10. Опишите схему термического обессоливания на базе мгновенного вскипания.
Принцип действия испарителей мгновенного вскипания (ИМВ) заключается в генерации пара за счёт адиабатного вскипания воды, причём процесс этот осуществляется при низких температурах 110–40 °С и в свободном объёме, что делает возможным их работу на воде, прошедшей упрощенную обработку, например, подкисление с добавлением антинакипинов (рис. 3.13). По такой схеме возможно 4–5 кратное концентрирование исходной воды.
Рис. 3.13. Схема термического обессоливания на базе ИМВС.Л.
Тема 4
2. . Технологические схемы обработки воды методом ультрафильтрации. Ультрафильтрация – это мембранный процесс, в котором мембраны имеют поры размером от 0,002 до 0,1 мкм, что позволяет задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси. При ультрофильтрации, при неизменном ионном составе осуществляется осветление и обеззараживание воды без применения химических реагентов, что обеспечивает экологичность этой технологии. Конструкция установок УФ идентична конструкции обратноосмотических.Ультрафильтрационные мембраны либо в виде полых волокон с наружным диаметром от 0,7 до 2,0 мм, либо рулонных элементов компонуются внутри цилиндрических корпусов – модулей, имеющих единичную площадь фильтрования от 7 до 125 м2, наборы которых позволяют формировать ультрафильтрационные установки производительностью до 4000 м3/ч и более. Технологические возможности УФ удачно дополняют возможности обратного осмоса, т.к. ультрафильтрационные мембраны задерживают все содержащиеся в обрабатываемой воде мельчайшие частицы. При этом отпадает необходимость в комплектации УОО фильтрами тонкой очистки. Работа ультрафильтрационных установок осуществляется в следующей последовательности: фильтрация – обратная промывка. Продолжительность фильтрации обычно составляет 15–60 мин, промывки 20–40 с. Установки УФ могут работать только в полностью автоматическом режиме. При снижении удельной производительности мембран до минимального допустимого значения производится регенерация фильтрующей поверхности химическими реагентами – растворами поверхностно-активных веществ и бактерицидными аппаратами.
4. Технологические режимы установки обратного осмоса. К числу наиболее эффективных способов обессоливания воды относится обратный осмос. Суть обратноосмотической технологии заключается в продавливании воды через полупроницаемые мембраны, имеющие размеры пор, сопоставимые с размерами ионов. Эти мембраны практически не пропускают взвешенные и большинство органических веществ, содержащихся в воде, а также растворённые в ней соли.
Поток обрабатываемой воды, омывая мембрану, разделяется на два: один (пермеат) проходит через мембрану, оставляя на ней содержащиеся в исходной воде вещества, другой (концентрат) смывает эти вещества с поверхности мембраны, благодаря чему она длительное время остаётся чистой и сохраняет свои технологические характеристики в течение нескольких лет. Использование современных обратноосмотических мембран позволяет практически без использования химических реагентов удалять из обрабатываемой воды 95–98 % растворённых солей. Мембранная технология пригодна для обессоливания как низкоминерализованных так и высокоминерализованных вод.
Для предотвращения выпадения на мембранах солей кальция, образующихся в результате концентрирования поступающей воды, дозируется в осветлённую воду кислоты и гексаметафосфат натрия либо производится её умягчение на Na-катионитных фильтрах. При повышении перепада давления и снижения расхода элементы подвергаются промывкам растворами щелочи и дезинфектина. При эксплуатации УОО недопустим длительный простой установки (более 3 суток) без специальной консервации. При использовании УОО для приготовления добавочной воды можно значительно сократить (в 4–10 раз) расход реагентов на регенерацию ионитных фильтров и эквивалентно уменьшить объём солевого стока в водоисточник. Принципиальная схема ВПУ ТЭЦ-23 АО «Мосэнерго», в которой в качестве первой ступени обессоливания питательной воды для котлов входит УОО-50А, представлена на рис. 4.1. Исходная вода из поверхностного источника (Пироговское водохранилище) поступает в осветлитель, где обрабатывается коагулянтом (оксихлоридом алюминия) и флокулянтом (полиакриламид). Коагулированная вода подаётся на механические фильтры первой ступени, загруженные дробленным антрацитом, а затем на механический фильтр второй ступени, загруженный кварцевым песком. Полученная осветлённая вода подкисляется серной кислотой для предотвращения образования карбоната кальция на мембранах и подаётся на УОО. Качество воды, пошедшей предварительную подготовку и подаваемой на УОО, должно удовлетворять требованиям фирмы-изготовителя мембран («DowChemicаl»). Вода, обработанная на УОО (пермеат), поступает в Н-катионитные фильтры второй ступени обессоливания и далее после декарбонизатора в анионитные фильтры. В УОО-50А входит 4 блока, образующих технологическую схему: блок фильтров тонкой очистки (ФТО), блок высоконапорных насосов (БВН), блок фильтрующих модулей (БФМ), блок реагентной промывки (БРП). Все блоки собираются на заводе-изготовителе и требуют минимального монтажа на рабочей площадке.
Рис. 4.1. Принципиальная технологическая схема обессоливания воды на ХВО-1 ТЭЦ‑23 АО «Мосэнерго», включающая УОО:
1 – фильтры тонкой очистки; 2 – узел подкисления; 3 – блок обратноосмотических модулей
Блок ФТО является барьерным перед фильтрующими обратноосмотическими модулями и служит для предотвращения попадания взвешенных частиц, прошедших через устройства предварительной обработки исходной воды. ФТО состоят из рабочего и резервного блоков, каждый из которых обеспечивает 100 % требуемой производительности. ФТО конструктивно состоит из отдельных фильтрующих модулей, внутри которого из которых размещены по пять фильтрующих патронов, задерживающих частицы размером более 5,0 мкм. Сигнал качества осветлённой воды ведётся по индексу загрязнения SDI. Частота замены ФТО 6–12 раз/год. Опытно-промышленная эксплуатация УОО-50А на ТЭЦ-23 АО «Мосэнерго» показала, что, как и ожидалось, существенно уменьшились трудоёмкость обслуживания обессоливающей установки. При этом уменьшился расход реагентов на её эксплуатацию, а это, в свою очередь снизило на 19–30 % себестоимость обрабатываемой воды. На рис. 4.2 представлена схема комбинированного обессоливания воды на базе обратного осмоса с предварительным H-Na-катионированием. Согласно этой схеме, фильтрат УОО содержит 1–5 % от начального количества солей, направляется на прямоточную Н-ОН-ступень. Регенерация H-Na-фильтра производится кислым стоком Н-катионитного фильтра второй ступени, свежим раствором серной кислоты, а также раствором NaCl. Концентрат УОО и щелочные сточные воды подаются в схему подготовки подпиточной воды теплосети (мягкие стоки) для частичного восполнения потерь и корректировки рН воды теплосети.
Рис. 4.2. Принципиальная технологическая схема комбинированной технологии получения глубокообессоленной воды:
1 – концентрированные солевые стоки; 2 – разбавленные солевые стоки на отмывку
Предложение ВНИИАМ по применению обратноосмотической технологии для частичного обессоливания воды (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Схема глубокого обессоливания воды ВНИИАМ с применением УОО
Исходная вода после известкования и коагуляции в осветлителе поступает на МФ, Na-катионитные фильтры и обратноосмотическую установку. Фильтр УOO направляет на обессоливание на вторую ступень Н-ОН-ионирования и ФСД. Концентрат УОО, содержащий только хорошо растворимые натриевые соли (из них обычно не менее 90 % Na2SO4) в концентрации около 50 г/дм3, направляется на выпарную установку (ВУ), где происходит выпаривание концентрата с выделением кристаллического Na2SO4 и раствора, содержащего NaCl с примесью Na2SO4, а остальное количество реализуется в виде товарного продукта. Отработанный регенерационный раствор Na-катионитных фильтров поступает в кристаллизатор для осаждения гипса, после чего направляется в осветлитель. Отработанные растворы после регенерации Н-катионитных фильтров используются для нейтрализации остаточной щелочности Na-катионированной воды, а отработанные регенерационные растворы анионитных фильтров возвращаются в осветлитель.
Для работы УОО необходима эффективная предочистка, которая традиционно состоит из нескольких стадий очистки: коагуляция в осветлителе и механическое фильтрование в несколько ступеней. Наиболее перспективным методом предочистки является ультрафильтрация (УФ).
Ультрафильтрация – это мембранный процесс, в котором мембраны имеют поры размером от 0,002 до 0,1 мкм, что позволяет задерживать тонкодисперсные и коллоидные примеси. При ультрофильтрации, при неизменном ионном составе осуществляется осветление и обеззараживание воды без применения химических реагентов, что обеспечивает экологичность этой технологии.
Конструкция установок УФ идентична конструкции обратноосмотических.Ультрафильтрационные мембраны либо в виде полых волокон с наружным диаметром от 0,7 до 2,0 мм, либо рулонных элементов компонуются внутри цилиндрических корпусов – модулей, имеющих единичную площадь фильтрования от 7 до 125 м2, наборы которых позволяют формировать ультрафильтрационные установки производительностью до 4000 м3/ч и более. Технологические возможности УФ удачно дополняют возможности обратного осмоса, т.к. ультрафильтрационные мембраны задерживают все содержащиеся в обрабатываемой воде мельчайшие частицы. При этом отпадает необходимость в комплектации УОО фильтрами тонкой очистки. Работа ультрафильтрационных установок осуществляется в следующей последовательности: фильтрация – обратная промывка. Продолжительность фильтрации обычно составляет 15–60 мин, промывки 20–40 с. Установки УФ могут работать только в полностью автоматическом режиме. При снижении удельной производительности мембран до минимального допустимого значения производится регенерация фильтрующей поверхности химическими реагентами – растворами поверхностно-активных веществ и бактерицидными аппаратами.