Современные схемы водоподготовительных установок и водно-химические режимы за рубежом

Современные схемы водоподготовительных установок и водно-химические режимы за рубежом

Д.т.н., профессор Петрова Т.И., МЭИ (ТУ)

1. Водоподготовка

Рассматриваются различные способы удаления органических примесей из природных вод, основными из которых являются: озонирование, обратный осмос, ионный обмен. Исходя из результатов многочисленных исследований и опыта эксплуатации водоподготовительных установок (ВПУ) предлагаются следующие схемы подготовки высокочистой воды:

Воды городского водоснабжения, содержащие общий органический углерод в концентрациях (ООУ) 0,5 – 1,0 мг/л.

Предочистка, которая включает в себя механический фильтр, загруженный песком – фильтр, загруженный, активированным углем – установка обратного осмоса – декарбонизатор.

После предочистки вода может быть обработана одним из следующих методов:

-  фильтр смешанного действия (ФСД), который позволяет получать воду с электропроводностью < 0,1 мкСм/см и концентрацией ООУ < 100 мкг/л;

-  катионитный фильтр – ФСД, что позволяет получать воду с электропроводностью < 0,1 мкСм/см и концентрацией ООУ < 80 мкг/л;

-  катионитный фильтр – фильтр, содержащий слой слабо и сильноосновных анионитов – ФСД, что позволяет получать воду с электропроводимостью < 0,1 мкСм/см, концентрацией ООУ < 60 мкг/л и SiO₂ < 2 мкг/л.

Отмечается, что установки обратного осмоса особенно необходимы для вод, содержащих пестициды и гербициды.

Поверхностные воды. Содержание ООУ обычно составляет ~ 5 мг/л. Предочистка включает в себя дозирование коагулянта и флокулянта в воду перед осветлителем, фильтрование воды через механические фильтры, загруженные песком, ультрафильтрация через мембраны, установка обратного осмоса – декарбонизатор. Отмечается, что дополнительно фильтр из активированного угля может быть установлен после ультрафильтрации. После такой предварительной очистки вода  обрабатывается по одной из вышеуказанных схем. Такой способ подготовки воды позволяет снизить электропроводность до < 0,1 мкСм/см; ООУ до 50 – 100 мкг/л и SiO₂ до < 2 мкг/л.

Подземные воды. Обычно характеризуются концентрацией ООУ 1,5 – 3,0 мг/л.

Предочистка состоит в дозировании в воду полихлоридов алюминия, кислорода для окисления железа, ультрафильтрования через мембраны, фильтрования через фильтры, загруженные активированным углем и обработка на установке обратного осмоса.

После такой предочистки вода обрабатывается по одной из вышеуказанных схем. Такая схема обработки позволяет получать воду следующего качества: электропроводность < 0,1 мкСм/cм, ООУ < 40 – 60 мкг/л, SiO₂ до < 2 мкг/л.

Отмечается, что при использовании установок обратного осмоса электропроводность снижается до 20 – 40 мкСм/cм, а концентрация неорганических примесей и ООУ уменьшается примерно на 80 %.

Отмечается, что комбинация мембранных методов и ионного обмена позволяет получать воду высокого качества с низким содержанием  неорганических и органических примесей. Отмечается также повышение продолжительности фильтроцикла при использовании установок обратного осмоса: на одной из ТЭС Англии  количество пропущенной воды через фильтры ионообменной установки за один фильтроцикл увеличилось с 530 до 7000 м³.

Для снижения концентрации углекислоты, содержащейся в пермеате после установок обратного осмоса, предлагается использовать специальные мембраны, способные удалять газы, содержащиеся в воде (О₂, СО₂). Эти мембраны изготавливаются из полипропилена, в порах которого могут сорбироваться вышеуказанные газы.

На некоторых ТЭС после ФСД устанавливается фильтр для удаления О₂.

В публикациях отмечается возможность использования установок обратного осмоса для снижения концентрации органических примесей (до 90 %), однако остается проблема удаления органики с поверхности мембран. Увеличение интенсивности удаления органики с поверхности обратноосмотических мембран при промывке их раствором NaOH может быть достигнуто увеличением давления на мембранах, например с 414 кПа до 1000 кПа. В этом случае степень удаления органических примесей может достигнуть 99 %.

Специальное внимание уделяется использованию новых материалов, что связано с вымыванием из них органики. Поэтому перед использованием этих реагентов для обработки воды они несколько раз регенерируются.

2. Конденсатоочистка

Большое внимание уделяется совершенствованию способов обработки турбинного конденсата. Одно из направлений – использование трехслойных фильтров, т.н. Tripol^(R) – фильтров. Эксплуатация такой системы конденсатоочистки на одной из ТЭС с барабанными котлами давлением 17 МПа дала положительные результаты. Фильтр конденсатоочистки был загружен катионитом Dow HGRW2 (v = 2,15 м³), анионитом Dow SBR-C (v = 2,75 м³) и катионитом Dow HGRW2 (v = 2,05 м³); катионит работал в  –форме, анионит – в ОН^- – форме; рН питательной воды – 9,3. Качество конденсата после конденсатоочистки приведено в табл 1.