4.7. Примеры использования ультрафильтрации в технологии водоподготовки

4.7.2. Предочистка воды перед установками обратного осмоса

  К оглавлению книги

Важнейшей функцией установок ультрафильтрации является предварительная очистка воды перед подачей ее на установки обратного осмоса и нанофильтрации. Как отмечалось выше, последние весьма чувствительны к наличию в воде микровзвесей, коллоидов и микробиологических загрязнений. Ультрафильтрация в большинстве случаев позволяет получить воду необходимого качества [147–149].

Производительность установки ультрафильтрационной предподготовки воды для установок обратного осмоса или нанофильтрации должна быть на 20–35% больше, чем у системы в целом. Это объясняется тем, что гидравлический КПД установок обратного осмоса или нанофильтрации составляет обычно 70–85%.

В качестве примера рассмотрим опыт использования установки ультрафильтрации для предподготовки воды перед обратным осмосом на Новочеркасской ГРЭС [129, 148, 149].

Источник водоснабжения – река Дон, производительность обессоливающей мембранной установки – 255 м 3 /час, дата ввода системы ультрафильтрации в эксплуатацию – декабрь 2006 г.

Установка для обессоливания воды на основе обратного осмоса была введена в эксплуатацию на Новочеркасской ГРЭС в декабре 2004 года. Первоначально предподготовка питательной воды осуществлялась на осветлителях типа ВТИ в режиме известкования с коагуляцией сернокислым железом и последующим фильтрованием на механических фильтрах (загрузка – гидроантрацит).

Качество осветленной воды характеризовалось нестабильностью показателей содержания взвешенных частиц, рН и температуры и не отвечало требованиям к питающей воде для установки обратного осмоса (табл. 4.11). Следствием этого стал рост частоты химических промывок установки обратного осмоса.

4.11. Качество исходной воды и воды после очистки на осветлителях и УУФ

Показатель

Речная вода

Осветленная вода после осветлителей

Вода после УУФ

T, °C

15 – 36

34 – 42

15 – 36

pH

8 – 8 , 3

10 – 10 , 5

8 , 1 – 8 , 4

Взвешенные вещества, мг/л

20–28 (до 36 в сезон паводка)

7–16

< 0,1

Окисляемость, мгО 2 /л

10–12

5–9

3–4

Мутность, мг/л

9–12 (до 20 в сезон паводка)

1–2

< 0,2

КИ

> 6

> 5

< 3

Fe , мг/л

0,2 0 – 0 , 28

0 , 07 – 0 , 12

< 0 , 03

В этих условиях максимальный съем с обратноосмотических элементов не превышал 18 л/(м 2 ·ч), а химическая мойка проводилась один раз в три недели.

Ультрафильтрационная установка была спроектирована после проведения длительных пилотных испытаний.

Принципиальная схема установки на основе интегрированных мембранных систем, внедренной на Новочеркасской ГРЭС, показана на рис. 4.37.

Принципиальная схема мембранной части установки водоподготовки на Новочеркасской ГРЭС

Рис. 4.37. Принципиальная схема мембранной части установки водоподготовки на Новочеркасской ГРЭС

До подачи воды на блок обратного осмоса установка включает системы предварительного фильтрования речной воды от грубодисперсных взвесей, дозирования коагулянта, предварительные фильтры с рейтингом 200 мкм и узел ультрафильтрации.

Параметры установки и режимы ее работы приведены в табл. 4.12, а на рис. 4.38 показано сравнение результатов очистки воды на осветлителях и установкеультрафильтрации воды.

4.12. Параметры установки ультрафильтрации воды и режимы ее работы

Производительность общая /одного блока, м 3 /ч

255/85

Установленная мощность, кВт

до 90

Удельное энергопотребление

до 0,2 кВт/(м 3 /ч)

Габаритные размеры мембранного блока, мм

длина 7000, ширина 4000, высота 2500.

Тип УФ мембран

dizzer ® 5000 MB

Количество блоков

3

Общее количество элементов

96

Удельный съем, л/(м 2 •ч)

59

Поток при обратной промывке, л/(м 2 •ч)

200

Предварительный фильтр, мкм

200

Коагулянт

FeCl 3

Доза коагулянта мг/л по Fe

1,7

Частота обратных промывок в час

3

Обратная промывка с гипохлоритом натрия
(без замачивания), раз в день

4

Рециркуляция, м 3 /ч

70

Химическая обратная промывка ХОП1 ( NaOCl )

Нет

ХОП2 ( NaOH )

Нет

ХОП3 ( HCl )

Нет

ХМ (щелочь, кислота), раз в квартал

1 (3 в паводок)

Годовой расход 100%-ной серной кислоты, кг

714

Годовой расход 100%-ной щелочи, кг

1785

Себестоимость воды, руб/м 3

3,39

Потребление воды на собственные нужды, %

12

Установка работает непрерывно с остановками на регламентные работы. Периодичность регламентных работ – не чаще 1 раза в 3 месяца, продолжительность регламентных работ – не более 6 ч.

Впервые в промышленном масштабе реализован режим с рециркуляцией, который позволил свести число химических обратных промывок (ХОП) до минимума и использовать химическую мойку мембранных элементов не чаще чем 1 раз в квартал. Такой режим был отработан на пилотной установке. В настоящее время режим фильтрации с рециркуляцией предлагается фирмой «Norit», как самый прогрессивный для обработки высокомутных вод.

Сравнение относительных показателей работы осветлителей и установки ультрафильтрации воды

Рис. 4.38. Сравнение относительных показателей работы осветлителей и установки ультрафильтрации воды

На рисунке 4.39 приведены показатели работы установки ультрафильтрации в течение одного месяца.

Показатели работы установки ультрафильтрации в течение одного месяца

Рис. 4.39. Показатели работы установки ультрафильтрации в течение одного месяца

Установка системы ультрафильтрации обеспечила резкое улучшение качества воды, питающей установку обратного осмоса. В результате максимальный съем с обратноосмотических элементов существенно увеличился с 18 до 29 л/(м 2 •ч), снизилось рабочее давление на установке обратного осмоса, а периодичность химических моек составила более 12 месяцев. Кроме того, была получена экономия химических реагентов на сумму 12 млн. руб. в год (в ценах 2007 г.), в том числе:

  • извести – на 1 млн. руб.
  • кислоты – на 4 млн. руб.
  • щелочи – на 7 млн. руб.

Экономия затрат на ежегодное техническое обслуживание и ремонт составила 5,5 млн. рублей (на 2007 г.).

При этом себестоимость подготовленной воды, по сравнению с известкованием в осветлителях и механической фильтрацией, резко сократилась. Аналогичные результаты получены и для других объектов (табл. 4.13).

4.13. Себестоимость подготовленной воды при обработке поверхностных вод в руб/м 3 (в ценах 2006–2007 гг.).

Объект

Известкование с коагуляцией (или режим «чистой»
коагуляции) + фильтрование

Ультрафильтрация

Новочеркасская ГРЭС

8,28

1,83

Красноярская ГРЭС-2

1,88

0,55

ГЭС-1 МОСЭНЕРГО

31 *

1,85

* Высокая стоимость определяется необходимостью периодического перехода в период паводков на водопроводную воду в качестве питания для установки водоподготовки.

Вид установки ультрафильтрации на Новочеркасской ГРЭС

Рис. 4.40. Вид установки ультрафильтрации на Новочеркасской ГРЭС

Rambler's Top100 Rambler's Top100