Следует отметить и простоту конструкции установок обратного осмоса, которые включают только два основных элемента - мембранный аппарат и насос. Простейшая установка обратного осмоса изображена на рисунке 3. Исходный раствор подается насосом в напорный канал мембранного аппарата, где разделяется на два потока - прошедший через мембрану (пермеат, или фильтрат) и задержанный мембраной (ретант, или концентрат). Необходимое рабочее давление в системе поддерживается с помощью вентиля на линии концентрата и контролируется по манометру [5].
Рисунок 3. Принципиальная схема обратноосмотической установки.
Назначение насоса состоит в расчетного давления для осуществления массообменных процессов, протекающих на полупроницаемых обратноосмотических мембранах. Подбор высоконапорного насоса производится исходя из его рабочей характеристики. При этом рабочая точка насоса должна находится в диапазоне от 0,6 - 0,7 максимальной его производительности. Концентрат, выходящий из установки обратного осмоса, имеет достаточно высокое давление и его транспортировка к месту сброса или утилизации не вызывает особых трудностей. Давление же пермеата после обратноосмотической установки редко превышает 1 атм. Поэтому, чаще всего его приходиться подавать в накопительную емкость, откуда с помощью повышающего насоса он транспортируется на дальнейшие стадии очистки. Несколько отдельных обратноосмотических модулей, размещенных параллельно или последовательно по отношению друг к другу, образуют каскад. Задача инженера, проектирующего установку обратного осмоса - собрать модули таким образом, чтобы оптимизировать систему при минимальной себестоимости продукта. Схема потоков в модуле является одним из главных факторов, определяющих степень достигаемого разделения и качественные характеристики работы установки. В одностадийном или многостадийном процессах обратного осмоса используются две базовые конфигурации потоков: 1) однопроходная система и 2) система с рециркуляцией.
Рисунок 4. Конфигурации потоков в обратноосмотических установках.
В однопроходной системе сырьевой раствор проходит через единственный модуль (одностадийная система) или систему модулей (многостадийна система) только один раз, т. е. здесь рециркуляция отсутствует. Другими словами, объемная скорость потока над мембраной уменьшается по мере продвижения от входа в модуль к выходу из него. В многостадийных однопроходных процессах это снижение потока компенсируется определенной сборкой модулей, так называемая коническая каскадная схема. При такой конфигурации установка может быть спроектирована так, чтобы скорость потока оставалась фактически постоянной. Другая конфигурация - это рециркуляционная система. В этом случае сырье компримируется и прокачивается несколько раз через одну и ту же ступень, состоящую из нескольких модулей. Каждая ступень снабжена рециркуляционным насосом, что позволяет оптимизировать гидродинамические условия.
Рисунок 5
При использовании рециркуляционной системы наблюдается лишь небольшое падение давления в каждой ступени, где можно регулировать скорость потока и давление. Система рециркуляции сырья является гораздо более гибкой, чем однопроходная. Для более простых задач, например при обессоливании морской воды, использование однопроходной системы оказывается экономически оправданным. Все установки обратного осмоса оснащаются автоматизированной системой управления и контроля, в которую, как правило, входят: контроллер для управления установкой, кондуктометр, измерители расхода (ротаметры), манометры и датчики давления.