Расширение сфер применения мембранной технологии требует синтеза все более сложных химико-технологических схем. Например, для очистки сточных вод сложного физико-химического состава (легкая, целлюлозобумажная, кожевенная отрасли и т.д.) наряду с мембранной технологией используется целый ряд других процессов: адсорбция, электрофлотация, реагентная обработка, выпаривание, озонирование и т.д. Все это создает значительные технологические проблемы при использовании традиционных способов исследования.

В рамках тендера, проведенного Министерством науки и технологий РФ, был реализован проект по разработке передвижного исследовательско-технологического автоматизированного комплекса в виде системы модульного типа. Назначение комплекса:

• исследование процессов мембранной технологии (микроультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ, электролиз) и классических процессов химической технологии;
• разработка математических моделей, инженерных алгоритмов и пакета программ для расчета комплексных мембранных процессов, включая разработку математического обеспечения для управления автоматизированным комплексом и обработки экспериментальных данных;
• создание автоматизированной системы патентной и научно-технической информации по мембранам, мембранным элементам и технологиям для научного и технического поиска.

Система управления исследовательским мембранным комплексом – 3-х уровневая.

На первом (низшем) уровне сигналы от датчиков давления, расхода, pH, температуры и др. показателей поступают через блоки согласования на входы контроллеров первого уровня. Контроллеры первого уровня, в соответствии с заложенным алгоритмом работы, осуществляют управление исполнительными устройствами (насосами, клапанами, нагревателями, охладителем и т.п.). Они также накапливают текущую информацию о процессах и служат для переналадки системы в соответствии с требованиями изменения архитектуры комплекса.

На втором (среднем) уровне происходит обработка сигналов с контроллеров первого уровня, отображается и запоминается текущая информация, осуществляются функции задания режимов работы и рабочих параметров, а также запоминаются и сортируются массивы данных для передачи их на персональный компьютер третьего уровня управления.

На третьем (высшем) уровне, в соответствии с принятым протоколом обмена, данные в режиме реального времени размещаются в выделенных файлах: откуда программа обработки берет информацию для расчета параметров проектируемой (анализируемой) технологической схемы.

Затем, в соответствии с разработанными в рамках автоматизированной информационно-расчетной системы (АИРС) программами, компьютер обрабатывает, в первую очередь, экспериментальные данные с получением оптимальных параметров процесса; с учетом последних на втором этапе проводится расчет единиц оборудования с выдачей технико-экономических показателей.

Разработанная АИРС рассчитана, в первую очередь, на специалистов-технологов, отвечающих за решение конкретных проблем очистки в различных отраслях промышленности, но может быть использована и для широкого круга пользователей: проектных организаций, контролирующих и лицензирующих организаций, предприятий-водопользователей для предварительного выбора состава очистного сооружения, устройств и установок, оценки затрат на их разработку и приобретение, эксплуатацию и модернизацию.

Полученные данные могут быть использованы при проектировании сложных технологических схем:

• очистки сточных вод гальванического производства от тяжелых металлов, позволяющих создать замкнутый водооборот с утилизацией ценных реагентов;
• разделения водомасляных эмульсий (очистка отработанных моющих и обезжиривающих растворов, регенерация отработанных СОЖ и др.);
• очистки сточных вод предприятий легкой промышленности от красителей и ПАВ;
• очистки сточных вод кожевенной промышленности;
• деминерализации сточных вод в металлургии, машиностроении, теплоэнергетике с возвратом обессоленной воды в производство;
• извлечения белка и лактозы из вторичного молочного сырья и др.