборудованию (теплообменник, бойлер и др.).

Выполнение установки расширительного бака

Монтаж агрегата производится в помещении с температурой не ниже 0°C. Минимальное расстоянии от стен и плит перекрытий – не более 60 см. Вокруг установленного оборудования необходимо обеспечить проход для доступа к воздушному крану, сливному клапану, запорной арматуре. Не допускается воздействие веса подключенного оборудования и трубопроводов на корпус прибора.

Перед установкой гидробака в камере необходимо измерить манометром плотность воздуха, она должна соответствовать техническим характеристикам механизма. Точную регулировку можно выполнить через ниппель в верхней части резервуара. Монтаж устройства (вертикально или горизонтально) зависит от объема бака и указывается в рекомендациях завода-изготовителя при покупке оборудования.

Особенности регулировки гидроаккумулятора

Настройка рабочих характеристик гидроаккумулятора происходит следующим образом:

1. Проверяем давление в воздушной камере. Для этого подключаем манометр к резиновому клапану, расположенному в верхней части емкости.
2. Если полученные значения не соответствуют рекомендуемым, то нажатием на ниппель стравливаем воздух и снижаем давление или накачиваем газ для повышения силы напора.
3. Затем открываем защитный кожух реле и при помощи большой гайки регулируем верхний уровень срабатывания, отвечающий за остановку насоса при максимальном давлении.
4. Нижняя граница запуска оборудования настраивается малым креплением.
5. Закрываем корпус реле и проверяем результаты.

Настройка давления бака в системе водоснабжения

Гидроаккумулятор поступает в торговую сеть с базовыми настройками производителя оборудования. Иногда такие параметры не соответствуют условиям эксплуатации.

Настройка давления бака в системе водоснабжения.

Корректировка работы расширительного бака показана в следующих ситуациях:

1. После установки агрегата. Регулировка значений согласно техническим нормам региона.
2. Слабый напор в системе.
3. Бак не наполняется.
4. Замена мембраны на новую.
5. Ремонт магистрали.
6. В воздушной камере превышены рекомендуемые значения, основания – показания манометра.
7. Нарушен температурный режим горячего водоснабжения.

При корректировке давления в газовом отсеке прибора следует учитывать, что для защиты емкости от коррозии воздушная камера на заводе заполняется осушенным азотом. Поэтому при регулировке плотности воздуха в газовой полости или наполнении резервуара после смены мембраны рекомендуется пользоваться техническим азотом.

Предохранительные клапаны устройства должны быть отрегулированы так, чтобы рабочее давление в защищенном сегменте не превышало нормативное более чем на 10 %, а при установленном значении до 0,5 МПа ≤ 0,05 МПа.

Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя

Расширительные баки для систем горячего водоснабжения компенсируют изменения объема жидкости в границах допустимой минимальной и максимальной температуры, а также поддерживают давление в проектном диапазоне.

Мембранная емкость для ГВС устанавливается непосредственно в точке подачи холодной воды в систему. Оптимальной считается установка резервуара после редуктора давления. Концентрация воздуха в камере гидроаккумулятора должна быть на 0,25 бар выше, чем показатели рабочего напора в магистрали, или на 0,2 бар больше, чем установленное давление на выходе редуктора.

При такой настройке излишки воды, периодически появляющиеся в системе из-за повышения температуры, в процессе охлаждения будут постепенно сбрасываться обратно в трубопровод.

Правила обслуживания гидробака

Правила обслуживания гидробака.

Установка, испытания и ремонт оборудования должны проводиться в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя специалистами, прошедшими специальную подготовку.

Любые изменения конструкции расширительной камеры с использованием сварных работ или посредством механических воздействий запрещаются.

Один раз в год требуется выполнять профилактический осмотр гидробака:

1. Проверять давление в воздушной камере.
2. Проводить внешний осмотр корпуса установки.
3. Обследовать контрольно-измерительную аппаратуру (манометр, клапаны, реле и др.).
4. Инспектировать герметичность трубопроводов и работу запорной арматуры.

Монтаж гидробака открытого типа

Расширительные емкости открытого типа – это навесное оборудование, которое монтируют в верхней точке магистрали. Место установки должно иметь хорошую вентиляцию во избежание формирования конденсата на поверхности прибора. Высота размещения емкости должна позволять свободный доступ к внутренней части резервуара для выполнения технического осмотра или ремонта рабочей камеры.

Резервуар оборудуется поплавковым клапаном, который устанавливается на входной магистрали. Он предназначен для поддержания в накопительной камере уровня жидкости, который исключает перелив воды через кромку бака.

Выводы и полезное видео по теме

Использование расширительных баков в системе водоснабжения квартиры позволяет получить контролируемую подачу воды с постоянным давлением, обеспечивающим стабильную безаварийную работу сантехнического оборудования.

Расчёт объёма бака-гидроаккумулятора при подаче воды в сеть водоснабжения | Архив С.О.К. | 2020

Баки-гидроаккумуляторы (гидропневматические баки, гидробаки, мембранные баки и т. п.) широко используются в небольших системах водоснабжения, как на первом, так и на втором подъёмах. На первом подъёме бак-гидроаккумулятор выполняет обычно функцию сглаживания гидравлических ударов при пуске и остановке насоса (как правило, это погружной насос водозаборной скважины). Особенности работы гидроаккумулятора для такого случая рассматривались в [1].

На втором подъёме гидроаккумулятор является по сути напорно-регулирующей ёмкостью, позволяющей создать некоторый объём воды под давлением. За счёт этого объёма обеспечиваются небольшие расходы воды, что особенно важно при значительной неравномерности водопотребления. Также обеспечивается компенсация утечек воды, возникающих вследствие неплотностей в трубопроводах и водопроводном оборудовании, без включения подающего насоса возможно более продолжительное время. Баки могут устанавливаться и на «прямоточных» схемах водоснабжения, когда погружной насос скважины подаёт воду непосредственно водопотребителям — с системой очистки воды или без неё.

Подбор бака-гидроаккумулятора сводится к расчёту его объёма. Сложность этой задачи заключается в учёте сочетания одновременного изменения объёма и давления газа (воздуха) и воды в герметично закрытом от атмосферы корпусе бака. Если даже говорится, что расчё- том определяется частота включения насоса, в любом случае речь идёт именно об определении того резервного, буферного рабочего объёма, который может использоваться, как уже было сказано, для компенсации небольших расходов воды (разумеется, сугубо ограниченное время) и утечек из системы водоснабжения.

Далее приведены несколько формул для расчёта объёма гидробака (они же были приведены и в [1]):

W = qhr sp.i/(4n), (1)

где qhr sp.i — часовой расход воды, подаваемой насосом; n — допустимое число включений насосной установки в час, для установок с гидропневматическим баком n = 6–10;

где Q_max — максимальный расход воды, л/мин.; pmax — максимальное давление, при котором насос отключается; pmin — минимальное давление, при котором насос включается; p0 — давление газа в гидроаккумуляторе; К — коэффициент, зависящий от мощности насоса; а — количество пусков системы в час.

Нетрудно заметить, что формула (1) избыточно упрощена — в ней даже не учитывается давление воды и воздуха. В формулы (2) и (3) входят значения верхнего pmax и нижнего pmin уровней давления воды в системе, давления воздуха внутри гидробака. При этом сложно оценить, на каких положениях основаны указанные формулы. Неясно, например, что означают коэффициенты 16,5 и К.

В частности, согласно пояснениям к уравнению (3), значение К тем больше, чем больше мощность подающего насоса: от К = 0,25 при мощности насоса 0,75–1,50 кВт до К = 0,875 при мощности 6,71–9,0 кВт. Можно признать логичным, что с ростом мощности насоса увеличивается и требуемый объём гидробака, но опять же неясно, на чем основана данная зависимость. По сути, формулы (2) и (3) в большей степени эмпирические.

Выражения (2) и (3) объединяет также то, что значения давления воды в них представлены в степени «1″, что предполагает протекание в воздушной подушке гидробака изотермического процесса, при котором теплообмен с окружающей средой при изменении объёма и давления происходит достаточно быстро, а температура остаётся практически постоянной.

Однако бак-гидроаккумулятор в силу своей конструкции является достаточно замкнутой системой, где получение теплоты извне и её отдача во внешнюю среду весьма затруднены, что позволяет считать его работу более близкой к другому газовому процессу — адиабатическому, при котором система практически не обменивается теплотой с окружающим пространством. Уравнение адиабатического процесса записывается как:

pWk = const,

(4) где k — показатель адиабаты, для сухого воздуха k = 1,4.

В сети Интернет можно встретить [2] следующее уравнение для расчёта объёма гидробака W на основе адиабатического процесса:

где p0 — давление газа; p1 — нижний уровень давления воды; p2 — верхний уровень давления воды; ΔW — объём аккумулируемой воды.

По мнению автора, выражение (5) достаточно адекватно описывает работу бака-гидроаккумулятора, но нуждается в некоторых поправках и разъяснениях. Например, что значит «объём аккумулируемой воды»? Или что понимать под объёмом гидробака W — полный объём бака, включая объём, заполненный воздухом, либо только объём, занятый водой? Возможно, именно вследствие не вполне понятных величин ΔW и W уравнение (5) и не нашло широкого распространения. Следовательно, прежде всего необходимо составить расчётную схему бака-гидроаккумулятора (рис. 1).

Как правило, давление газа (воздуха) в баке доводится до уровня 1,5–2 атм (чем больше объём бака, тем больше и устанавливаемое давление воздуха). Обозначим его pг0 — исходное давление газа (воздуха). Соответственно, и воздух при созданном изначально давлении pг0 займёт объём Wг0. Изначальные давление и объём воды обозначим как pв0 и Wв0. Поскольку давление отделённых друг от друга эластичной мембраной воздуха и воды в баке в любом случае одинаково, то pг0 = pв0 (далее будем именовать его как p0). В свою очередь, общий объём гидробака составит W = Wг0 + Wв0.

Здесь необходимо отметить, что соотношение Wг0 и Wв0 зависит от конструкции бака, которая задаётся производителем. По имеющимся у автора данным (со слов одного из производителей баков) оно составляет 1:1, то есть по 50% воды и воздуха, хотя, разумеется, оно может быть и другим у иных торговых марок. Отношение объёма воздуха (газа) в баке Wг0 при давлении p0 к общему объёму W обозначим как k_б = Wг0/W. В рассматриваемом случае k_б = 0,5.

Итак, при давлении воды в системе около 1,5 атм (или несколько ином случае, если в гидроаккумулятор накачано не равное 1,5 атм давление воздуха) вода будет занимать 50% объёма (либо несколько другое, что зависит от производителя данной модели бака).

Если верхний уровень давления p2 в системе, при котором, как правило, автоматика отключает подающий насос, задан выше давления pг0 = pв0 = p0 (в нашем случае 1,5 атм), то, согласно (4), соотношение объёмов Wг0 и Wг2 будет:

p0Wг01,4 = p2Wг21,4. (6)

Верхнее давление p2 относится, разумеется, и к воде, и к воздуху. Объём газа в баке составит Wг2 = W — Wв2, тогда:

где Wв2 — объём воды в баке при верхнем уровне давления p2.

Как правило, объём Wв2 больше, чем Wв0. Разница объёмов Wв2 и Wв0 составит ΔW2 = Wв2 — Wв0. Условно назовём объём ΔW2 «верхним». Тогда из (7) получаем:

Нижний уровень давления p1 в системе, при котором, как правило, автоматика включает подающий насос, соотносится с давлением p0 как

p0Wг01,4 = p1Wг11,4. (9)

Точно так же, как верхний уровень, нижний уровень давления p1 относится и к воде, и к воздуху. Объём газа в баке составит Wг1 = W — Wв1, тогда:

где Wв1 — объём воды в баке при нижнем уровне давления p1.

Предположим, что объём Wв1 меньше, чем Wв0 (хотя вполне возможна обратная ситуация). Разница объёмов Wв0 и Wв1 составит ΔW1 = Wв0 — Wв1. Условно назовём объём ΔW1 «нижним».

Тогда из (10) получаем:

Разумеется, в зависимости от условий давление p1 может быть больше или меньше p0 — тогда и объём Wв1 будет соответственно больше или меньше Wв0. Аналогично можно сказать и о соотношении p2 и p0.

Объём ΔW, который можно назвать рабочим объёмом гидробака, складывается из «верхнего» и «нижнего» объёмов:

ΔW = ΔW2 + ΔW1, тогда:

Отсюда

Таким образом, рабочий объём гидробака ΔW для данной модели и типоразмера прямо зависит от предварительно накаченного в бак давления p0, верхнего и нижнего уровней давления воды p2 и p1.

Как известно, подавляющее большинство насосов имеет ограниченное допустимое количество пусков в час. При расчётном расходе в системе водоснабжения Q (о котором речь пойдёт ниже) и допустимом количестве пусков насоса n требуемый запасной объём воды должен быть не менее nQ.

Приравняв nQ к ΔW, получим:

Уравнения (14) и (14а) связывают, таким образом, все основные показатели работы системы водоснабжения с бакомгидроаккумулятором:

•  конструктивную особенность бака, которая выражается коэффициентом kб, учитывающим отношение объёма газа (воздуха) к полному объёму бака при равенстве изначально накаченного давления воздуха в баке p0 и давления воды в системе pг0;
• давление воздуха p0, изначально созданное в баке;
• верхний p2 и нижний p1 уровни давления воды в системе;
• рабочий объём бака ΔW; ? общий объём бака W;
• допустимое количество пусков насоса в час n;
• расчётный расход Q.

Выражения (14) и (14а) не учитывают сопротивление самой резиновой мембраны, которая обычно изготавливается из различных видов резины или EPDM.

Учёт данного параметра весьма затруднён вследствие значительного изменения модуля упругости резины или каучука при деформации. Оценить влияние мембраны возможно, по-видимому, с помощью поправочного коэффициента, определяемого путём натурных наблюдений за работой бака-гидроаккумулятора. При этом более или менее адекватно должен быть описан основной процесс работы гидроаккумулятора, который, по мнению автора, наиболее близок к адиабатическому газовому процессу.

Если провести оценку объёма бакагидроаккумулятора, исходя из выражений (2), (3), (14) и (14а), то возникает вопрос: в какой размерности следует подставлять значение расхода воды (вопроса относительно размерности давления не возникает, так как во всех указанных выражениях величины р делятся друг на друга)? Можно принять размерность для расхода воды в л/мин., как рекомендуется в пояснениях к формулам (2) и (3), рассмотрев получающиеся значения W на примере. Исходные данные для примерного расчёта приведены в табл. 1.

Примем изначально накаченное в бак давление воздуха равным р0 = 1,5 атм. Расчётный расход Qmax примем равным 5 м³/ч, что соответствует 1,4 л/с или 83,3 л/ мин., что является, в общем, небольшим расходом воды.

Значения давления рmax (p2) и pmin (p1) рассмотрим по трём вариантам:

1. рmax (p2) > p0, рmin (p1) < p0;

2. рmax (p2) > p0, рmin (p1) > p0;

3. рmax (p2) < p0, рmin (p1) < p0.

Результаты расчётов объёма бака-гидроаккумулятора, согласно (2), (3) и (14а) приведены в табл. 2.

Столь большой разброс полученных значений объёма бака-гидроаккумулятора указывает, очевидно, на несовершенство расчётной модели. Это несовершенство, как можно предположить, связано с тем, какие расходы воды следует подставлять в расчётные формулы, а также с тем, какие технологические задачи вообще решаются с помощью бака-гидроаккумулятора. На первый взгляд ответ очевиден: бак-гидроаккумулятор предназначен для снижения количества пусков подающего насоса.

Однако при каких ситуациях необходимость снижения количества пусков насоса наиболее актуальна? Маловероятно, чтобы такая необходимость наблюдалась в период наибольшего водопотребления, когда подающие насосы работают почти постоянно и с максимальной частотой вращения двигателей, если речь идёт об агрегатах с частотными преобразователями. Наоборот, если водопотребление незначительное, бак-гидроаккумулятор становится весьма полезным, ведь самые малые объёмы воды, забранной из водопровода потребителем, могут резко снизить давление в трубопроводной системе, чем вызвать автоматическое включение подающего насоса. То же самое можно сказать и об утечках из труб, которые аналогичным образом снижают давление в системе и вызывают автоматическое включение насосных агрегатов. Следовательно, перед выбором типоразмера бака-гидроаккумулятора нужно определить, какой расчётный расход будет данный бак компенсировать, и каков располагаемый рабочий объём бака ΔW будет при заданных значениях p0, р2 и р1.

При этом типовой ряд баков-гидроаккумуляторов не так уж велик. Например, у известной торговой марки Zilmet представлены баки объёмом 24, 35, 50, 60, 80, 100, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 и 5000 л.

В нормативных документах [3–5] показаны расчёты максимального секундного, максимального, среднего, минимального часового расходов. Примечательно, что в более новом СП 30.13330 в отличие от СНиП 2.04.01–85* отсутствует расчёт максимального секундного расхода в зависимости от вероятности действия сантехнических приборов, что, разумеется, говорит не в пользу нормативных документов, принятых в постсоветское время.

Покажем возможный порядок расчё- та системы водоснабжения с баком-гидроаккумулятором на примере. Например, в посёлке проживает 300 человек, норма водопотребления при централизованном горячем водоснабжении составляет 250 л/ сут. на человека. Среднесуточный расход, следовательно, составляет 75 м³/сут. Коэффициент максимальной суточной неравномерности Кmax.сут, согласно [5], примем 1,2; максимальный суточный расход будет Qmax.сут = 90 м³/сут. Коэффициент минимальной часовой неравномерности Кч.min определяется как произведение коэффициента αmin, учитывающего степень благоустройства зданий (αmin = 1,3), и коэффициента βmin, учитывающего число жителей в населённом пункте (βmin = 0,03). Тогда средний часовой расход составит Qср.ч = 3,75 м³/сут., минимальный часовой расход — 0,146 м³/ч = 0,041 л/с.

Предположим, что для системы водоснабжения указанного посёлка предусмотрены верхний уровень давления р2 = 2,7 атм., нижний уровень давления р1 = 2,2 атм. Тогда, согласно выражению (14), при давлении р0 = 1,5 атм рабочий объём ΔW для бака объёмом 100 л составит 5,2 л, для бака 300 л — 15,5 л, для бака 500 л — 25,9 л и т. д. Следовательно, время сработки объёма ΔW при минимальном расходе 0,041 л/с (при переводе из 0,146 м³/ч) составит 127 с (2,1 мин.), 378 с (6,3 мин.) и 632 с (10,5 мин.).

Разумеется, представленный расчёт времени сработки рабочего объёма ΔW носит приблизительный характер, потому что, во-первых, в расчёте не учтено влияние сопротивления мембраны; во-вторых, расчётный расход (в данном случае минимальный часовой, выраженный в л/с) не может быть неизменным продолжительное время. Кроме того, следует признать, что у автора не было возможности проверить, насколько точно работает выражение (14) в реальных условиях. Возможно, проверка данной формулы будет темой какой-либо исследовательской работы. Постановка опыта представляется несложной: необходимо зафиксировать изменение (снижение) давления на манометре гидробака и отслеживать по показаниям водомера объём воды, выталкиваемой из бака-гидроаккумулятора в трубопроводную систему.

Нужно сказать, что такое устройство, как бак-гидроаккумулятор, необходимо при довольно простой автоматизации без частотного преобразователя для электродвигателя насоса с использованием реле давления, которое просто включает насос при падении давления до нижнего уровня (давление р1) и отключает при росте давления до верхнего уровня (давление р2). Понятно, что без гидроаккумулятора падение давления от р2 до р1 произойдёт намного быстрее, чем без бака.

При использовании частотного преобразователя явная необходимость применения бака-гидроаккумулятора неочевидна, так как есть возможность вовсе не выключать подающий насос. Для этого в шкафу управления с частотным преобразователем следует установить так называемый «спящий» режим, когда требуемое максимальное давление при отсутствии водопотребления поддерживается минимально возможной для данного типа насоса частотой тока электродвигателя, например, 17–20 Гц. Однако такое решение, несомненно, связано с повышенным расходом электроэнергии.

Возможен и другой вариант, позволяющий снизить количество пусков насоса при одновременном использовании частотного преобразователя и бакагидроаккумулятора: с помощью шкафа управления можно увеличить время задержки выключения подающего насоса при достижении требуемого максимального давления и частоты тока 50 Гц. В результате за данный промежуток времени давление поднимается несколько выше установленного верхнего уровня р2, что создаёт определённый запас давления и объёма воды, который будет срабатываться при последующем водопотреблении или за счёт утечек.

На практике встречаются примеры, когда несколько баков-гидроаккумуляторов присоединяют к одному трубопроводу, образуя своеобразную «батарею» из баков, ради увеличения общего регулирующего объёма.

По аналогии с баком-гидроаккумулятором применение таких вроде бы морально устаревших сооружений, как водонапорные башни, вполне может быть оправдано даже при использовании частотного преобразователя для погружного скважного насоса. Вполне возможно, что при использовании водонапорных башен экономия электроэнергии будет значительней, чем при использовании баков-гидроаккумуляторов. Но подтвердить данное предположение могут только практические исследования.

Выводы

1. Общей формулой для расчёта объёма баков-гидроаккумуляторов для небольших насосных станций второго подъёма и прямоточных схем водоснабжения может, по мнению автора, служить следующее выражение:

основанное на уравнении адиабатического газового процесса. Правомерность данного уравнения необходимо проверить практическими исследованиями.

2. Для адекватного подбора бака-гидроаккумулятора необходимо определиться с расчётным расходом, который будет компенсироваться рабочим объёмом бака ΔW. Рабочий объём бака ΔW определяется общим объёмом бака W, его конструктивными особенностями, давлением воздуха р0, изначально накаченным в бак, верхним р2 и нижним р1 уровнями давления воды в системе.

3. Баки-гидроаккумуляторы для насосных станций второго подъёма и прямоточных схем, как правило, требуются в небольших системах водоснабжения с подающими насосами без частотного регулирования.

зачем нужен, как работает, как его подобрать?

Автономной системой подачи воды сегодня уже никого не удивить. Такие конструкции очень удобны и практичны, однако для их функционирования, зачастую, требуются устройства, о которых человек, пользующийся только централизованным водопроводом, может просто не знать.  К примеру, автономная система подачи воды будет длительное время бесперебойно работать только в случае, если в нее включен расширительный бак для водоснабжения. Современная промышленность выпускает множество самых разных моделей таких устройств. Чтобы подобрать для себя оптимальный вариант, необходимо ориентироваться в типах оборудования и хорошо представлять себе принцип его работы.

Устройство и функции этого оборудования

Расширительный бак предназначен для поддержания давления в системе подачи воды. Чаще всего для водоснабжения используется закрытое оборудование мембранного типа. Оно представляет собой емкость, внутри которой установлена резиновая мембрана. Она делит устройство на две камеры: воздушную и водную. После запуска системы электронасос заполняет последнюю водой. Объем воздушной камеры при этом уменьшается. Чем меньше объем воздуха в баке, тем выше давление.

В качестве расширительного бака для системы водоснабжения используется конструкция мембранного типа. Резиновая диафрагма делит устройство на две камеры: воздушную и водную

Как только оно превысит запрограммированную отметку, насос будет автоматически отключен. Включится же он только после того, как давление упадет ниже минимальной запрограммированной отметки, при этом вода начнет поступать из водяной камеры бака. Цикл «выключение-включение» повторяется автоматически. Давление в системе можно проверить по  манометру, который может быть установлен на оборудовании.  Устройство можно настроить, выбрав предпочитаемый диапазон рабочего давления.

Установленный в системе водоснабжения мембранный расширительный бак выполняет сразу несколько функций:

• Поддерживает давление при отключенном насосе.
• Защищает систему от возможного гидравлического удара, спровоцированного перепадами напряжения в сети или попаданием в трубопровод воздуха.
• Сохраняет под давлением некоторое количество воды.
• Защищает насосное оборудование от преждевременного износа.

Использование расширительного бака дает возможность при малом водопотреблении не включать насос, а покрывать потребности в воде за счет жидкости, хранящейся в баке.

Вам также может быть полезен материал том, как правильно регулировать давление воды в системе водоснабжения с помощью реле: https://aqua-rmnt.com/vodosnab/nasos/nasos-stancii/regulirovka-rele-davleniya-dlya-nasosa.html

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования.  Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройства со сменной мембраной отличаются более долгим сроком службы, поскольку наиболее уязвимый элемент системы можно заменить и вода не соприкасается с металлическим корпусом прибора

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Разновидность прибора с жестко закрепленной мембраной. Конструкция предполагает, что вода соприкасается со стенками оборудования

В нашем следующем материале представлены рекомендации эксперта по выбору мембранного бака: https://aqua-rmnt.com/voprosy/podbor-membrannogo-baka-dlya-povysitelnoj-nasosnoj-ustanovki.html

Как правильно подобрать прибор?

Основной характеристикой, на основании которой выбирается оборудование, является его объем. При этом обязательно учитываются такие факторы:

• Количество людей, использующих систему водоснабжения.
• Число водозаборных точек, в количество которых входят не только душ и краны, но и бытовые приборы, например, стиральная и посудомоечная машины.
• Вероятность, что вода будет расходоваться несколькими потребителями одновременно.
• Предельное количество циклов «пуск-стоп» за один час для установленного насосного оборудования.

Специалисты рекомендуют в качестве ориентира при выборе расширительного бака использовать такие показатели:

• Если количество потребителей не превышает трех человек, а установленный насос имеет производительность до 2куб. м в час, выбирается бак объемом от 20 до 24 л.
• Если число потребителей от четырех до восьми человек и производительность насоса в пределах 3,5 куб. м в час устанавливается бак объемом в 50 л.
• Если количество потребителей свыше десяти человек и производительность насосного оборудования составляет 5 куб. м в час, выбирают расширительный бак на 100 л.

При подборе нужной модели устройства стоит учитывать, что чем меньше объем резервуара, тем чаще будет включаться насос. А так же тот факт, что чем меньше объем, тем больше вероятность скачков давления в системе. Кроме того оборудование является и резервуаром для хранения определенного запаса воды. Исходя из этого корректируется и объем расширительного бака. Следует знать, что конструкция прибора позволяет установку дополнительного резервуара. Причем это можно сделать в ходе эксплуатации основного оборудования без проведения трудоемких демонтажных работ. После монтажа нового прибора объем резервуара будет определяться совокупностью объемов установленных в системе емкостей.

Кроме технических характеристик выбирая расширительный бак, особое внимание следует обращать на его производителя. Погоня за дешевизной может вылиться в гораздо более существенные расходы. Чаще всего для производства привлекающих своей стоимостью моделей используются самые дешевые материалы, а они, как показывает практика, не всегда качественные. Особенно важно качество каучука, из которого изготавливается мембрана. От этого напрямую зависит не только срок службы бака, но и безопасность воды, которая из него поступает.

При покупке бака со сменной мембраной обязательно нужно уточнить стоимость расходного элемента. Очень часто в погоне за прибылью не всегда добросовестные производители существенно завышают цену сменной мембраны. В таком случае будет более целесообразным подобрать модель другой компании. Чаще всего крупный производитель готов отвечать за качество своей продукции, поскольку дорожит репутацией. Таким образом, стоит в первую очередь рассматривать модели именно таких брендов. Это Джилекс и Elbi (Россия) и Reflex, Zilmet, Aquasystem (Германия).

Объем расширительного бака для водоснабжения может быть разным, он выбирается исходя из потребностей пользователей. Если впоследствии потребуется больший объем, можно будет установить дополнительный прибор

Особенности самостоятельной установки

Все расширительные баки можно разделить на две группы, определяющиеся способом подключения. Различают вертикальные и горизонтальные модели. Особых различий между ними не существует. При выборе руководствуются параметрами помещения, где будет размещено оборудование. В процессе монтажа следует придерживаться таких рекомендаций:

• Расширительный бак устанавливается таким образом, чтобы к нему можно было обеспечить беспрепятственный доступ для обслуживания.
• Необходимо предусмотреть возможный впоследствии демонтаж соединительного трубопровода для замены или ремонта оборудования.
• Диаметр присоединяемого водопровода не может быть меньше, чем диаметр патрубка.
• Нужно заземлить устройство, так можно избежать электролитической коррозии.

Монтаж прибора проводится со стороны всасывания насоса. На отрезке между насосным оборудованием и местом подключения нужно исключить все элементы, которые способны внести значительное гидравлическое сопротивление в систему. Линию подпитки подсоединяем к циркуляционному контуру всей системы.

По типу установки различают расширительные баки горизонтального и вертикального подключения

Обратите также внимание на материал о том, какие неисправности чаще всего возникают в насосных станциях, и как их устранить самостоятельно: https://aqua-rmnt.com/vodosnab/nasos/nasos-stancii/remont-nasosnoj-stancii-svoimi-rukami.html

Расширительный бак – неотъемлемая часть автономной системы водоснабжения. Он поддерживает необходимое давление в системе, предотвращает преждевременную порчу насоса и сохраняет определенный запас воды. Однако все эти функции выполняются только при условии грамотного подбора и правильно монтажа конструкции. Поэтому при отсутствии опыта лучше не увлекаться самодеятельностью, а найти квалифицированных специалистов, которые качественно установят любое устройство.

выбор, устройство, установка и подключение

Автономный водопровод, самостоятельно подающий воду к точкам разбора как в городской квартире, давно перестал быть диковинкой. Это норма загородной жизни, которую просто нужно грамотно спроектировать, собрать и оснастить оборудованием, способным запускать и останавливать систему по мере пользования кранами.

Стабильную работу независимой сети обеспечит расширительный бак для водоснабжения. Он защитит от гидроударов, существенно продлит рабочий ресурс насосной техники, гарантирует регулярное наполнение системы водой, избавит от необходимости носить ее ведрами.

Мы рады познакомить вас с особенностями устройства и принципом работы гидроаккумулятора. У нас скрупулезно описаны правила выбора мембранного бака, специфика монтажа и подключения. Предложенную к рассмотрению информацию мы дополнили полезными иллюстрациями, схемами и видеоруководствами.

Содержание статьи:

• Характеристика закрытых расширительных баков
  • Особенности устройства и конструкции
  • Принцип работы гидроаккумулятора
  • Классификация по области применения
  • Материалы для гидропневматического оборудования
  • Расчет объема бака перед выбором
  • Горизонтальная и вертикальная ориентация
• Схемы подключения гидробаков
• Выполнение установки расширительного бака
• Особенности регулировки гидроаккумулятора
  • Настройка давления бака в системе водоснабжения
  • Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя
• Правила обслуживания гидробака
• Монтаж гидробака открытого типа
• Выводы и полезное видео по теме

Характеристика закрытых расширительных баков

Гидробак (или гидроаккумулятор, расширительный бак) — это металлическая герметическая емкость, которая служит для поддержания стабильного напора в водопроводе и создания разных по объему запасов воды.

На первый взгляд, выбор и установка этого устройства не должна вызвать трудностей — в любом интернет-магазине можно увидеть множество моделей, которые лишь немного отличаются по форме и объему, но существенно не отличаются по своей функциональности.

Это совсем не так. В устройстве расширительного бака и принципе его работы есть много нюансов.

Галерея изображенийФото из Гидроаккумулятор — обязательный компонент автоматизированной независимой системы водоснабжения, выполняющий ряд значимых функций Как и обычный накопительный бак он служит для формирования запаса воды, но это не главная его задача Включение гидробака в схему водоснабжения позволяет защитить систему от гидроудара Гидробак в тандеме с реле давления предоставляет возможность автоматизировать работу водозаборного оборудования и продлить сроки его службы Гидроаккумуляторы небольшого объема поставляются в формате собранных на заводе насосных станций Гидробак в схеме со скважинным насосом имеет больший объем, устанавливается отдельно от водозаборного агрегата В сложных системах водоснабжения, в которых давление может падать либо от разветвленности, либо от большой протяженности трассы, гидробаки используются в качестве дополнительных резервных пунктов Если при заборе воды существует вероятность работы при «сухом ходе», гидроаккумулятор работает в тандеме с блоком автоматики, а не с реле давления Гидроаккумулятор в системе водоснабженияЕмкость для создания резерва водыСредство защиты от гидроудараУстройство для автоматизации откачкиГидроаккумулятор в насосной станцииГидробак в паре с погружным насосомКак дополнительное оборудованиеГидроаккумулятор и блок автоматикиОсобенности устройства и конструкции

Разные модели расширительных баков могут иметь ограничения по способу использования — некоторые рассчитаны только на работу с технической водой, другие могут использоваться для питьевой воды.

По конструкции гидроаккумуляторы различают:

• резервуары со сменной грушей;
• емкости с фиксированной мембраной;
• гидробаки без мембраны.

С одной стороны резервуара со съемной мембраной (у бака с нижним подключением — внизу) есть специальный фланец с резьбой, к которому и крепится груша. С обратной стороны имеется ниппель, для накачивания или стравливания воздуха, газа. Он рассчитан на подключение к обычному автомобильному насосу.

В баке со сменной грушей вода накачивается в мембрану, не соприкасаясь с металлической поверхностью. Замена мембраны происходит путем откручивания фланца, который удерживают болты. В больших емкостях, для стабилизации заполнения, задняя стенка мембраны дополнительно крепится к ниппелю.

Срок службы съемной груши зависит от настроек давления воздуха в газовом отсеке гидроаккумулятора. Иногда, для создания большего запаса воды, пользователь уменьшает количество воздуха и увеличивает количество воды в груше. Это приводит к касанию мембраны к стенке бака, и становится причиной быстрого истирания

Внутреннее пространство бака с фиксированной мембраной разделяется ею на два отсека. В одном находится газ (воздух), в другой поступает вода. Внутренняя поверхность такого резервуара покрыта влагостойкой краской.

Чаще всего баки с фиксированной мембраной используются для систем отопления. Так как мембрана — это элемент, который выходит из строя гораздо быстрее, то и срок службы такого бака меньший, чем устройства со съемной грушей

Существуют также гидробаки без мембраны. В них отсеки для воды и воздуха ничем не разделены. Принцип их действия также основан на взаимном давлении воды и воздуха, но при таком открытом взаимодействии происходит смешивание двух веществ.

Достоинство таких устройств — отсутствие мембраны или груши, которая является слабым звеном в привычных гидроаккумуляторах.

Внешне расширительные баки можно разделить лишь на горизонтальные и вертикальные модели, но их рабочие параметры могут быть очень разные

Диффузия воды и воздуха заставляет обслуживать баки достаточно часто. Около одного раза за сезон приходится подкачивать воздух, который постепенно смешивается с водой. Значительное уменьшение объема воздуха, даже при нормальном давлении в баке, становиться причиной частого включения насоса.

Гидравлические аккумуляторы в системах водоснабжения сокращают вероятность возникновения гидроударов, предохраняют насосы от излишне частых включений, позволяют сформировать запас воды и поддерживать давление в контуреПринцип работы гидроаккумулятора

Закрытые гидробаки для водоснабжения работают по такой схеме: насос подает воду в грушу, постепенно заполняя ее, мембрана увеличивается и происходит сжатие воздуха, который находится между грушей и металлическим корпусом.

Чем больше воды поступает в грушу, тем больше она давит на воздух, а тот, в свою очередь, стремится вытолкнуть ее из емкости. В результате в резервуаре повышается давление, это приводит к отключению насоса.

Некоторое время, когда в системе происходит расход воды, сжатый воздух поддерживает напор. Он выталкивает воду в водопровод. Когда ее количество в мембране уменьшается настолько, что давление опускается до нижнего предела, срабатывает реле, снова включая насос.

В гидробаке происходит постоянное взаимодействие воды и газа, отделенных друг от друга резиновой мембраной. Объем жидкости внутри устройства регулируется количеством газа (его давлением) (+)Классификация по области применения

Нельзя путать баки для водоснабжения и для отопительной системы, поэтому при выборе нужно узнать их предназначение. Для четкой идентификации производители окрашивают гидроаккумуляторы для отопления в красный, для водоснабжения — в синий цвет.

Однако некоторые не придерживаются такой маркировки, поэтому отличительной чертой устройств могут послужить такие данные:

• для водоснабжения максимальная температура использования гидроаккумулятора будет составлять до 70 °C, допустимое давление может достигать 10 бар;
• устройства, предназначенные для системы отопления, могут выдерживать температуру до +120 °C, рабочее давление расширительного бака зачастую не бывает выше 1,5 бар.

Все самые важные параметры указаны на декоративном колпачке (шильдике), который закрывает ниппель.

Устройство, предназначенное для системы отопления, служит дополнительным резервуаром, позволяющим  теплоносителю свободно расширяться при нагреве. Без него система обречена на разрушение

Список функций, которые выполняет гидробак в системе ХВ (холодного водоснабжения), гораздо шире:

• Поддержание ровного и постоянного напора в водопроводе. Благодаря давлению воздуха, напор некоторое время поддерживается даже при выключенном насосе, пока не упадет до установленного минимума и в работу опять не включится насос. Таким образом напор в системе сохраняется даже при одновременном использовании нескольких сантехнических приборов.
• Предохранение от износа насосного оборудования. Запасы воды, содержащийся в баке, позволяет некоторое время использовать водопровод, не включая насос. Это уменьшает количество срабатываний насоса за единицу времени и продлевает его работу.
• Защита от гидроударов. Резкий скачок давления в водопроводе при включении насоса может достичь 10 и более атмосфер, что негативно сказывается на всех элементах системы. Мембранный бак берет на себя удар, выравнивая давление.
• Создание запасов воды. При отключении электричества система водоснабжения хоть недолго, но, все же, еще некоторые время будет отдавать воду.

Для обвязки водонагревателя используют расширительные баки, которые могут выдерживать высокие температуры.

Материалы для гидропневматического оборудования

Мембрана расширительного бака изготавливается из разных материалов, которые при эксплуатации выдерживают разный диапазон температур.

В гидроаккумуляторах применяют:

• Натуральную каучуковую резину — NATURAL. Материал может контактировать с питьевой водой, применяется для аккумулирования холодной воды. Со временем может начать пропускать воду. Выдерживает температуру от -10 и до 50 °C выше нуля.
• Синтетическая бутиловая резина — BUTYL. Наиболее универсальна, водонепроницаема, применяется для станций водоснабжения, подходит для питьевой воды. Температура эксплуатации может колебаться от -10 и до 100 °C.
• Синтетическая резина из этилен-пропилена — EPDM. Более водопроницаемая, чем предыдущая, может контактировать с питьевой водой. Диапазон допустимых температур — от -10 и до 100 °C.
• Резина SBR применяется только для технической воды. Температура использования та же, что и у предыдущих марок.

Для организации холодного водоснабжения необходимо выбирать баки с грушей, изготовленной из пищевой резины с усовершенствованными эластичными свойствами, которая позволят лучше гасить гидравлические удары и поддерживать стабильный напор воды в системе.

Корпус бака чаще всего производят из легированной стали, стойкой к коррозии, покрытой снаружи лакокрасочным покрытием. В продаже также можно встретить емкости из нержавейки, очень прочные, но при этом дорогие.

Расчет объема бака перед выбором

В продажу поступают баки вместимостью от 24 до 1000 л. Какой именно выбрать, подскажут расчеты, результат которых следует округлять в сторону увеличения. Выбирая бак со съемной мембраной, следует помнить, что объем воды занимает 30% от общего объема емкости, то есть, в 100-литровом резервуаре запас воды будет равен приблизительно 30 литрам.

Таблица демонстрирует взаимосвязь параметров давления воздуха в газовом отсеке гидроаккумулятора с показателями настройки реле и размером бака (+)

Особенностью маленьких баков есть то, что они зачастую не имеют клапана, чтобы стравливать воздух из резиновой груши. Это может создать неудобства при эксплуатации. Большие емкости имеют такой клапан, и помимо создания большего запаса воды, лучше справляются с поддержанием стабильного напора в системе.

Галерея изображенийФото из Для автономной системы с одной-двумя точками водоразбора обычно покупают небольшой бак емкостью до 10 л Гидроаккумуляторы объемом 14 — 35 л хорошо работают в тандеме с поверхностными насосами, не слишком чувствительными к частой активизации запусков/отключений Скважинные насосы более чувствительны к часто производимым запускам с отключениями, т.к. в их конструкции больше вращающихся деталей Для минимизации запусков погружных насосов в схему водоснабжения включают баки объемом от 50 л и более. Так же поступают в регионах с перебоями в электроснабжении Небольшой по объему гидробакБак с поверхностным насосомГидроаккумуляторы со скважинными насосамиОбъем гидробаков для погружных насосов

Расчет общего объема гидробака для водоснабжения закрытого типа рассчитывают по такой формуле:

Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Pвозд.),

где:

• Vt — полный объем гидробака;
• Amax – максимально возможное расходование воды в минуту, литр;
• К – коэффициент (см. табл.), зависящий от мощности насоса;
• Pmax – настройки реле при отключении оборудования, бар;
• Pmin – настройки реле при запуске оборудования, бар;
• Pвозд. – давление в гидробаке (в его газовой полости), бар.

Коэффициент К можно определить по следующей таблице:

Таблица коэффициента К, зависящего от мощности насоса, для расчета общего объема гидробака закрытого типа для водоснабжения

Некоторые производители также считают объем гидробака по другому:

Компания Джилекс, занимающаяся производством обширной линейки оборудования для систем водоснабжения и отопления, предлагает еще одну формулу для экспресс-определений объема гидробакаГоризонтальная и вертикальная ориентация

Выбор между вертикальным и горизонтальным баком заключается в особенностях помещения. Если комната небольшая или объем емкости внушительный, то чтобы не занимать много места, устанавливают вертикальную емкость.

Горизонтальный бак имеет меньшую вместительность, может подвешиваться на стене, а также служить опорой для установки поверхностного насоса. Для его монтажа предусмотрены специальные крепления. Большие баки производятся только в вертикальном исполнении и устанавливаются на ножки.

Подытоживая все вышесказанное, можно отметить, что выбор гидроаккумулятора предстоит совершать между такими отличительными свойствами:

• рабочее давление;
• страна производитель;
• больший или меньший объем;
• сменная или нет резиновая мембрана;
• мембрана для технической или питьевой воды;
• материал корпуса — нержавеющая или эмалированная сталь.

Чтобы в будущем не было трудностей с заменой комплектующих, лучше выбирать самые ходовые модели устройств. Резиновые груши к ним всегда есть в свободной продаже, если понадобиться срочная замена, не придется долго ожидать доставки.

Галерея изображенийФото из Гидроаккумуляторы выпускают в горизонтальном и вертикальном исполнении. Баки объемом до 10 л вертикально ориентированы, лишены креплений к строительным конструкциям и опор Горизонтально ориентированы гидроаккумуляторы средней вместимости. Обычно это устройства объемом от 14 л до 50 л Мембранные баки для водоснабжения, вмещающие более 50 л, производятся в вертикальном варианте как наиболее компактном для установки больших емкостей Вертикальные мембранные баки устанавливаются отдельно от насосного оборудования, оснащаются прочными и устойчивыми опорными ножками, способными держать от 50 до 750 кг Вертикальный гидробак без опорГидроаккумуляторы средней емкостиМембранные баки с ножкамиОсобенности вертикальных моделейСхемы подключения гидробаков

Для системы горячего водоснабжения установку расширительного бака проводят на участке циркуляционной магистрали, всасывающей линии насоса, ближе к водонагревателю.

Бак оборудуется:

• манометром, предохранительным клапаном, воздухоотводчиком — группа безопастности;
• запорным клапаном с устройством, которое предотвращает случайное перекрытие.

В водопроводной системе, где присутствует водонагревательное оборудование, устройство берет на себя выполнение функций расширительного бака.

Схема установки в системе ГВ: 1 – гидробак; 2 – предохранительный клапан; 3 – насосное оборудование; 4 – элемент фильтрации; 5 – обратный клапан; 6 – кран запорный

В системе ХВ главное правило при установке гидроаккумулятора — монтаж в начале обвязки, ближе к насосу.

В схеме подключения обязательно присутствуют:

• обратный и запорный клапан;
• группа безопасности.

Схемы подключения могут быть очень разными. Подключенный гидробак нормализует работу оборудования, уменьшая количество включений насоса за единицу времени и этим продлевая срок его службы.

Схема монтажа в системе ХВ со скважиной: 1 – бак; 2 – обратный клапан; 3 – кран запорный; 4 – реле для регулировки давления; 5 – прибор управления насосным оборудованием; 6 – группа безопасности

В схеме с повысительной насосной станцией один из насосов работает постоянно. Такая система устанавливается для домов или зданий с высоким водопотреблением. Гидробак здесь служит в для нейтрализации скачков давления, а для аккумулирования воды устанавливают емкость как можно большего объема.

Выполнение установки расширительного бака

Перед началом работ проверяют гидроаккумулятор на отсутствие повреждений. Установку устройства проводят в звукоизолированном помещении, при плюсовой температуре. Чтобы иметь доступ к крану для слива, запорной арматуре и т. п., расстояние от бака до потолочного перекрытия и стен оставляют не меньше 0,6 м.

В помещении также необходимо предусмотреть возможность наполнения бака и слива воды. Крепеж и место для монтажа должно выдерживать 100%-ю заполненность емкости.

Для расширительных баков объемом до 30 литров используют настенное крепление, большие емкости устанавливают на ножках

Гидроаккумулятр не должен подвергаться механической и статистической нагрузке, нежелательно допускать воздействие на него труб и агрегатов. Бак привинчивают к полу, используя резиновые прокладки. На входе в гидробак устанавливают обратный клапан, кран для слива.

Галерея изображенийФото из Для подключения гидроаккумулятора к системе водоснабжения потребуется реле давления, полимерные трубы, американака 1″, переходник и цанговая муфта, фум-лента Для обеспечения герметичности в узле и возможности разобрать оборудование без повреждений уплотняем резьбу фум-лентой Для упрощения сборки/разборки и возможности легко демонтировать для ремонта ставим американку перед реле давления Подсоединяем реле давления, стараясь расположить его под углом, удобным для дальнейшей эксплуатации и отслеживания параметров Несмотря на то, что в узле соединения манометра с реле есть уплотняющая прокладка, резьбовое соединение в этом месте дополнительно проходим уплотняющей лентой Сварим колено из труб ПВХ для удобства и упрощения подключения линии, транспортирующей воду к потребителям К расположенному на выходе из реле давления патрубку подключаем сваренное из труб ПВХ колено Используя муфту для полиэтиленовых труб, оснащенную цанговым зажимом, подсоединяем водопроводную линию от насоса к гидробаку Шаг 1: Подбор компонентов для подключения бакаШаг 2: Уплотнение резьбы на фланце гидробакаШаг 3: Установка американки перед реле давленияШаг 4: Подключение к схеме реле давленияШаг 5: Подсоединение манометраШаг 6: Сварка труб для отводящего коленаШаг 7: Фиксация колена для водопроводаШаг 8: Крепление трубы от насоса к реле

Перечисленные шаги требовались для устройства обвязки гидроаккумулятора, которую производили на дневной поверхности. Для дальнейших действия надо переместиться в кессон.

Галерея изображенийФото из Гидроаккумулятор вместе с подключенной к нему обвязкой погружаем в бетонный кессон. Если гидробак расположен на поверхности, в этом этапе нет необходимости Собираем из пластиковых труб и фитингов участок водопровода в кессоне для подведения труб к дому Для подключения электрической части снимаем крышку с корпуса реле давления, пользуясь плоской отверткой В имеющиеся в реле вводные отверстия заводим зачищенные провода, крепим их в клеммах крестообразной отверткой Шаг 9: Погружение участка системы в кессонШаг 10: Сборка участка водопровода в кессонеШаг 11: Удаление крышки для подключения электрикиШаг 12: Фиксация кабеля питания насоса

После проведения финишной сборки системы остается провести контрольные испытания и запустить контур водоснабжения.

Особенности регулировки гидроаккумулятора

Расширительные баки для водоснабжения поступают в продажу со стандартными настройками производителя — зачастую давление в воздушном отсеке уже установлено на значении 1,5 бар. Допустимое давление всегда указано на этикетке и производитель не рекомендует отклоняться от заданных параметров, особенно в сторону его увеличения.

Перед тем как приступить к регулировке, систему отключают от электросети и закрывают запорные вентили. Мембранный бак полностью опустошают, сливая воду — точный показатель давления можно измерить только при пустом отсеке для воды.

Далее снимают показатели давления с помощью точного манометра. Для этого с золотника снимают декоративный колпачок и подносят прибор. Если давление отличается от требуемого, то его приводят в соответствие, накачивая или стравливая лишний воздух.

Учитывая то, что производитель против отклонений от рекомендованных показателей давления, необходимо еще на этапе проектирования выбрать подходящее оборудование, параметры которого не будут конфликтовать между собой

При регулировке давления в газовом отсеке бака производитель заполняет его инертным газом, например, осушенным азотом. Это предотвращает коррозию внутренней поверхности. Поэтому пользователям также рекомендуется использовать для увеличения давления технический азот.

Настройка давления бака в системе водоснабжения

Давление в баке закрытого типа устанавливается всегда несколько ниже (на 10%), чем уровень давления при запуске насоса. Регулируя давление в устройстве можно корректировать напор воды. Чем меньшим будет давление газа в гидробаке (но не меньше 1 бар), тем больше он будет вмещать в себе воды.

Напор при этом станет неравномерным — сильным при наполненном резервуаре и все более слабым при его опустошении. Чтобы обеспечить сильный и ровный поток воды устанавливают давление в камере с воздухом или газом в пределах 1,5 бар.

Напор воды в водопроводе устанавливается с помощью реле. При настройке давления в расширительной камере необходимо учитывать эти значенияРегулировка гидробака в обвязке водонагревателя

Расширительный бак, который используется для горячего водоснабжения, изначально не должен содержать воды. Давление в устройстве устанавливается на показателе, который на 0,2 больше чем верхний порог отключения насоса.

Например, если реле настроено на отключение оборудования при показателях давления в 4 бар, то давление в газовом отсеке расширительного бака должно устанавливаться на значении 4,2 бар.

Установленный в обвязке водонагревателя, бак не служит для поддержания давления. Он призван компенсировать расширение тогда, когда происходит нагрев воды. Если установить давление в нем на меньшее значение, то в баке будет постоянно находиться вода.

Правила обслуживания гидробака

Плановый осмотр расширительного бака заключается в проверке давления в газовом отсеке. Необходимо также провести осмотр клапанов, запорной арматуры, воздухоотводчика, проверить работу манометра и реле давления воды. Чтобы убедиться в целостности бака проводят внешний осмотр.

Во время профилактического обслуживания, следует измерять давление в гидробаке и корректировать его, если необходимо

Несмотря на всю простоту устройства, расширительные баки для водоснабжения все же не вечны и могут сломаться. Характерные причины — разрыв мембраны или потеря воздуха через ниппель. Признаки поломок можно определить по частому срабатыванию насоса, появлению шума в системе водопровода. Понимание принципа работы гидроаккумулятора — это первый шаг к правильному обслуживанию и устранению неисправностей.

Монтаж гидробака открытого типа

Устройство открытого типа используется все реже, так как требует постоянного вмешательства пользователя в свою работу. Открытый расширительный бак — это негерметичная емкость, которая служит для образования давления в водопроводе, аккумулирования воды, а также служит в качестве расширительной камеры.

К баку подключают: кран для слива, патрубки для рециркуляционной и подающей трубы, контрольную и переливную трубу

Бак устанавливают выше самой верхней сантехнической точки, например, на чердаке, вода в систему поступает самотеком. Каждый метр, на который поднимается устройство, увеличивает давление в водопроводе на 0,1 атмосфер.

Чтобы автоматизировать процесс обеспечения водой, бак оснащают поплавковым переключателем и устанавливают автоматическое реле, которое будет включать и отключать насос.

Емкость монтируют в непромерзаемом помещении, накрывают крышкой от пыли и мусора, укутывают стенки минеральной ватой или другим утеплителем

Такой способ организации водоснабжения требует регулярного контроля пользователя, иначе вода при отрицательных температурах может замерзнуть (если помещение не отапливается). Жидкость будет испаряться, поэтому придется постоянно доливать ее.

Кроме того, такая емкость громоздкая и не эстетичная, для нее обязательно нужно иметь в доме чердачное помещение. Но главный недостаток устройства — бак не приспособлен работать в условиях высокого напора воды в системе.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик #1. Все о расширительных баках — классификация, предназначение, регулировка и признаки неполадок:

Ролик #2. Неправильная работа насосной станции часто связана с неисправностями гидроаккумулятора:

Ролик #3. Нюансы выбора гидробаков для водоснабжения:

Еще на этапе планирования и разработки водопроводной системы необходимо продумать все принципиально важные моменты и просчитать все параметры. Если нет уверенности в непогрешимости своих расчетов и правильном выборе гидробака для водоснабжения, лучше обратиться к специалистам.

Большинство фирм, реализующих профессиональное оборудование, предоставляют консультации или даже проводят расчеты бесплатно. Это поможет избежать ошибок и лишних трат.

Мы ждем ваши комментарии с рассказами о собственном опыте в использовании расширительного бака, с вопросами, возникшими в ходе ознакомления с представленной информацией. Нам интересны ваши замечания и вероятные предложения. Прокомментировать материал можно в расположенном ниже блоке.

Источник sovet-ingenera.com

Баки мембранные: устройство, расчет, монтаж

Нередко водопроводные системы в частном секторе функционируют нестабильно: возможны значительные перепады давления, что становится настоящей проблемой для современной бытовой техники. Для компенсации колебаний давления в водопроводных трубах применяют, чаще всего, мембранный бак для водоснабжения.

Мембранные баки представляют собой резервуары различной емкости, выполненные из металла и оснащенные резиновой мембранной. На рынке представлены мембранные расширительные баки двух видов: с фиксированной (несменной) резиновой перегородкой и заменяемой. Их задача – аккумулировать определенное количество воды и выдавать ее в нужный момент под нужным давлением, предотвращая излишнюю нагрузку в контуре системы и снижая риск возникновения аварийных ситуаций.

Принцип работы мембранного бака: после включения, насос закачивает воду в водяную камеру, объем воздушной камеры уменьшается, а давление в баке, соответственно, увеличивается. Когда давление превысит допустимую отметку, насос отключится до тех пор, пока оно снова не уменьшиться в результате водозабора (вода к потребителю поступает непосредственно из бака). Контроль за давлением и настройка реле рабочего диапазона осуществляется по манометру.

Осуществляя подбор мембранного бака для водоснабжения, следует учесть число пользователей системой, интенсивность расхода воды, ее общее количество. Все это влияет на основные параметры.

Предварительное давление в мембранном баке – важный параметр. Обычно завод-изготовитель устанавливает его не более 4 бар, а на месте происходит корректировка. От правильности настройки зависит срок службы мембраны и надежность всей системы. Предварительное давление обязательно измеряют перед монтажом при опорожненном баке, оно должно быть ниже, чем давление включения насоса.

Максимальный и фактический объем мембранного бака не совпадают. Максимальный составляет не больше 75 % от всего объема, а фактический – гораздо меньше. Так, если перепад давлений между выключением и включением насосного оборудования находится в наиболее приемлемом для автономного отопления диапазоне 2-2,5 бар, то фактический объем воды составит около 30-35% от общей емкости. Нужно отметить, чем больше разница между показателями давления включения и выключения насоса, тем фактический объем мембранного бака больше.

Минимально допустимый объем мембранного бака находится в зависимости от интенсивности водозабора, от максимально допустимого количества включений-выключений насоса в час и от того, при каких значениях давления они будут осуществляться. Определить его (приблизительно) можно по следующей формуле: V = 2Q/N, в которой V – объем, м3; Q – предполагаемый забор воды, м3/ч;

N – допустимое число включений насоса в час. Важно знать, что бак, объем которого несколько больше минимально допустимого, будет способствовать продлению срока службы двигателя насосного оборудования.

Хотите установить мембранный бак для водоснабжения – инструкция должна содержаться в технической документации. Рассмотрим только некоторые моменты.

Удобнее всего установить мембранный бак до разветвления водопровода

Удобнее всего установить мембранный бак до разветвления водопровода. В помещении нужно предусмотреть возможность слива воды и подпитки системы. Температура воздуха в помещении должна быть выше нуля, замерзание воды не допустимо.

Место крепления должно иметь достаточную несущую способность. Мембранный бак не должен испытывать дополнительную статическую нагрузку от воздействия прочих агрегатов, труб и т.д.

Для установки баков объемом от 8 до 30 литров потребуется специальное настенное крепление, которое отличается повышенной прочностью. А баки большого объема лучше устанавливать на ножках.

Перед монтажом необходимо еще раз убедиться, что технический расчет сделан правильно. Обязательно нужно ознакомиться с техническими характеристиками оборудования, которые есть на его корпусе, и не допускать превышения максимально допустимого давления как в воздушной, так и в водяной камере при выставлении предварительного давления и во время эксплуатации.

Бак должен быть заземлен во избежание электролитической коррозии.

На входе в бак целесообразно установить обратный клапан, если он не предусмотрен в конструкции насоса, а на выходе – манометр для контроля давления и авт оматический клапан для выпускания воздуха.

В случае, если бак изначально не оснащен запорной арматурой, которая требуется при проведении технического осмотра, например, необходимо установить ее по месту монтажа.

Мембранные баки имеют массу преимуществ. Например, при их использовании исключается загрязнение воды, они имеют больший, по сравнению с другими, полезный объем, легко устанавливаются и практичны. Но монтаж их и эксплуатация потребуют соблюдения правил техники безопасности. Доверить установку мембранного бака лучше специалисту.

МЕМБРАННЫЕ БАКИ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Начало функционирования баков для отопления состоит в последующем: когда температура теплоносителя поднимается на 10 градусов, то размер его повышается приблизительно на 0,3%. Так как влага – не сжигается, то возникает лишнее давление, что необходимо возмещать. Конкретно для данного и ставится данный резервуар. В разных системах отопления используются различные баки для отопления. Ранее в системах, не обладающих циркуляционных насосов, использовался открытый расширительный бак для отопления.Выбор бака для отопления – это серьезное дело. При данном надлежит непременно направить интерес не только на его вид и объем, однако и на мембране – значительны подобные характеристики: надежность к ходу диффузии, спектр рабочей температуры, крепость, соответствие санитарным потребностям. Прежде всего, определим зависимость нужного размера и характеристик, которые на него воздействуют. При расчетах необходимо учесть, что чем более будет вместимость отопительной системы и чем больше наибольшая температура носителя тепла в 
ней, тем баки для отопления должны быть больше. Чем больше возможное давление в расширительном бачке отопления, тем он может быть меньше. Естественно же, способ расплаты довольно непростая, потому превосходнее проконсультироваться со специалистом. Так как ошибка в подборе бака может вызвать нередкое срабатывание клапана предохранения либо остальные проблемы. В таких системах отопления, в каком месте обладатель тепла циркулирует с поддержкою насоса, устанавливается закрытый расширительный бак для отопления, расчет тут производится на то, что это непроницаемая вместимость, которая имеет эластичной мембраной внутри. При остывании же совершается обратный ход. Закрытый расширительный бак плоский может быть фланцевым и с несменной мембраной. 2-ой разряд пользуется довольно огромным спросом из-за условно невысокой цены. Однако фланцевые расширительные баки в значительном превосходнее – давление здесь может быть больше, а если разорвется
диафрагма, то можно ее сменить. Фланцевый бак отопления может быть и вертикальным, и горизонтальным. Когда жидкость, поступает в сборник, не имеет контакта с металлической плоскостью, так как располагается снутри мембраны. Мембрана с самого начала придавлена к внутренней плоскости, так как размер расширительного бака для отопления абсолютно наполнен газом. 

Скорость потока пермеата – обзор

2.3.7.3 Работа в нестабильном состоянии

Работа в нестабильном состоянии может возникать из-за изменений в качестве питательной воды (и, следовательно, органической нагрузки), скорости потока пермеата (и, следовательно, гидравлической нагрузки) и аэрации скорость, которые, как известно, влияют на склонность к загрязнению мембран MBR, наряду с другими динамическими эффектами (таблица 2.13). В эксперименте, проведенном с крупным пилотным МБР, в котором оценивались эффекты нестабильного потока и потери осадка (Дрюс и др., 2006), было установлено, что уровень углеводов в супернатанте до и после каждого снятия ила увеличивался. В то время как увеличение после потерь считалось из-за внезапного стресса, испытываемого клетками из-за разбавления биомассы (что в крайних случаях, как известно, приводит к вспениванию на полномасштабной установке), увеличение перед удалением ила было связано с высокой концентрацией MLSS. и в результате низкий уровень DO в биореакторе. Был сделан вывод, что нестационарный режим работы изменяет природу и / или структуру (и склонность к загрязнению) углеводов, а не общее образование EPS.Эти результаты подтвердили ранее сообщенные результаты о влиянии переходных условий в режимах кормления: было показано, что добавление импульса ацетата в питательную воду значительно снижает фильтруемость биомассы MBR из-за увеличения производимых уровней SMP (Evenblij, Verrecht, van der Graaf, & Van der Bruggen, 2005b). Недавно была представлена ​​более подробная характеристика воздействия широкого диапазона нестабильных состояний на EPS, присутствующую в активном иле (Yang & Li, 2009).Наряду с изменениями уровня DO, изменение соотношения одновалентных и поливалентных катионов, присутствующих в питательной воде, может привести к дефлокуляции ила, что обычно приводит к увеличению уровней SMP в супернатанте. В экспериментах, описанных Van Den Broeck et al. (2010), высокие соотношения одновалентных / поливалентных приводили к значительной дефлокуляции и снижению гидравлических характеристик.

Таблица 2.13. Примеры динамических эффектов при эксплуатации МБР (см. Также таблицу 3.38)

Влияние условий голодания на биологическую суспензию оценивалось путем включения различных импульсов субстрата в б atch-тесты (Lobos, Wisniewski, Heran, & Grasmick, 2005).За экзогенными фазами следовали периоды голодания, оба из которых характеризовались соотношением S / X (отношение концентрации субстрата к биомассе), где высокие отношения приводили к размножению бактериальных клеток, в то время как при низких соотношениях MLVSS уменьшалась, продукция SMPp отсутствовала и бактерии лизисили. прекратились. S / X тесно связано с соотношением F / M (уравнение (2.23)), и низкие значения F / M , обычно используемые в MBR, таким образом, теоретически близки к условиям голодания, которые находятся в Эта очередь, вероятно, будет полезна для работы MBR на основе снижения выработки SMPp и, соответственно, уменьшения загрязнения.

Основной период нестабильного режима работы – во время запуска, когда система проходит акклиматизацию. Чо, Сонг, Ли и Ан (Cho, Song, Lee, & Ahn, 2005b) сообщили о временных изменениях связанных уровней EPS, когда MBR акклиматизировался в трех разных SRT (8, 20, 80 дней). Как и ожидалось из общих тенденций, описанных в разделе 2.3.6.5, концентрация EPS была ниже при более длительном SRT (83 против 26 мгTOC / gSS для SRT продолжительностью 8 и 80 дней, соответственно). Наблюдалась начальная латентная фаза, в которой концентрация ЭПС существенно не изменялась.Однако уровни EPS увеличивались экспоненциально после 40 дней работы при SRT в течение 8 дней и после 70 дней, когда MBR работал при 20-дневном SRT. Никаких изменений в уровнях EPS не наблюдалось в течение 80 дней работы при 80-дневном SRT. Для другого MBR, работающего при бесконечном SRT, не наблюдалось никаких значительных изменений в концентрации SMP в течение 100 дней работы, за этот период времени MLSS увеличился с 1,8 до 4,5 г / л (Jinhua, Fukushi, & Yamamoto, 2006). В другом исследовании, после латентной фазы в 30 дней, уровни MLSS и SMP начали значительно увеличиваться и стабилизировались после 140 дней работы при бесконечном SRT, тогда как уровни EPS постоянно увеличивались с самого начала, но также стабилизировались через 140 дней (Гао, Ян , Ли, Ван и Пан, 2004а).Нагаока и Немото (2005) наблюдали увеличение концентрации MLSS с 4 до 14 г / л в течение 100 дней наряду с устойчивым увеличением EPS (с 50 до 250 мг ТОС / л). Следовательно, не существует четкой закономерности в отношении образования и запуска видов загрязняющих веществ, кроме общей тенденции к более стабильным уровням загрязняющих веществ при более длительных SRT.

Образование загрязняющих веществ MBR, возникающих в результате изменения солености, было изучено Reid, Liu и Judd (2006), а литература по эффектам CASP восходит к 1960-м годам (Ludzack & Noran, 1965; Tokuz & Eckenfelder, 1979 ).В отчетах указывается, что изменения солености в большей степени влияют на эффективность биоочистки, что проявляется в концентрации органического углерода на выходе, чем высокие уровни солености как таковые. Согласно Рейду и др., Мутность SMP и EPS, EPSp и SMPc все увеличивались, когда ударная нагрузка хлорида натрия была введена в MBR таким образом, чтобы имитировать вторжение солевого раствора в прибрежные MBR. Как и в других исследованиях (раздел 2.3.6.5), снижение проницаемости коррелировало с SMPc.

Наконец, ожидается, что сезонные колебания окружающей среды также повлияют на производительность MBR.Долгосрочное исследование выявило буферный эффект длительного SRT на поведение загрязнения. Хотя обратимость обрастания изменялась при коротком SRT в 13 дней (т. Е. Большая доля необратимого загрязнения при высокой температуре), влияние колебаний температуры на загрязнение не наблюдалось для SRT продолжительностью 50 дней (Miyoshi et al., 2009) .

Руководство по проектированию расширительного бака, Определение размера и выбор расширительного бака для системы охлажденной воды

Раздел 4.0: Определение размера расширительного бака

После выбора типа расширительного бака необходимо определить значения, которые будут использоваться в уравнении, соответствующем типу расширения.В этом разделе будет обсуждаться каждая из переменных, так что вы можете определить значения для каждой переменной в различных ситуациях.

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Значения температуры используются для определения «дельты Т» и значений удельного объема, обсуждаемых в следующем разделе. Вы должны найти самые низкие и самые высокие температуры, которые могут возникнуть в системе охлажденной воды.

Низкая температура: Низкая температура – это просто температура подаваемой охлажденной воды.Диапазон температур подаваемой охлажденной воды ограничен следующими двумя требованиями. Температура подаваемой охлажденной воды должна быть достаточно низкой для осушения воздуха, но не слишком низкой, чтобы холодильная машина могла замерзнуть. Ниже показаны типичные температуры охлажденной воды.

• Подача охлажденной воды: от 42 до 48 F / от 5,56 до 7,78 ° C
• Возврат охлажденной воды: от 52 F до 58 F / от 5,56 C до 7,78 C

Если система охлажденной воды представляет собой смесь гликоля, то самая низкая температура может отличаться от указанной выше.Добавление гликоля в охлажденную воду позволяет снизить температуру подачи охлажденной воды из-за ее более низкой точки замерзания.

Высокая температура: значение высокой температуры обычно является температурой, которая возникает, когда чиллер и насос (ы) охлажденной воды выключены. Когда система охлажденной воды отключена, охлажденная вода может достигать температуры окружающей среды. В здании без кондиционера температура может находиться в диапазоне от 80 до 90 F. Если трубопровод охлажденной воды расположен на открытом воздухе, температура охлажденной воды может превышать 100 F, в зависимости от местоположения.

4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОБЪЕМА

Значения удельного объема определяются на основе данных о свойствах жидкости. Калькулятор расширительного бака включает значения удельного объема воды и различных смесей полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля.

Значения удельного объема также можно найти в Основах ASHRAE для воды и на следующем веб-сайте для смесей гликоля.

4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ

4.3.1 НИЗКОЕ / ДАВЛЕНИЕ ЗАПОЛНЕНИЯ

Низкое давление – это минимальное давление в системе для выполнения наиболее строгих требований из следующих двух ограничений: (1) 10 фунтов на кв. Дюйм в самой высокой точке трубопровода или (2) чистый положительный напор на всасывании, необходимый для насоса охлажденной воды.

(1) Ограничение высоты: низкое давление или давление наполнения – это давление, необходимое в точке наполнения, необходимое для заполнения всей системы трубопроводов и достижения 10 фунтов на кв. Дюйм в самой высокой точке трубопровода, чтобы предотвратить попадание воздуха в воду / раствор. При расчете этого давления вы должны предположить, что насос (ы) выключен, а температура жидкости самая высокая. Точка заполнения обычно используется потому, что расширительный бак расположен в точке заполнения и имеет примерно одинаковое давление.Если расширительный бак расположен вдали от точки наполнения, вы можете использовать разницу высот между точками наполнения, чтобы найти минимальное давление в расширительном баке.

Например, предположим, что температура наполняемой воды составляет 75 F, и вода входит в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка в системе находится на высоте 150 футов над чистым полом. Это приведет к перепаду высот в 140 футов или 60,7 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, давление наполнения должно быть 70.7 фунтов на кв. Дюйм. Этот пример проиллюстрирован на первом следующем рисунке.

(2) Ограничение чистого положительного напора на всасывании: Затем вы должны также проверить чистый положительный напор на всасывании, необходимый для насосов охлажденной воды. Низкое давление или давление наполнения должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить требуемый чистый положительный напор на всасывании.

Например, предположим, что температура наполняемой воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка в системе находится всего на 30 футах над чистым полом.Это приведет к перепаду высот всего в 20 футов или 8,6 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, в соответствии с предыдущим ограничением минимальное давление будет всего 18,6 фунта на квадратный дюйм. Однако, если насос охлажденной воды расположен на 10 футов выше точки заполнения, то давление на всасывании насоса охлажденной воды будет только 14,3 фунта на квадратный дюйм. Если насосу требуется чистый положительный напор на всасывании 20 фунтов на кв. Дюйм, то давление заполнения, определенное из ограничения по высоте, не будет соответствовать ограничению чистого положительного напора на всасывании.Таким образом, давление наполнения должно быть увеличено, чтобы соответствовать ограничению чистой положительной высоты всасывания. Этот пример проиллюстрирован на втором следующем рисунке.

5.3.2 ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Значение высокого давления – это самое высокое давление, которое может возникнуть в расширительном баке, при котором не происходит сбоев предохранительных клапанов или оборудования из-за высокого давления.Первый сценарий, который необходимо проверить, – это когда насос включен и охлажденная вода имеет самую высокую температуру. Хотя это, скорее всего, никогда не произойдет на практике, это возможно, и ваша конструкция должна выдерживать экстремальные возможности. Например, предположим, что насос охлажденной воды обеспечивает давление 40 фунтов на квадратный дюйм, а охладитель имеет максимальное давление 125 фунтов на квадратный дюйм. Вы начинаете с чиллера с давлением 125 фунтов на квадратный дюйм, а затем всасывание насоса будет 85 фунтов на квадратный дюйм. Предположим, что есть потери в трубопроводе от расширительного бака до насоса 4.3 фунта на кв. Дюйм. Тогда в расширительном баке будет высокое давление 80,7 фунтов на квадратный дюйм.

Вы всегда должны запускать сценарии с включенным и выключенным насосом, потому что оборудование должно соответствовать требованиям к давлению, независимо от того, включен насос или нет. Например, если вы запускаете сценарий с максимальным давлением в точке заполнения системы, равным 125 фунтов на кв. Дюйм, что является типичным максимальным давлением для трубопроводной арматуры, и насос выключен, тогда пределы давления соблюдены для всего оборудования. .Однако, как только насос будет включен, вы превысите требуемое значение 125 фунтов на кв. Дюйм для чиллера.

5.3.3 ТОЧКА НЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Часто вы слышите, что расширительный бак – это точка, в которой давление в системе не изменяется.Это правда, но предполагается, что температура не меняется. Так что не путайте предыдущее обсуждение максимального и минимального давления с тем фактом, что давление в расширительном баке не меняется при включении или выключении насоса. Фактически, вы можете видеть, что давление не меняется при включении и выключении насоса на предыдущих рисунках 8 и 9.

5,4 Линейный коэффициент теплового расширения

Для ваших расчетов можно использовать следующий линейный тепловой коэффициент расширения.Однако более точные значения можно получить, используя данные, предоставленные производителями трубопроводов.

Если у вас несколько типов труб, следует использовать более низкий коэффициент теплового расширения. Это приведет к увеличению расширительного бачка. Если у вас более высокий коэффициент теплового расширения, вы воспользуетесь преимуществом увеличения объема системы, которое происходит при расширении трубопровода.Когда жидкость нагревается, она расширяется, но труба также расширяется, чтобы вместить часть увеличившегося объема жидкости. Таким образом, выбор материала трубы, который меньше всего расширяется, даст наиболее консервативный результат.

Основные сведения о резервуаре для хранения под давлением | Расширение Небраски: Общественная среда

Вы можете воспринимать напорный бак в вашей частной системе водоснабжения как должное. Но это хорошая идея, чтобы понять назначение танка и как он работает.

Напорный бак в частной системе водоснабжения имеет три цели. Он накапливает воду и подает воду под давлением, когда насос не работает. Он создает резервный запас воды, поэтому насос запускается и останавливается реже, что продлевает срок службы насоса. Кроме того, он обеспечивает запас воды для использования в периоды высокого спроса.

Эксплуатация бака давления основано на физических свойствах. Воду нельзя сжать до меньшего размера, в отличие от воздуха. Когда вода закачивается в резервуар, содержащий воздух, воздух сжимается, создавая давление в воде.Чем сильнее сжат воздух, тем больше давление воды. Когда вода достигает заданного давления, обычно от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм (psi), насос автоматически отключается. По мере использования воды давление в баке понижается. Когда вода достигает заданного давления, обычно от 20 до 40 фунтов на квадратный дюйм, насос снова запускается. Минимальное давление в баллоне должно быть по крайней мере таким же высоким, как давление, необходимое для любого устройства или прибора, использующего воду. Многим для правильной работы требуется не менее 10 фунтов на квадратный дюйм. Установкам водоподготовки, умягчителям воды, стиральным машинам и посудомоечным машинам может потребоваться более высокое давление воды для правильной работы; возможно, до 30 фунтов на квадратный дюйм или более.

Баки высокого давления бывают разных типов. К более старым типам напорных резервуаров относятся резервуары из оцинкованной стали и резервуары из оцинкованной стали с плавающей пластиной. Сегодня баки высокого давления с диафрагмой или резиновым баллоном являются обычным явлением.

Вплоть до 1970 года, наиболее распространенный тип резервуара давления используется с частной системой водоснабжения не был оцинкованный стальной резервуар. Недостатком резервуара из оцинкованной стали является то, что воздух и вода находятся в непосредственном контакте друг с другом. Вода может поглотить часть воздуха, поэтому воздух необходимо заменять, чтобы не допустить переувлажнения резервуара.В этом случае в резервуаре остается мало воздуха для сжатия, поэтому насос работает почти каждый раз, когда используется вода. Кроме того, слишком много воздуха в резервуаре является проблемой, потому что это уменьшает пространство для хранения воды. Необходимо выпустить дополнительный воздух, иначе в баллоне появится воздух. Объем воздуха устройство, подключенное к резервуару давления стало будет контролировать объем воздуха автоматически. Стальной оцинкованный резервуар с пластиной имеет плавающую пластину, отделяющую воздух от воды.

С 1970 года в большинстве частных систем водоснабжения используются баллонные напорные баки.Мочевой пузырь – это мешок, обычно сделанный из бутилкаучука или гибкого поливинилхлорида. Вода находится в мочевом пузыре и не вступает в прямой контакт с воздухом в резервуаре. Баллон, содержащий воду, расширяется в воздушное пространство под давлением в резервуаре по мере его наполнения. Поскольку вода используется из системы, баллон сжимается до тех пор, пока вода не будет почти полностью опорожнена, прежде чем будет достигнуто минимальное давление, активируя насос. На заводе они находятся под давлением (обычно около 20 фунтов на квадратный дюйм), но давление можно регулировать с помощью воздушного клапана, расположенного рядом с верхней частью резервуара.Поскольку в баллоне почти не остается воды при давлении, когда насос включен, эти резервуары могут не подходить для скважин с низким дебитом (например, с очень низкой скоростью откачки), если не используется дополнительный резервуар. Также используются мембранные напорные баки. Диафрагма – это мембрана, которая разделяет воду и воздух в резервуаре.

Один из способов выбрать правильный размер для напорного бака является ее на основе скорости потока насоса. Типичный частный насос для водоснабжения подает воду со скоростью от 5 до 10 галлонов в минуту (галлонов в минуту).Умножьте расход на четыре, чтобы определить размер диафрагмы или бака-дозатора. Например, для насоса на 9 галлонов в минуту потребуется резервуар для хранения на 36 галлонов. Это будет та же формула размера, что и для резервуара из оцинкованной стали с установленной пластиной. Резервуар из оцинкованной стали без пластины имеет размер, в 10 раз превышающий расход; для насоса на 9 галлонов в минуту потребуется резервуар для хранения на 90 галлонов. Работа с поставщиком насоса для определения правильного размера бака давления для системы водоснабжения.

Как и в случае любой формулы, есть исключения, в том числе системы с малодебитными скважинами.Ваш поставщик насос может определить правильный размер резервуара давления, если у вас есть низкодоходные хорошо.
Кроме того, популярны водяные насосы и двигатели, предназначенные для использования с контроллерами двигателей с частотно-регулируемым приводом (VFD), особенно с погружными насосами. Такие системы называются водяными системами с постоянным давлением, поскольку контроллер определяет скорость двигателя насоса, необходимую для поддержания давления. Когда используется вода, давление падает, и насос ускоряется. Когда расход воды замедляется или прекращается, давление увеличивается, и насос замедляется или останавливается.Поддерживается почти постоянное давление. Для большинства домашнего использования, A частотно-регулируемого привода под контролем водяного насоса необходим лишь небольшой резервуар под давлением; обычно от 1 до 2 галлонов.

Содержание этой статьи было получено из Nebraska Extension NebGuide «Частные колодцы питьевой воды: система распределения» Ян Р. Хигнстром, менеджер проекта расширения, Уэйн Уолдт, специалист по расширению водоснабжения и окружающей среды, и Шэрон О. Скиптон, специалист по расширению водоснабжения Качественный педагог. См. NebGuide для получения дополнительной информации о напорных баках и других компонентах системы распределения воды.

Puretec Промышленная вода | Что такое обратный осмос?

Обратный осмос – это технология, которая используется для удаления большого количества загрязняющих веществ из воды путем проталкивания воды под давлением через полупроницаемую мембрану.

Эта статья нацелена на аудиторию, которая практически не имеет опыта работы с водой обратного осмоса и попытается объяснить основы простыми словами, которые должны дать читателю лучшее общее представление о технологии воды обратного осмоса и ее применениях. .

В этой статье рассматриваются следующие темы:

1. Общие сведения об осмосе и воде обратного осмоса
2. Как работает обратный осмос (RO)?
3. Какие загрязнения удаляет обратный осмос (RO)?
4. Расчет производительности и конструкции систем обратного осмоса (RO)
   1. Отказ от соли%
   2. Солевой проход%
   3. Восстановление %
   4. Фактор концентрации
   5. Скорость потока
   6. Баланс массы
5. Понимание разницы между проходами и ступенями в системе обратного осмоса (RO)
   1. 1 этап против двухступенчатой ​​системы обратного осмоса (RO)
   2. Множество
   3. Система обратного осмоса (RO) с рециркуляцией концентрата
   4. Однопроходная и двухходовая системы обратного осмоса (RO)
6. Предварительная обработка обратного осмоса (RO)
   1. Обрастание
   2. Масштабирование
   3. Химическая атака
   4. Механическое повреждение
7. Решения для предварительной обработки обратного осмоса (RO)
   1. Мультимедийная фильтрация
   2. Микрофильтрация
   3. Антискаланты и ингибиторы образования накипи
   4. Умягчение ионным обменом
   5. Бисульфит натрия (SBS) для инъекций
   6. Гранулированный активированный уголь (GAC)
8. Тенденции производительности обратного осмоса (RO) и нормализация данных
9. Очистка мембран обратным осмосом (RO)
10. Резюме

Что такое обратный осмос

Обратный осмос , обычно называемый RO , представляет собой процесс, при котором вы деминерализуете или деионизируете воду, проталкивая ее под давлением через полупроницаемую мембрану обратного осмоса.

Осмос

Чтобы понять цель и процесс обратного осмоса, вы должны сначала понять естественный процесс осмоса .

Осмос – это естественное явление и один из важнейших процессов в природе. Это процесс, при котором более слабый солевой раствор имеет тенденцию переходить в крепкий солевой раствор. Примеры осмоса – это когда корни растений поглощают воду из почвы, а наши почки поглощают воду из нашей крови.

Ниже представлена ​​диаграмма, показывающая, как работает осмос. Раствор с меньшей концентрацией будет иметь естественную тенденцию переходить в раствор с более высокой концентрацией. Например, если у вас есть контейнер, полный воды с низкой концентрацией соли, и другой контейнер, полный воды с высокой концентрацией соли, и они разделены полупроницаемой мембраной, тогда вода с более низкой концентрацией соли начнет мигрировать. в сторону емкости с водой с более высокой концентрацией соли.

Полупроницаемая мембрана – это мембрана, которая пропускает одни атомы или молекулы, но не другие. Простой пример – дверь-ширма. Он позволяет молекулам воздуха проходить сквозь него, но не вредителям или чему-либо большему, чем отверстия в дверце экрана. Другой пример – ткань для одежды Gore-tex, содержащая чрезвычайно тонкую пластиковую пленку, в которой вырезаны миллиарды мелких пор. Поры достаточно большие, чтобы пропускать водяной пар, но достаточно маленькие, чтобы не пропускать жидкую воду.

Обратный осмос – это процесс обратного осмоса . В то время как осмос происходит естественным образом без потребности в энергии, чтобы обратить процесс осмоса вспять, вам необходимо приложить энергию к более солевому раствору. Мембрана обратного осмоса – это полупроницаемая мембрана, которая позволяет проходить молекулам воды, но не большинству растворенных солей, органических веществ, бактерий и пирогенов. Однако вам необходимо «протолкнуть» воду через мембрану обратного осмоса, применяя давление, превышающее естественное осмотическое давление, чтобы опреснить (деминерализовать или деионизировать) воду в процессе, пропуская чистую воду, удерживая при этом большую часть. загрязняющих веществ.

Ниже представлена ​​диаграмма, описывающая процесс обратного осмоса. Когда к концентрированному раствору прикладывается давление, молекулы воды выталкиваются через полупроницаемую мембрану, и загрязнения не пропускаются.

Как работает обратный осмос?

Обратный осмос работает за счет использования насоса высокого давления для увеличения давления на солевой стороне обратного осмоса и проталкивания воды через полупроницаемую обратную мембрану, оставляя почти все (от 95% до 99%) растворенных солей в воде. отклонить поток.Необходимое давление зависит от концентрации соли в исходной воде. Чем более концентрирована исходная вода, тем большее давление требуется для преодоления осмотического давления.

Опресненная вода, которая является деминерализованной или деионизированной, называется пермеатной (или продуктивной) водой. Водяной поток, который несет концентрированные загрязнители, которые не прошли через мембрану обратного осмоса, называется потоком отбракованных (или концентрированных).

Когда исходная вода входит в мембрану обратного осмоса под давлением (давление, достаточное для преодоления осмотического давления), молекулы воды проходят через полупроницаемую мембрану, а соли и другие загрязнители не могут проходить и выводятся через сбросной поток (также известный в виде потока концентрата или рассола), который идет в канализацию или может быть возвращен в систему подачи питательной воды в некоторых случаях для повторного использования через систему обратного осмоса для экономии воды.Вода, которая проходит через мембрану обратного осмоса, называется пермеатом или водой-продуктом, и обычно из нее удаляется от 95% до 99% растворенных солей.

Важно понимать, что в системе обратного осмоса используется перекрестная фильтрация, а не стандартная фильтрация, при которой загрязнения собираются внутри фильтрующего материала. При перекрестной фильтрации раствор проходит через фильтр или пересекает фильтр с двумя выходами: фильтрованная вода идет в одну сторону, а загрязненная вода идет в другую сторону.Чтобы избежать накопления загрязняющих веществ, фильтрация с поперечным потоком позволяет воде сметать накопившиеся загрязнения, а также обеспечивает достаточную турбулентность для поддержания чистоты поверхности мембраны.

Какие загрязняющие вещества обратный осмос удалит из воды?

Обратный осмос способен удалять до 99% + растворенных солей (ионов), частиц, коллоидов, органических веществ, бактерий и пирогенов из питательной воды (хотя не следует полагаться на систему обратного осмоса для удаления 100% бактерий и вирусы).Мембрана обратного осмоса задерживает загрязнения в зависимости от их размера и заряда. Любое загрязняющее вещество с молекулярной массой более 200, вероятно, отторгается правильно работающей системой обратного осмоса (для сравнения, молекулярная масса молекулы воды составляет 18). Точно так же, чем больше ионный заряд загрязнителя, тем более вероятно, что он не сможет пройти через мембрану обратного осмоса. Например, ион натрия имеет только один заряд (одновалентный) и не отторгается RO мембраной, как, например, кальций, который имеет два заряда.Аналогичным образом, именно поэтому система обратного осмоса не очень хорошо удаляет газы, такие как CO2, потому что они не сильно ионизируются (заряжаются) в растворе и имеют очень низкий молекулярный вес. Поскольку система обратного осмоса не удаляет газы, пермеатная вода может иметь уровень pH немного ниже, чем обычно, в зависимости от уровней CO2 в исходной воде, поскольку CO2 преобразуется в угольную кислоту.

Обратный осмос очень эффективен при очистке солоноватых, поверхностных и грунтовых вод как для больших, так и для малых потоков.Некоторые примеры отраслей, в которых используется вода обратного осмоса, включают фармацевтическую промышленность, питательную воду для котлов, продукты питания и напитки, отделку металлов и производство полупроводников и многие другие.

Расчетные характеристики и расчетные характеристики обратного осмоса

Есть несколько расчетов, которые используются для оценки производительности системы обратного осмоса, а также для конструктивных соображений. В системе обратного осмоса есть приборы, которые отображают качество, расход, давление, а иногда и другие данные, такие как температура или часы работы.Чтобы точно измерить производительность системы обратного осмоса, вам потребуются как минимум следующие рабочие параметры:

• Давление подачи
• Давление пермеата
• Давление концентрата
• Проводимость корма
• Проводимость пермеата
• Поток сырья
• Поток пермеата
• Температура

Отказ от соли%

Это уравнение показывает, насколько эффективно мембраны обратного осмоса удаляют загрязнения.Он не говорит вам, как работает каждая отдельная мембрана, а скорее как система в целом работает. Хорошо спроектированная система обратного осмоса с правильно функционирующими мембранами обратного осмоса будет отбрасывать от 95% до 99% большинства загрязняющих веществ в питательной воде (которые имеют определенный размер и заряд). Вы можете определить, насколько эффективно мембраны обратного осмоса удаляют загрязнения, используя следующее уравнение:

Отклонение соли% =	Электропроводность питательной воды – Электропроводность пермеата	× 100
	Электропроводность сырья

Чем выше отвод соли, тем лучше работает система.Низкое отторжение соли может означать, что мембраны требуют очистки или замены.

Солевой проход%

Это просто обратное отторжение соли, описанное в предыдущем уравнении. Это количество солей, выраженное в процентах, которые проходят через систему обратного осмоса. Чем ниже солевой канал, тем лучше работает система. Высокий уровень прохождения соли может означать, что мембраны требуют очистки или замены.

Прохождение соли% = (1 -% отклонения соли)

Восстановление %

Процент извлечения – это количество воды, которое «извлекается» как хорошая пермеатная вода.Другой способ думать о процентном извлечении – это количество воды, которое не отправляется в дренаж в виде концентрата, а собирается в виде пермеата или воды в виде продукта. Более высокий процент извлечения означает, что вы отправляете меньше воды в дренаж в виде концентрата и экономите больше пермеата. Однако, если процент извлечения слишком высок для конструкции обратного осмоса, это может привести к более серьезным проблемам из-за образования накипи и засорения. % Извлечения для системы обратного осмоса устанавливается с помощью программного обеспечения для проектирования с учетом множества факторов, таких как химический состав питательной воды и предварительная обработка обратным осмосом перед системой обратного осмоса.Следовательно, правильный процент извлечения, при котором должен работать RO, зависит от того, для чего он был разработан. Рассчитав процент извлечения, вы можете быстро определить, работает ли система не по назначению. Расчет% извлечения ниже:

% Извлечение =	Расход пермеата (галлонов в минуту)	× 100
	Скорость подачи (галлонов в минуту)

Например, если степень извлечения составляет 75%, это означает, что на каждые 100 галлонов питательной воды, попадающей в систему обратного осмоса, вы получаете 75 галлонов пригодной для использования пермеатной воды и 25 галлонов сточных вод в виде концентрата.Промышленные системы обратного осмоса обычно имеют степень извлечения от 50% до 85% в зависимости от характеристик питательной воды и других проектных соображений.

Фактор концентрации

Коэффициент концентрации связан с восстановлением системы обратного осмоса и является важным уравнением при проектировании системы обратного осмоса. Чем больше воды вы извлекаете в виде пермеата (чем выше процент извлечения), тем больше концентрированных солей и загрязняющих веществ вы собираете в потоке концентрата. Это может привести к более высокому потенциалу образования накипи на поверхности мембраны обратного осмоса, когда коэффициент концентрации слишком высок для конструкции системы и состава питательной воды.


Коэффициент концентрации =	1
	1 – Извлечение%

Концепция не отличается от котла или градирни. У них обоих есть очищенная вода, выходящая из системы (пар), и в конечном итоге остается концентрированный раствор. По мере увеличения степени концентрации могут быть превышены пределы растворимости и осаждение на поверхности оборудования в виде накипи.

Например, если ваш поток подачи составляет 100 галлонов в минуту, а поток пермеата составляет 75 галлонов в минуту, то извлечение будет (75/100) x 100 = 75%. Чтобы найти коэффициент концентрации, формула будет 1 ÷ (1-75%) = 4.

Коэффициент концентрации 4 означает, что вода, поступающая в поток концентрата, будет в 4 раза более концентрированной, чем исходная вода. Если исходная вода в этом примере составляла 500 частей на миллион, тогда поток концентрата был бы 500 x 4 = 2000 частей на миллион.

Поток

Gfd =	галлонов в минуту пермеата × 1440 мин / день
	Количество элементов обратного осмоса в системе × площадь каждого элемента обратного осмоса в квадратных футах

Например, у вас есть следующее:

Система обратного осмоса производит 75 галлонов пермеата в минуту (галлонов в минуту).У вас есть 3 сосуда обратного осмоса, и каждый сосуд содержит 6 мембран обратного осмоса. Таким образом, у вас всего 3 x 6 = 18 мембран. В системе обратного осмоса используется мембрана Dow Filmtec BW30-365. Этот тип мембраны (или элемента) обратного осмоса имеет площадь поверхности 365 квадратных футов.

Чтобы найти поток (Gfd):

Gfd =	75 галлонов в минуту × 1440 мин / день	=	108 000
	18 элементов × 365 кв. Футов		6 570

Поток 16 Гсф.

Это означает, что 16 галлонов воды проходит через каждый квадратный фут каждой мембраны обратного осмоса в день. Это число может быть хорошим или плохим в зависимости от типа химического состава питательной воды и конструкции системы. Ниже приводится общее практическое правило для диапазонов потоков для различных источников воды, которые можно лучше определить с помощью программного обеспечения для проектирования обратного осмоса. Если бы вы использовали мембраны обратного осмоса Dow Filmtec LE-440i в приведенном выше примере, то поток был бы 14. Поэтому важно учитывать, какой тип мембраны используется, и стараться поддерживать тип мембраны одинаковым во всей системе. .

Источник питательной воды	Gfd
Сточные воды	5-10
Морская вода	8–12
Солоноватоводные поверхностные воды	10-14
Солоноватая колодезная вода	14-18
Пермеат обратного осмоса Вода	20-30

Баланс массы

Уравнение массового баланса используется для определения того, правильно ли показывает ваш расходомер и приборы качества или требует калибровки.Если ваши приборы не считывают правильно, то собираемые вами данные о производительности бесполезны. Для выполнения расчета массового баланса вам потребуется собрать следующие данные из системы обратного осмоса:

1. Скорость подачи (галлонов в минуту)
2. Расход пермеата (галлонов в минуту)
3. Расход концентрата (галлонов в минуту)
4. Проводимость сырья (мкСм)
5. Проводимость пермеата (мкСм)
6. Концентрат Проводимость (мкСм)

Уравнение баланса массы:

(Расход исходного материала ¹ x проводимость исходного материала) = (расход пермеата x проводимость пермеата)
+ (расход концентрата x проводимость концентрата)

¹ Поток исходного материала равен потоку пермеата + потоку концентрата

Например, если вы собрали следующие данные из системы обратного осмотра:

Тогда уравнение баланса масс будет:

(7 x 500) = (5 x 10) + (2 x 1200)

3,500 ≠ 2,450

Затем найдите разницу

(разница / сумма) x 100

((3500 – 2450) / (3500 + 2450)) x 100

= 18%

Разница в +/- 5% допустима.Обычно достаточно разницы от +/- 5% до 10%. Разница в> +/- 10% недопустима, и требуется калибровка оборудования обратного осмоса, чтобы гарантировать, что вы собираете полезные данные. В приведенном выше примере уравнение баланса массы обратного осмоса выходит за пределы допустимого диапазона и требует внимания.

Система обратного осмоса (RO): понимание разницы между проходами и стадиями в системе обратного осмоса (RO)

Термины этап и проходят часто ошибочно принимают за одно и то же в системе RO и могут сбивать с толку терминологию оператора RO.Важно понимать разницу между 1 и 2 этапами RO и 1 и 2 проходами RO.

Разница между одно- и двухступенчатой ​​системой обратного осмоса

В одноступенчатой ​​системе обратного осмоса питательная вода входит в систему обратного осмоса одним потоком и выходит из системы обратного осмоса в виде концентрата или пермеата.

В двухступенчатой ​​системе концентрат (или отходы) первой ступени затем становится питательной водой для второй ступени. Пермеатная вода, собираемая с первой ступени, объединяется с пермеатной водой со второй ступени.Дополнительные этапы увеличивают выход из системы.

Множество

В системе обратного осмоса массив описывает физическое расположение сосудов под давлением в двухступенчатой ​​системе. Сосуды высокого давления содержат мембраны обратного осмоса (обычно в сосуде высокого давления находится от 1 до 6 мембран обратного осмоса). На каждой ступени может быть определенное количество сосудов высокого давления с мембранами обратного осмоса. Затем отбраковка каждой ступени становится потоком сырья для следующей последующей ступени.Двухступенчатая система обратного осмоса, показанная на предыдущей странице, представляет собой массив 2: 1, что означает, что концентрат (или отбраковка) из первых 2 сосудов обратного осмоса подается в следующий 1 сосуд.

Система обратного осмоса с рециркуляцией концентрата

С системой обратного осмоса, которая не может быть правильно организована, и химический состав питательной воды позволяет это, можно использовать установку рециркуляции концентрата, в которой часть потока концентрата возвращается в питательную воду на первую ступень, чтобы помочь увеличить восстановление системы.

Однопроходный обратный осмос против двойного проходного обратного осмоса

Думайте о проходе как об отдельной системе обратного осмоса. Имея это в виду, разница между однопроходной системой обратного осмоса и двухпроходной системой обратного осмоса заключается в том, что при двухпроходной системе обратного осмоса пермеат из первого прохода становится питательной водой для второго прохода (или второго обратного осмоса), что в конечном итоге дает пермеат гораздо более высокого качества, потому что он прошел через две системы обратного осмоса.

Помимо получения пермеата гораздо более высокого качества, система двойного прохода также позволяет удалять газообразный диоксид углерода из пермеата путем нагнетания щелочи между первым и вторым проходами.Использование CO 2 нежелательно, если после обратного осмоса используются слои ионообменной смолы со смешанным слоем. Добавляя щелочь после первого прохода, вы увеличиваете pH пермеата первого прохода и превращаете C02 в бикарбонат (HCO3-) и карбонат (CO3-2) для лучшего отвода мембранами обратного осмоса во втором проходе. Это невозможно сделать с помощью однопроходного обратного осмоса, потому что введение каустика и образующегося карбоната (CO3-2) в присутствии катионов, таких как кальций, вызовет образование накипи на мембранах обратного осмоса.

Предварительная обработка обратного осмоса

Надлежащая предварительная обработка с использованием как механической, так и химической обработки имеет решающее значение для системы обратного осмоса, чтобы предотвратить загрязнение, образование накипи и дорогостоящий преждевременный выход из строя мембраны обратного осмоса, а также необходимость частой очистки.Ниже приводится краткое изложение общих проблем, с которыми сталкивается система обратного осмоса из-за отсутствия надлежащей предварительной обработки.

Обрастание

Загрязнение происходит, когда на поверхности мембраны накапливаются загрязнения, которые эффективно закупоривают мембрану. В муниципальной питательной воде содержится много загрязнителей, которые не видны человеческому глазу и безвредны для потребления человеком, но достаточно велики, чтобы быстро загрязнить (или закупорить) систему обратного осмоса. Загрязнение обычно происходит в передней части системы обратного осмоса и приводит к более высокому перепаду давления в системе обратного осмоса и более низкому потоку пермеата.Это приводит к более высоким эксплуатационным расходам и, в конечном итоге, к необходимости очистки или замены мембран обратного осмоса. В конечном итоге засорение в некоторой степени произойдет, учитывая чрезвычайно мелкие поры RO мембраны, независимо от того, насколько эффективен ваш график предварительной обработки и очистки. Однако, имея надлежащую предварительную обработку, вы минимизируете потребность в решении проблем, связанных с обрастанием на регулярной основе.

Загрязнение может быть вызвано следующими причинами:

1. Твердые или коллоидные вещества (грязь, ил, глина и т. Д.))
2. Органические вещества (гуминовые / фульвокислоты и т. Д.)
3. Микроорганизмы (бактерии и др.). Бактерии представляют собой одну из наиболее распространенных проблем загрязнения, так как мембраны обратного осмоса, используемые сегодня, не переносят дезинфицирующих средств, таких как хлор, и поэтому микроорганизмы часто могут процветать и размножаться на поверхности мембраны. Они могут образовывать биопленки, которые покрывают поверхность мембраны и приводят к сильному загрязнению.
4. Прорыв фильтрующего материала перед установкой обратного осмоса.В угольных слоях GAC и в слоях умягчителя может образоваться утечка из-под дренажа, и если на месте не будет надлежащей последующей фильтрации, среда может засорить систему обратного осмоса.

Выполняя аналитические тесты, вы можете определить, имеет ли питающая вода для вашего обратного осмоса высокий потенциал загрязнения. Для предотвращения загрязнения системы обратного осмоса используются методы механической фильтрации. Самыми популярными методами предотвращения загрязнения являются использование мультимедийных фильтров (MMF) или микрофильтрация (MF). В некоторых случаях картриджной фильтрации будет достаточно.

Масштабирование

По мере того, как некоторые растворенные (неорганические) соединения становятся более концентрированными (помните обсуждение коэффициента концентрации), может происходить образование накипи, если эти соединения превышают свои пределы растворимости и осаждаются на поверхности мембраны в виде отложений. Результатами масштабирования являются более высокий перепад давления в системе, более высокий проход соли (меньший отвод соли), низкий поток пермеата и более низкое качество пермеатной воды. Примером обычной накипи, которая имеет тенденцию образовываться на мембране обратного осмоса, является карбонат кальция (CaCO3).

Химическая атака

Современные тонкопленочные композитные мембраны не устойчивы к хлору и хлораминам. Окислители, такие как хлор, «прожигают» дыры в порах мембраны и могут нанести непоправимый ущерб. Результатом химического воздействия на мембрану обратного осмоса является более высокий поток пермеата и больший проход соли (пермеат более низкого качества). Вот почему рост микроорганизмов на мембранах обратного осмоса имеет тенденцию так легко загрязнять мембраны обратного осмоса, поскольку нет биоцида, препятствующего их росту.

Механическое повреждение

Частью схемы предварительной обработки должны быть водопровод и контроль системы обратного осмоса до и после. Если произойдет «жесткий запуск», возможно механическое повреждение мембран. Аналогичным образом, если в системе обратного осмоса слишком большое противодавление, то также может произойти механическое повреждение мембран обратного осмоса. Эти проблемы могут быть решены путем использования двигателей с частотно-регулируемым приводом для запуска насосов высокого давления для систем обратного осмоса и путем установки обратного клапана (ов) и / или предохранительных клапанов для предотвращения чрезмерного обратного давления на установку обратного осмоса, которое может вызвать необратимое повреждение мембраны.

Растворы для предварительной обработки

Ниже приведены некоторые решения по предварительной обработке для систем обратного осмоса, которые могут помочь минимизировать загрязнение, образование накипи и химическое воздействие.

Мультимедийная фильтрация (MMF)

Мультимедийный фильтр используется для предотвращения загрязнения системы обратного осмоса. Мультимедийный фильтр обычно содержит три слоя материала, состоящего из антрацитового угля, песка и граната, с поддерживающим слоем гравия на дне.Эти материалы являются предпочтительными из-за различий в размере и плотности. Более крупный (но более легкий) антрацитовый уголь будет наверху, а более тяжелый (но меньший) гранат останется внизу. Расположение фильтрующего материала позволяет удалять самые крупные частицы грязи в верхней части слоя материала, при этом более мелкие частицы грязи задерживаются все глубже и глубже в среде. Это позволяет всему слою действовать как фильтр, что позволяет значительно увеличить время работы фильтра между обратной промывкой и более эффективным удалением твердых частиц.

Хорошо управляемый мультимедийный фильтр может удалять частицы размером до 15-20 микрон. Мультимедийный фильтр, в котором используется добавка коагулянта (который заставляет крошечные частицы соединяться вместе с образованием частиц, достаточно больших для фильтрации), может удалять частицы размером до 5-10 микрон. Для сравнения: ширина человеческого волоса составляет около 50 микрон.

Мультимедийный фильтр рекомендуется, когда значение индекса плотности ила (SDI) больше 3 или когда мутность больше 0.2 NTU. Точного правила нет, но следует соблюдать приведенные выше рекомендации, чтобы предотвратить преждевременное загрязнение мембран обратного осмоса.

Важно установить картриджный фильтр 5 микрон непосредственно после блока MMF на тот случай, если нижний дренаж MMF выйдет из строя. Это предотвратит повреждение насосов, расположенных ниже по потоку, и засорение системы обратного осмоса MMF.

Микрофильтрация (MF)

Микрофильтрация (MF) эффективна при удалении коллоидных и бактериальных веществ и имеет размер пор всего 0.1-10 мкм. Микрофильтрация помогает снизить вероятность загрязнения установки обратного осмоса. Конфигурация мембраны может быть разной у разных производителей, но чаще всего используется тип «полое волокно». Обычно вода перекачивается с внешней стороны волокон, а чистая вода собирается с внутренней стороны волокон. Мембраны для микрофильтрации, используемые в системах питьевой воды, обычно работают в «тупиковом» потоке. В тупиковом потоке вся вода, подаваемая на мембрану, фильтруется через мембрану.Образуется осадок на фильтре, который необходимо периодически отмывать от поверхности мембраны. Степень извлечения обычно превышает 90 процентов для источников питательной воды, которые имеют довольно высокое качество и низкую мутность.

Антискаланты и ингибиторы образования накипи

Антискаланты и ингибиторы образования накипи, как следует из их названия, представляют собой химические вещества, которые можно добавлять в питательную воду перед установкой обратного осмоса, чтобы помочь снизить потенциал образования накипи в питательной воде. Антискаланты и ингибиторы образования накипи увеличивают пределы растворимости проблемных неорганических соединений.Увеличивая пределы растворимости, вы можете концентрировать соли дальше, чем это было бы возможно в противном случае, и, следовательно, достичь более высокой скорости извлечения и работать с более высоким коэффициентом концентрации. Антискаланты и ингибиторы образования накипи препятствуют образованию накипи и росту кристаллов. Выбор антискаланта или ингибитора образования накипи и правильная дозировка зависят от химического состава питательной воды и конструкции системы обратного осмоса.

Умягчение ионным обменом

Смягчитель воды может использоваться для предотвращения образования накипи в системе обратного осмоса путем обмена ионов, образующих накипь, на ионы, не образующие накипи.Как и в случае с блоком MMF, важно установить картриджный фильтр 5 микрон непосредственно после устройства для смягчения воды на тот случай, если нижний дренаж смягчителя выйдет из строя.

Бисульфит натрия (SBS) для инъекций

Добавляя бисульфит натрия (SBS или SMBS), который является восстановителем, в поток воды перед обратным обратным осмосом в соответствующей дозе, вы можете удалить остаточный хлор.

Гранулированный активированный уголь (GAC)

GAC используется как для удаления органических компонентов, так и остаточных дезинфицирующих средств (таких как хлор и хлорамины) из воды.Носители GAC изготавливаются из угля, ореховой скорлупы или дерева. Активированный уголь удаляет остаточный хлор и хлорамины с помощью химической реакции, которая включает перенос электронов с поверхности ГАУ на остаточный хлор или хлорамины. Хлор или хлорамины превращаются в хлорид-ион, который больше не является окислителем.

Недостатком использования GAC перед установкой обратного осмоса является то, что GAC быстро удаляет хлор в самом верху слоя GAC. Это оставит остаток слоя GAC без какого-либо биоцида для уничтожения микроорганизмов.Слой GAC будет поглощать органические вещества по всему слою, которые являются потенциальной пищей для бактерий, поэтому в конечном итоге слой GAC может стать питательной средой для роста бактерий, которые могут легко перейти к мембранам обратного осмоса. Аналогичным образом, слой GAC может производить очень маленькие углеродные частицы при некоторых обстоятельствах, которые могут привести к загрязнению RO.

Анализ тенденций и нормализация данных RO

Мембраны обратного осмоса являются сердцем системы обратного осмоса, и для определения состояния мембран обратного осмоса необходимо собирать определенные данные.Эти точки данных включают давление в системе, потоки, качество и температуру. Температура воды прямо пропорциональна давлению. По мере снижения температуры воды она становится более вязкой, и поток пермеата обратного осмоса будет падать, поскольку для проталкивания воды через мембрану требуется большее давление. Аналогичным образом, когда температура воды увеличивается, поток пермеата обратного осмоса увеличивается. В результате данные о производительности системы обратного осмоса должны быть нормализованы, чтобы изменения потока не интерпретировались как ненормальные при отсутствии проблем.Нормализованные потоки, давления и задержка солей должны быть рассчитаны, нанесены на график и сопоставлены с базовыми данными (когда RO был введен в эксплуатацию или после того, как мембраны были очищены или заменены), чтобы помочь устранить любые проблемы, а также определить, когда чистить или проверять мембраны на предмет выявления неисправностей. повреждать. Нормализация данных помогает отобразить истинную производительность мембран обратного осмоса. Как правило, когда нормализованное изменение составляет +/- 15% от исходных данных, вам необходимо принять меры. Если вы не следуете этому правилу, очистка мембран обратного осмоса может оказаться не очень эффективной для восстановления почти новых характеристик мембран.

Очистка мембраны обратного осмоса

неизбежно потребуют периодической очистки от 1 до 4 раз в год в зависимости от качества питательной воды. Как правило, если нормализованное падение давления или нормализованное прохождение соли увеличилось на 15%, то пора очистить мембраны обратного осмоса. Если нормализованный поток пермеата снизился на 15%, то также пора очистить мембраны обратного осмоса. Вы можете очистить мембраны обратного осмоса на месте или попросить их удалить из системы обратного осмоса и очистить за пределами объекта в сервисной компании, которая специализируется на этой услуге.Было доказано, что очистка мембран за пределами площадки более эффективна для обеспечения лучшей очистки, чем очистка салазками на месте.

RO включает очистители с низким и высоким pH для удаления загрязнений с мембраны. Накипь устраняется с помощью очистителей с низким pH и органических веществ, коллоидные и биообрастающие вещества обрабатываются очистителем с высоким pH. Очистка мембран обратного осмоса – это не только использование соответствующих химикатов. Есть много других факторов, таких как потоки, температура и качество воды, правильно спроектированные и рассчитанные на очистные устройства и многие другие факторы, которые должна учитывать опытная сервисная группа, чтобы правильно очистить мембраны обратного осмоса.

Обратный осмос: Резюме

Обратный осмос – это эффективная и проверенная технология производства воды, которая подходит для многих промышленных применений, требующих деминерализованной или деионизированной воды. Дальнейшая постобработка после системы обратного осмоса, такая как деионизация смешанного слоя, может повысить качество пермеата обратного осмоса и сделать его пригодным для самых требовательных применений. Правильная предварительная обработка и мониторинг системы обратного осмоса имеют решающее значение для предотвращения дорогостоящего ремонта и внепланового обслуживания.При правильной конструкции системы, программе технического обслуживания и квалифицированной сервисной поддержке ваша система обратного осмоса должна обеспечивать долгие годы использования воды высокой чистоты.

В Калифорнии одна из самых развитых нормативно-правовой базы для повторного использования воды. Калифорнийцы перерабатывают воду более 100 лет. В 1910 году оборотная вода использовалась в сельском хозяйстве почти на трех десятках участков, а к 1950-м годам более 100 калифорнийских общин использовали оборотную воду для сельскохозяйственного и ландшафтного орошения.Основные правила использования оборотной воды в Калифорнии включают:

• Нормативные требования в отношении непитьевой оборотной воды (будут обновлены в 2023 году)
• Правила пополнения подземных вод
• Правила увеличения объема воды в резервуаре
• Положения об увеличении количества сырой воды и нормативы по очищенной питьевой воде (планируется на 2023 год)
• Правила повторного использования на месте (запланировано на 2023 год)

https://www.waterboards.ca.gov/drinking_water/certlic/drinkingwater/documents/lawbook/RWregulations_20181001.pdf

Политика в отношении оборотной воды (Государственный совет по водным ресурсам обновляет каждые пять лет)

Содержит требования для разрешений на повторное использование питьевой воды и правила, которые регулируют все виды использования оборотной воды согласно Разделу 22.

https://www.waterboards.ca.gov/board_decisions/adopted_orders/resolutions/2018/121118_7_final_amendment_oal.pdf

Положения о токсичности (Государственный совет по водным ресурсам Калифорнии)

Слив оборотной воды

https: // www.waterboards.ca.gov/water_issues/programs/state_implementation_policy/tx_ass_cntrl.html

Сантехнические нормы (Комиссия по строительным стандартам и Департамент водных ресурсов)

Регулирует использование непитьевой оборотной воды внутри помещений

https://up.codes/viewer/california/ca-plumbing-code-2019

https://www.dgs.ca.gov/BSC/Codes

Справочник по перекрестным соединениям (Государственный совет по водоснабжению)

Обеспечивает отсутствие перекрестной связи между оборотным водоснабжением и питьевым водоснабжением (обновление планируется в 2021 году)

https: // www.waterboards.ca.gov/drinking_water/certlic/drinkingwater/documents/lawbook/dwregulations-2017-12-29.pdf

Постановление о моделях водосберегающих ландшафтов (Департамент водных ресурсов)

Регулирует использование оборотной воды при орошении на открытом воздухе

https://water.ca.gov/Programs/Water-Use-And-Efficiency/Urban-Water-Use-Efficiency/Model-Water-Efficient-Landscape-Ordinance

НОВИНКА ** Регламент эффективности водопользования (Государственное водное управление) Планируемые правила на 2023 год

https: // www.waterboards.ca.gov/water_issues/programs/conservation_portal/california_statutes.html#:~:text=SB%20606%20and%20AB%201668,be%20in%20place%20by%202022.&text=suppliers%20to%20set%20annual % 20воды% 20бюджеты% 20и% 20подготовьте% 20к засухе.

Областное управление контроля качества воды (9 регионов)

Выдавать WRD и NPDES разрешения на оборотную воду

Отдел по переработке питьевой воды Информация: Отдел питьевой воды Калифорнийского совета по водным ресурсам располагает обширной информацией о правилах повторного использования воды в Калифорнии и о разработке этих правил.Их политика охватывает повторное использование как в питьевых, так и в непитьевых целях.

Политика контроля качества оборотной воды: Политика содержит требования для разрешений на повторное использование питьевой воды и политики, которые регулируют все виды использования оборотной воды согласно Разделу 22. Государственный совет по контролю за водными ресурсами Калифорнийского совета по водным ресурсам обновляет политику каждые пять лет.

Политика и правила

Правила, касающиеся оборотной воды | Государственное управление водных ресурсов

• Правила, касающиеся оборотной воды, содержатся в разделах 22 и 17 Свода правил Калифорнии.Разрешенные виды использования оборотной воды включали орошение, подачу в водохранилища, подачу для охлаждения или кондиционирования воздуха, пополнение подземных вод и промышленное использование.

Правила увеличения поверхностных вод (Свод правил Калифорнии, раздел 22 § 60301.170) | Государственное управление водных ресурсов

• Эти правила позволяют хранить очищенную оборотную воду в поверхностных водохранилищах для повторного использования с питьевой водой.

Типовое постановление о рациональном использовании водных ресурсов (Свод нормативных актов Калифорнии, раздел 23 §490-495)

• Свод правил Калифорнии добавил условия сохранения воды, которые требуются для получения разрешений на забор воды.Постановление позволяет Государственному совету по контролю за водными ресурсами штата Калифорния вводить дополнительные требования по охране окружающей среды, чтобы исключить бесполезную трату воды и избежать неоправданной засухи у источника.

Политика контроля качества оборотной воды | Государственное управление водных ресурсов

• Эта политика дает указания региональным советам по контролю качества воды, сторонникам проектов по переработке воды и общественности в отношении методологии и соответствующих критериев, которые Государственный совет по контролю за водными ресурсами и региональные советы по водным ресурсам должны использовать при выдаче разрешений на проекты по переработке воды. .

Планирование управления водными ресурсами | Законопроект о собрании (AB) 1668 и законопроект Сената (SB) 606-31 мая 2018 г.

• Государственный совет по контролю за водными ресурсами и Департамент водных ресурсов должны принять стандарты эффективного использования воды для коммерческого, промышленного и институционального секторов к 30 июня 2022 года и со временем усовершенствовать стандарт использования непитьевой воды в жилых помещениях. , который с помощью этой политики установлен на уровне 55 галлонов на человека в день по состоянию на 2018 год.

Общая информация

MBR Введение

1. Что такое мембранные биореакторы?

Мембранная фильтрация играет важную роль в очистке воды и сточных вод, она превосходит традиционные водные технологии с доказанной лучшей производительностью и более эффективной экономикой. Основные мембранные процессы – это микрофильтрация (MF), ультрафильтрация (UF), нанофильтрация (NF), обратный осмос (RO). Диапазоны разделения для этих мембран следующие: от 100 до 1000 нм для MF, от 5 до 100 нм для UF, от 1 до 5 нм для NF и 0.От 1 до 1 нм для обратного осмоса. Более чем за последние 10 лет MBR превратились в эффективную технологию вторичной очистки с использованием мембран в диапазоне MF и UF.

Рис. 1. Классификация мембран по размеру пор

Процессы мембранного биореактора (MBR) в основном используются для очистки сточных вод (WWT) с помощью микрофильтрации (MF) или ультрафильтрации (UF) и их интеграции с биологический процесс, такой как приостановленный биореактор роста. Мембраны используются в качестве фильтра, удаляющего твердые частицы, образующиеся во время биологического процесса, что дает чистый и свободный от патогенов продукт.Наглядный пример можно найти на следующем изображении погруженной MBR (iMBR) на рис. 2.

Рис.2. Сточные воды проходят через тонкий экран для удаления больших объектов, которые могут вызвать повреждение ниже по потоку. оборудование. Затем он попадает в аноксическую зону для обработки азотистых веществ и фосфатов после аэробной зоны, где микроорганизмы с помощью кислорода, выходящего из FBD, переваривают органические вещества в сточных водах и при этом собираются вместе, образуя осадок. .Этот осадок попадет в биореактор с погруженной мембраной, где мембрана будет отделять твердые частицы и микроорганизмы от воды.

Мембранный биореактор по существу заменяет в традиционной системе активного ила (CAS) отстойник для разделения твердой и жидкой фаз. MBR дает конечному пользователю улучшенный контроль процесса и гораздо лучшее качество воды.

Процесс MBR работает с совершенно другим диапазоном параметров, чем традиционный процесс с активированным илом

• SRT 5-20 дней для традиционной системы – 20-30 дней для MBR
• F / M 0.05-1,5 d-1 для стандартной системы – <0,1 d-1 для MBR
• MLSS 2 000 мг / л для обычного процесса – 5 000-20 000 мг / л для MBR

В общем случае MBR имеют три различные конфигурации мембран (Рис. .3),

1. плоский лист (FS)
2. полое волокно (HF)
3. multitube (MT)

Рис. Волокно, B) Многотрубка, C) Плоский лист

2. Приложения MBR

MBR обычно являются предпочтительным вариантом, когда

1. Имеется ограниченное пространство
2. Конечному пользователю требуется очищенная вода высокого качества (например.грамм. для повторного использования воды)

Ужесточение экологических норм вместе со снижением капитальных и эксплуатационных расходов MBR привело к увеличению количества установок и их размеров во всем мире. В настоящее время MBR внедрены более чем в 200 странах по всему миру, а количество заводов превышает 4200 м ³ / день, и темпы их роста до 15% регулярно отражаются в различных анализах рынка.

Обычно технология MBR применяется к тем сточным водам, которые содержат легко биоразлагаемый органический углерод.Последнее особенно верно, когда речь идет о секторе продуктов питания и напитков, который широко использует технологии MBR.

На рынках сточных вод, которые содержат умеренно биоразлагаемые компоненты (например, сточные воды со свалок и фармацевтические сточные воды), также наблюдается рост MBR из-за длительного времени удержания твердых веществ (SRT), что позволяет улучшить биологическую очистку по сравнению с обычными биологическими процессами. .

Воды, содержащие взвешенное масло (растительное или минеральное), требуют предварительной обработки (например,грамм. разделение пластин, флотация растворенного воздуха или и то, и другое) для защиты мембраны.

Хотя на мировом рынке MBR в основном доминируют несколько крупных компаний, количество поставщиков технологий продолжает расти, и сегодня на рынке доступно более 70 мембранных модулей MBR.

В целом MBR применялись для очистки сточных вод в ряде промышленных секторов, например:

3. Каковы преимущества MBR?

Общеизвестно, что мембранные биореакторы имеют ряд преимуществ перед другими технологиями очистки сточных вод,

• I.Независимое управление HRT и SRT
• II. Сточные воды высокого качества
• III. Малая занимаемая площадь
• IV. Улучшенная биообработка.
• V. Независимое управление HRT и SRT
• VI. MBR OPEX

I. Независимый контроль HRT и SRT

Поскольку твердые биологические вещества (смешанная жидкость или ил) полностью содержатся в биореакторе, это позволяет контролировать время удерживания твердых частиц (SRT) независимо от время гидравлической задержки (HRT).В процессе CAS твердые частицы флокулянта («хлопья»), которые по сути являются биомассой, должны увеличиваться в размере до точки, при которой они могут оседать во вторичном отстойнике. Итак, в CAS соединены HRT и SRT; по мере увеличения HRT хлопья должны расти, что увеличивает их оседаемость.

II. Высококачественные сточные воды

Поскольку мембранные поры MBR имеют небольшой размер (<0,5), очищенные сточные воды имеют очень высокую прозрачность и значительно сниженную концентрацию патогенов по сравнению с процессом CAS.Сточные воды имеют достаточно высокое качество, чтобы их можно было сбрасывать в водные объекты или использовать для таких целей, как городское орошение, коммунальные услуги или смыв туалетов. Его также можно подавать непосредственно в процесс обратного осмоса, чтобы получить пермеат еще более высокого качества.

III. Компактность

CAS имеет высокую HRT, что приводит к необходимости установки большего размера. В MBR, благодаря полученным более высоким концентрациям, та же общая масса твердых частиц содержится в меньшем объеме, поэтому площадь основания меньше.

IV. Лучшая биообработка

MBR имеют более высокий SRT, что, как правило, обеспечивает лучшую общую биообработку за счет поощрения развития медленнорастущих микроорганизмов, в частности нитрификаторов. Этот факт делает MBR очень эффективными при биологическом удалении аммиака («нитрификации»).

В. В чем недостатки MBR?

Ключевыми недостатками MBR являются сложность операционного процесса и стоимость, которая переводится в CAPEX и OPEX.

Оба последних очень чувствительны к стоимости мембраны. OPEX дополнительно чувствителен к,

• сроку службы мембраны
• поток пермеата
• скорость размыва мембраны воздухом (энергия размыва воздуха)

VI. MBR OPEX

В общем, основные элементы, которые влияют на MBR OPEX, включают:

1. стоимость мембраны / м ² площадь поверхности мембраны
2. срок службы мембраны в годах
3. чистый поток пермеата (поток продукта на единицу площади), с учетом времени простоя и использования производимой воды для очистки мембраны
4. удельная аэрация мембраны (SADm) в Нм ³ / м ² площадь мембраны / час.Нм ³ – объем воздуха при температуре 20 ° C и давлении 1 бар.
5. затраты на землю / м ² площадь земельного участка
6. затраты на энергию / кВтч
7. стоимость улучшенного качества воды

(7) не поддается количественной оценке, но ее можно перевести в количественное воздействие на окружающую среду с помощью анализа жизненного цикла.

6. Оценка CAS по сравнению с MBR

Для того, чтобы CAS производила сточные воды с таким же качеством воды, как и в MBR, может потребоваться все или некоторые из следующего:

1. увеличенные размеры резервуаров (и, следовательно, большая площадь участка) для расширенной HRT
2. увеличенное дозирование химикатов для достижения высокой концентрации фосфора (P)
3. постобработка с использованием мультимедийного фильтра (MMF) или ультрафильтрации / микрофильтрации (UF / MF) для достичь качества очищенной воды, сопоставимого с MBR, в отношении взвешенных твердых частиц (SS) и концентрации микроорганизмов.

Для существующих заводов установка MBR определяется доступной площадью. Это позволяет улучшить качество очищенной воды и / или увеличить пропускную способность, хотя и при более высоком потреблении энергии.

7. Конфигурации MBR

Мембранная фильтрация MBR имеет две основные конфигурации; 1) мембраны с вакуумным приводом, погружаемые непосредственно в биореактор (iMBR) и 2) фильтрация под давлением в MBR с боковым потоком (sMBR) (рис. 4).

Рис.4, основные коммерческие конфигурации MBR; (A) Погруженный MBR, (B) MBR в боковом потоке

MBR требует усилия сдвига по поверхности мембраны, чтобы избежать загрязнения мембраны содержимым сточных вод, и имеет решающее значение для поддержания желаемого потока пермеата.

Когда поток воздуха / жидкости течет параллельно поверхности мембраны, он создает силу сдвига, которая помогает ограничить степень загрязнения последней (рис. 5).

Рис. 5. Использование пузырьков воздуха от аэрации для очистки поверхности мембран MBBR

В погруженных процессах используется аэрация в биореакторе именно по этой причине, но в MBR с боковым потоком необходимо использовать откачку, как и в случае большинство других мембранных процессов.Эта разница в энергопотреблении объясняет доминирование на рынке конфигураций iMBR.

Также загрязнение в sMBR выше из-за перекачивания активного ила, который увеличивает напряжение сдвига для микробных хлопьев, вызывая их разрушение, что приводит к уменьшению размера частиц и высвобождению загрязняющего материала.

Конфигурации MBR имеют три основных конфигурации мембран, используемых в настоящее время на практике:

1. плоский лист (FS)
2. полое волокно (HF)
3. многотрубный или многоканальный (MT / MC)

Хотя sMBR более энергоемки, чем iMBR, они предлагают ряд преимуществ:

a.уменьшение требуемой площади мембраны в результате работы с более высоким потоком

b. операционная гибкость для цикла работы и очистки; в отличие от iMBR химическая очистка мембран на месте может выполняться без какого-либо химического риска для биомассы

c. затраты на техническое обслуживание и простои оборудования, особенно при замене мембранного модуля, как правило, немного ниже; модули легко доступны и поэтому могут быть заменены в гораздо более короткие сроки, чем погружные мембраны

d.мембранные модули могут быть включены и отключены в зависимости от гидравлической нагрузки

e. возможна работа при более высоких концентрациях твердых частиц

f. работа при более низком потреблении энергии возможна, если давление и скорость потока уменьшены или если мембраны сконфигурированы для работы с эрлифтом, хотя тогда требуется большая площадь мембраны

Для небольших потоков труднообрабатываемых стоков sMBR составляет часто преобладает из-за простоты эксплуатации, меньшей занимаемой площади и более простого обслуживания, особенно когда речь идет о замене мембраны.Для очень больших заводов iMBR всегда выбирается с мембранами HF, так как OPEX обычно ниже.

Для промежуточных потоков мы обычно выбираем HF или FS iMBR. FS более прост в эксплуатации, но как стоимость мембраны / м площади ² , так и потребность в энергии немного выше, чем у HF-конфигурации.

Наконец, хотя в большинстве sMBR используется классическая конфигурация насоса, если мембраны расположены последовательно по змеевидной схеме, они могут работать в эрлифтном режиме, при котором потребность в энергии почти такая же, как у iMBR, и поэтому они могут работать в режиме эрлифта. Рассматривается для муниципальных сточных вод с преимуществом меньшей занимаемой площади и эффективного удаления ветоши.Однако мембраны обычно дороже, чем погружные.

8. Эксплуатация и обслуживание МБР – засорение, засорение и очистка

Снижение проницаемости МБР в основном вызвано засорением мембран и засорением мембранных каналов:

1. Под «засорением» мы понимаем покрытие поверхности мембраны или закупоривание пор мембраны растворенными, коллоидными или мелкодисперсными твердыми частицами. Обычно он удаляется с помощью циклов физической и химической очистки.
2. Под «засорением» мы понимаем агломерацию твердых частиц внутри или на входе в каналы мембраны. Засорение каналов иногда называют «засорением».

В городских очистных сооружениях мембраны иногда также могут забиваться «тряпками» (или «плетениями»), образованными из агрегированных нитей (особенно текстильных волокон, таких как вата). Мы называем это «тряпкой» или «плетением».

Рис.6. Снижение проницаемости в MBR

Очистка мембраны может быть физической или химической.Физическая очистка удаляет крупные твердые частицы, прикрепленные к поверхности мембраны (обратимое загрязнение). Химическая очистка удаляет более вязкий материал (необратимые загрязнения).

1. Физическая очистка обычно выполняется с помощью «обратной промывки» (обратного потока через мембрану), которая может быть усилена за счет комбинации с воздухом или «релаксации» (прекращение проникновения при продолжении очистки мембраны пузырьками воздуха). Эти два метода могут использоваться в комбинации.
2. В химической очистке обычно используется гипохлорит натрия (NaOCl), окислительный химикат, в сочетании с минеральными или органическими кислотами (чаще всего лимонной кислотой, C ₆ H ₈ O ₇ ) без снятия мембраны с резервуара или салазок (очистка на месте или CIP).Если химическая очистка сочетается с обратной промывкой, это обычно называется «химически усиленной обратной промывкой» (CEB). CEB обычно проводится еженедельно / ежемесячно для HF iMBR.

Физическая очистка 1) обычно быстрая, 2) не требует химикатов, 3) не образует химических отходов и 4) менее вероятно разрушит мембрану. Однако в некоторых случаях всегда требуется химическая очистка, поскольку остается остаточное сопротивление, которое можно определить как «необратимое загрязнение», которое может нарастать с течением времени и сокращать срок службы мембраны.

Химическая очистка, целью которой является восстановление проницаемости, требует более высоких концентраций реагентов и более длительного времени контакта.

Ни обычная физическая очистка, ни химическая очистка не могут противодействовать засорению, которое требует ручного вмешательства (удаления погруженной мембраны из резервуаров) для удаления агломерированного материала.

Рис. 7, процедуры физической и химической очистки мембраны MBR

≫ ПОЖАРНЫЕ БАКИ | Инженерный пожарный трубопровод

Любая противопожарная система должна иметь систему водоснабжения , способную обеспечить требуемый поток, чтобы соответствующая установка могла работать без перебоев в течение времени, необходимого для локализации или тушения огня .

Источники воды будут разделены на три основные группы: коммунальная система водоснабжения, неисчерпаемые источники воды и резервуары для хранения воды для пожаротушения.

В этой статье мы сосредоточимся на резервуарах для хранения противопожарной воды, которые должны соответствовать определенному процессу при их проектировании, изготовлении и последующей сборке в соответствующей противопожарной установке.

В Engineered FirePiping S.L. мы разработали наши резервуары для пожаротушения с использованием существующего «современного» программного обеспечения, такого как Cypemetal 3D, Tekla, Technometal, SolidWorks и AutoCad.Использование этого программного пакета позволяет правильно проектировать, проводить расчеты и моделирование резервуаров для пожаротушения.

Как и большинство промышленных рынков, сектор противопожарной защиты регулируется Нормами и Стандартами. К ним относятся: AWWA D-103 (Американская ассоциация водопроводных сооружений), FM 4020. , NFPA 22, UNE 23.500 . Цель всех из них – облегчить производство и установку резервуаров для хранения противопожарной воды

FIREPIPIPING резервуары для воды для противопожарной защиты отвечают самым высоким требованиям с точки зрения качества и дизайна и одобрены: UNE, CEPREVEN и FM.

В зависимости от системы герметизации мы классифицируем резервуары для подачи воды для противопожарной защиты на две группы: мембранные резервуары и резервуары из мастики .