Водоподготовка в энергетике: враги ТЭЦ, системы очистки воды. Удаление накипи. Средство от накипи. Очистка накипи. Умягчение жесткой воды, умягчитель воды, водоподготовка воды, водоподготовка

Ни для кого не секрет, что требования к качеству воды достаточно высоки. По данным Российской Федерации, доля растворённых веществ в воде должна составлять не более 10 мкг/л. Удовлетворение требований к качеству требует осуществления специальной физико-химической обработки воды. Водоподготовка ТЭС производится в цехе «химводоочистки», организующем контроль за водно-химическим режимом, и состоит из нескольких этапов. Первый этап - предварительное умягчение воды, благодаря которому снижается концентрация примесей (добавляются реагенты, а также коагулянты, флокулянты). Стоит отметить, что методы обработки, особенности технологического процесса, определение требований качества напрямую зависят от исходного состава вод, типа и параметров электростанции. Второй этап ТЭС - осветление. Вода проходит через множество фильтров, в том числе песочные и ионные, что позволяет достичь желаемого результата - 10 мкг примесей на один литр. Не стоит забывать и о постоянном интенсивном перемешивании воды с реагентами. Это важнейшая необходимость. Очевидно, что задача водоподготовки ТЭС сложна, но вполне решаема. Опыт многолетнего использования энергоблоков в России и за рубежом показывает, что важнейшим условием длительной, экономичной и наиболее надёжной эксплуатации тепловых электростанций является организация водного режима и водоподготовки. Целями и задачами последних являются:

• предотвращение отложений: кальцевидных и окислов железа - на внутренних поверхностях пароперегревательных (или парообразующих) труб, меди, кремниевой кислоты, натрия - в проточной части паровых турбин;
• защита оборудования, основного и вспомогательного, от коррозии при контакте с паром и водой, а также при нахождении в резерве (применение качественного водного теплоносителя минимизирует скорость коррозии материалов котлов, турбин, оборудования конденсатно-питательного тракта).

Химические способы очистки сточных вод и воды для использования на ТЭС является сырьём, которое далее применяется как исходное вещество для образования пара в котлах и испарителях, конденсации отработанного пара, охлаждения агрегатов. Также она используется в качестве теплоносителя (в системе горячего водоснабжения и тепловых сетях).

Работа парогенератора в течение приблизительно пяти часов без отложений требует осуществления особых методов водоподготовки ТЭС. В интересах тепловой электростанции проводить данную операцию при минимальных капитальных затратах не только на организацию водоочистительных установок, но и на их эксплуатацию. Экономичность термических методов водообработки ТЭС в значительной степени зависят от характеристик и параметров оборудования . Наряду с материальной выгодой пред тепловыми электростанциями поставлен целый ряд задач, в числе которых увеличение экономичности электростанций, уменьшение числа обслуживающего персонала, внедрение технических новинок (механизация и автоматизация). Но одной из первоочередных задач всё же остаётся подготовка воды, осуществляемая на достаточно высоком уровне.

Очищая большие объёмы природной воды, ТЭС не должны забывать ещё об одном аспекте, а именно решении проблемы утилизации образующихся в процессе сточных вод. Они содержат шлам, состоящий из карбонатов магния и кальция, гидроксида магния, железа, алюминия, песка, органических веществ, различных солей серной и соляной кислот, при регенерации фильтров перемещающиеся в стоки. Это необходимо для обеспечения защиты от загрязнения источников промышленного и питьевого водоснабжения.

Итак, ТЭС потребляют значительное количество воды, основными потребителями которой являются конденсаторы турбин. Вода применяется для охлаждения подшипников вспомогательных механизмов и водорода генераторов, охлаждения воздуха электродвигателей, восполнения потерь пара и конденсата в цикле станции. Вода в данном случае является «жизненной необходимостью». Очевидно, что водоподготовка ТЭС требует особо пристального внимания и контроля.

Водоподготовка – это самый важный вопрос в теплоэнергетике. Вода является основой работы таких предприятий, поэтому ее качество и содержание тщательно контролируется. ТЭЦ очень важны для жизни города и жителей, без них невозможно существовать в холодный период года. От качества воды зависит деятельность ТЭЦ. Работа теплоэнергетики на сегодняшний день невозможна без водоподготовки. Вследствие парализации системы, возникает поломка оборудования, и как результат, плохо очищенная, некачественная вода, пар. Это может возникнуть из-за некачественной очистки и смягчения воды. Даже если постоянно удалять накипь, то это не убережет вас от перерасхода топливных материалов, формирования и распространения коррозии. Единственное и самое эффективное решение всех последующих проблем – это тщательная подготовка воды к использованию. При разработке системы для очистки нужно учитывать источник поступления воды.

Существует два типа нагрузки: тепловая и электрическая. При наличии тепловой нагрузки электрическая находится в подчинении первой. При электрической нагрузке ситуация обратная, она не находится в зависимости от второй и может работать без ее присутствия. Бывают ситуации, в которых совмещают оба вида нагрузки. При водоподготовке этот процесс полностью использует все тепло. Вывод можно сделать такой, что КПД на ТЭЦ значительно превышает его на КЭС. В процентном соотношении: 80 к 30. Еще один важный момент: тепло на большие расстояния передать практически невозможно. Именно поэтому ТЭЦ должна строиться вблизи или на территории города, который будет ею пользоваться.

Недостатки водоподготовки на ТЭЦ

Отрицательным моментом у процесса водоподготовки является образование нерастворимого осадка, образующегося при нагревании воды. Удаляется он очень сложно. Во время избавления от налета происходит остановка всего процесса, разбирается система, и только после этого можно качественно очистить труднодоступные места. Чем же вредит накипь? Она мешает теплопроводимости и, соответственно, возрастают затраты. Знайте, что даже при незначительном количестве налета, увеличится расход топлива.

Непрерывно устранять накипь невозможно, но делать это необходимо каждый месяц. Если этого не делать, то слой накипи будет постоянно увеличиваться. Соответственно, чистка оборудования потребует намного больше времени, усилий и материальных затрат. Чтобы не останавливать весь процесс и не нести убытки, необходимо регулярно следить за чистотой системы.

Признаки потребности в очистке:

• будут действовать датчики, защищающие систему от перегревов;
• блокируются теплообменники и котлы;
• возникают взрывоопасные ситуации и свищи.

Все это – негативные последствия не удаленной вовремя накипи, которые приведут к поломкам и убыткам. В течении короткого времени вы можете потерять оборудование, которое стоит немалых денег. Очистка от накипи несет за собой ухудшение качества поверхности. Водоподготовка не устраняет накипь , это можете сделать только вы с использованием специального оборудования. При поврежденных и деформированных поверхностях накипь в дальнейшем образуется быстрее, также появляется коррозийный налет.

Водоподготовка на мини теплоэлектроцентралях

Подготовка питьевой воды включает в себя массу процессов. Перед началом водоподготовки следует провести тщательный анализ химического состава. Что же он из себя представляет? Химический анализ показывает количество жидкости, нуждающееся в ежедневной очистке. Указывает на те примеси, которые должны быть ликвидированы первыми. Подготовка воды на мини теплоэлектроцентралях не может быть осуществлена в полном объеме без такой процедуры. Жесткость воды – немаловажный показатель, который обязательно нужно определять. Многие проблемы состояния воды связаны с ее жесткостью и наличием отложений железа, солей, кремния.

Большой проблемой, с которой сталкивается каждая ТЭЦ, является присутствие примесей в воде. К ним можно отнести калиевые и магниевые соли, железо.

Главной задачей ТЭЦ является обеспечение жилых объектов населенного пункта нагретой водой и отоплением. Подготовка воды на таких предприятиях подразумевает использование смягчителей, дополнительных фильтрующих систем. Каждый этап очистки включает прохождение воды через фильтры, без них процесс невозможен.

Этапы водоочистки:

1. Первый этап – осветление. В первую очередь вода осветляется, так как она поступает в систему мини ТЭЦ очень грязная. На этом этапе находят применение отстойники и механические фильтры. Принцип работы отстойников в том, что твердые примеси опускаются книзу. Фильтры состоят из нержавеющих решеток и имеют разные размеры. Первыми улавливаются крупные примеси, далее идут решетки среднего размера. Последними улавливаются самые мелкие примеси. Также важным является применение коагулянтов и флокулянтов, с помощью которых уничтожаются разного рода бактерии. Благодаря промывке чистой водой такие фильтры могут быть готовы к следующему использованию.
2. Второй этап – это дезинфекция и обеззараживание воды. На данной стадии применяется ультрафиолетовая лампа, обеспечивающая полное облучение всего объема воды. Благодаря ультрафиолету гибнут все болезнетворные микроорганизмы. Второй этап также включает в себя дезинфекцию, в процессе которой используют хлорку или же безвредный озон.
3. Третий этап – смягчение воды. Для него характерно применение в домашних условиях ионообменных систем, электромагнитных смягчителей. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Популярным является реагентное отстаивание, недостатком которого является формирование отложений. Эти нерастворимые примеси в дальнейшем очень сложно удалить.
4. Четвертый этап – обессоливание воды. На этом этапе применяются анионные фильтры: декарбонизаторы, электродиадизаторы, обратный осмос и нанофильтрация. Процесс обессоливания возможен любым из вышеперечисленных стандартных способов.
5. Пятый этап – это деаэрация. Это обязательный этап, который следует после тонкой очистки. Системы для очистки от газовых примесей бывают вакуумного типа, а также атмосферные и термические. В результате действия деаэраторов происходит устранение растворенных газов.

Пожалуй, это все самые важные и нужные процессы, которые проводятся для подпиточной воды. Далее следуют общие процессы для подготовки системы и ее отдельных компонентов. После всего вышеперечисленного следует продувка котла, в ходе которой используются промывные фильтры. По окончанию водоподготовка мини ТЭЦ включает промывку пара. В ходе этого процесса используются химические реагенты, обессоливающие воды. Они достаточно разнообразны.

В Европе водоподготовка на мини ТЭЦ нашла очень широкое применение. Благодаря качественному проведению этого процесса увеличивается коэффициент полезного действия. Для лучшего эффекта необходимо комбинировать традиционные, проверенные методы очистки и новые, современные. Только тогда можно достичь высокого результата и качественной водоподготовки системы. При грамотном использовании и постоянном усовершенствовании система мини ТЭЦ будет служить долго и качественно, а главное без перебоев и поломок. Не меняя элементов, и без ремонтов срок эксплуатации от тридцати до пятидесяти лет.

Системы водоподготовки для ТЭЦ

Еще некоторая важная информация, которую хотелось бы донести до читателя по поводу системы водоподготовки на ТЭЦ и их водоподготовительных установках. В данном процессе используются разные виды фильтров, важно ответственно отнестись к его выбору и использовать подходящий. Зачастую применяются несколько разных фильтров, которые последовательно соединены. Это делается для того, чтобы стадии смягчения воды и удаления из нее солей, прошли хорошо и эффективно. Применение ионообменной установки чаще всего осуществляется при очистке воды с высокой жесткостью. Визуально он имеет вид высокого цилиндрического бака и часто используется в промышленности. В состав такого фильтра входит еще один, но уже меньшего размера, он называется баком регенерации. Так как работа ТЭЦ беспрерывная, установка с ионообменным механизмом является многоступенчатой и имеет в своем составе до четырех разных фильтров. Система оборудована контроллером и одним блоком управления. Любой используемый фильтр оснащен личным регенерационным баком.

Задачей контролера является отслеживать количество воды, прошедшее сквозь систему. Также он контролирует объем воды, очищенный каждым фильтром, регистрирует период очистки, объем работы и ее скорость за определенное время. Контроллер передает сигнал далее по установке. Вода с высокой жесткостью следует на другие фильтры, а использованный картридж восстанавливают для последующего использования. Последний вынимается и переносится в бак для регенерации.

Схема водоподготовки на ТЭЦ

Основой ионообменного картриджа является смола. Ее обогащают несильным натрием. Когда вода вступает в контакт со смолой, обогащенной натрием, происходят трансформации и перевоплощения. Натрий замещается сильными жесткими солями. Со временем картридж наполняется солями, так и происходит процесс восстановления. Он переносится в регенерационный бак, где расположены соли. Раствор, в состав которого входит соль, очень насыщен (≈ 10%). Именно благодаря такому высокому содержанию солей жесткость устраняется из съемного элемента. После процесса промывки картридж снова наполнен натрием и готов к использованию. Отходы с высоким содержанием солей повторно очищают и только после этого могут быть утилизированы. Это является одним из недостатков подобных установок, так как требует значительных материальных затрат. Плюс же в том, что скорость очистки воды выше, чем у других подобных установок.

Смягчению воды нужно уделять особое внимание. Если подготовку воды сделать не качественно и сэкономить, то можно потерять намного больше и получить затраты несоизмеримые с экономией на водоподготовке.

Возник вопрос подоподготовки на ТЭЦ!? Не знаете куда обращаться?

Цель водоподготовки для ТЭЦ

Виды очистки:

Качество обессоленной воды для ТЭЦ

10. Достоинства и недостатки мембранных технологий

11. Достоинства

12. Недостатки

Е.Н. Бушуев, Н.А. Еремина, А.В. Жадан

Состояние вопроса: На отечественном энергетическом рынке появилось большое количество нового водопод готовительного оборудования с высокими экологическими характеристиками. Широкому внедрению их в производство мешает отсутствие нормативной базы на их использование и противоречивый опыт эксплуатации головных установок на отечественных ТЭС, особенно для вод с повышенным содержанием органических веществ, что характерно для поверхностных вод центра и севера России. В связи с этим существует необходимость совер шенствования традиционных технологий и создания новых систем обессоливания.

Материалы и методы: Использованы результаты эксплуатации новых водоподготовительных установок на ряде отечественных и зарубежных ТЭС.

Результаты: Проведен анализ двух основных направлений совершенствования технологии получения обессоленной воды на ТЭС: противоточного ионирования и на основе мембранных методов. Рассмотрено схемное решение по обеспечению работы установки обратного осмоса при пониженных производительностях.

Выводы: Результаты анализа технологий водоподготовки необходимо учитывать как при проектировании, так и при реконструкции химических цехов ТЭС.

Ключевые слова: тепловые электрические станции, водоподготовка, мембранные методы, обратный осмос, электродеионизация.

НПК "Медиана-фильтр" представляет современные системы очистки воды и водоподготовки:

А.В. Жадан, первый зам. ген. дир. (ЗАО «НПКМедиана-Фильтр»),

Б.А. Смирнов, ст.н.с. (ОАО «ВТИ»), О.В. Смирное, нач. хим. отделения (ТЭЦ-ЭВС ОАО «Северсталь»), В.Н. Виноградов, к.т.н., главный инженер (ЗАО «Ивэнергосервис»),

В.К. Аван, Е.А. Карпычев, асп. (ИГЭУ)

Для большинства тепловых и атомных электрических станций России источником водоснабжения служат открытые водоемы: реки, озера, водохранилища. Их воды содержит грубодисперсные (взвешенные вещества), коллоидные примеси и истинно-растворенные вещества. Оптимальные схемы водоподготовки содержат в своем составе специализированные функциональные узлы. И первым из этих узлов при обработке поверхностных вод является предварительная очистка (предочистка), обеспечивающая удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, её обесцвечивание и частичную дезинфекцию, а также, в частных случаях, обезжелезивание, уменьшение жёсткости, щёлочности и солесодержания воды. В докладе приводятся результаты сравнительных обследований предочисток различного типа водоподготовительных установок (ВПУ). Путём анализа результатов обследований ВПУ ТЭС установлены преимущества и недостатки основных схем предварительной очистки воды.

1. Предварительная очистка воды по технологии ультрафильтрации

Исходная вода, подогретая до температуры от 10 до 25 °С, поступает на самопромывные фильтры ВПУ, где происходит её . После самопромывных фильтров в трубо­провод дозируется коагулянт, и вода поступает в ёмкости для коагуляции и далее - на , образовавшихся в результате коагуляции, затем в баки осветлённой воды. Осветлённая вода может быть направлена на осмотическое или ионитное обессоливание.

Преимущества схемы (п. 1):

• компактность оборудования;
• полная автоматизация;
• высокая степень очистки от взвешенных веществ, .

Недостатки схемы (п. 1):

• большой в отсутствие систем по их повторному использованию;
• высокая стоимость замены мембранных элементов;
• системам ультрафильтрации зачастую требуются установки предварительной подготовки воды;
• при отказе контроллера системы автоматического управления ручное управление практически невозможно;
• применение ультрафильтрации на эффективной сисетме водоподготовки рекомендовано при массовой концентрации взвешенных веществ в воде перед нею не более 50 мг/дм 3 . В то же время, и при концентрации взвешенных веществ до 200 мг/дм 3 . Эта установка была оборудована контуром внутренней рециркуляции с насосом. При повышении концентрации взвешенных веществ в исходной воде до 200 мг/дм3 наблюдалось уменьшение её производительности примерно на 20 %;
• высока стоимость оборудования водоподготовки, которая, однако, может быть компенсирована за счёт уменьшения стоимости здания ВПУ при новом строительстве;
• высока чувствительность мембранных систем к наличию в воде антропогенных загрязнений, таких как, нефтепродукты.

Водные промывки системы ультрафильтрации осуществляются осветленной водой, полученной при обработке исходной воды коагулянтом. Чем чаще проводятся водные отмывки, тем больше расход коагулянта на собственные нужды ВПУ. Сточные воды от химически усиленных промывок нуждаются в нейтрализации и .

Использование эффектов сорбции в сочетании с применением технологии ультрафильтрации возможно при реализации так называемой технологии напорной коагуляции, когда вода, обработанная коагулянтом, сначала подаётся в напорные контактные ёмкости. Такая схема успешно , причём исключение контактных ёмкостей из схемы коагуляции мгновенно приводило не только к увеличению цветности и мутности фильтрата, но и к уменьшению фильтроциклов модулей ультрафильтрации.

Затраты воды на собственные нужды для данной технологической схемы напрямую зависят от массовой концентрации взвешенных веществ. Увеличение в исходной воде этой концентрации увеличивает количество промывок самопромывных фильтров и модулей ультрафильтрации.

Таким образом, зависимость работы установки от качества исходной воды сужает область эффективного применения данной технологической схемы водоподготовки. Такая схема может использоваться в России для обработки воды таких рек, как Енисей, Ангара (верховье), озер Имандра, Байкал. Малая минерализация вод этих источников уменьшает экономическую эффективность осмотической стадии схемы (п. 1), в связи с чем на ТЭЦ-11 в Усолье-Сибирском установка ультрафильтрации предшествует , работающей по технологии Schwebebett . Как известна, данная противоточная технология предъявляет наиболее жёсткие требования к качеству подаваемой на неё воды.

2. Предварительная очистка воды по технологии известкования и коагуляции в осветлителях

Исходная вода, подогретая до температуры 35±1 °С, поступает в осветлитель, работающий по технологии обработки воды известкованием и коагуляцией, далее - в бак известково-коагулированной воды и из него на механические фильтры. Осветлённая вода может быть направлена на ионитное или . Стоит отметить, что современные технологии осветления, разработанные зарубежными специалистами, такие, как Multiflo компании Veolia или Densadeg компании Degremont , обеспечивают достижение стабильных хороших эксплуатационных пока­зателей и при значительно меньших температурах.

Преимущества схемы (п. 2):

• умягчение и декарбонизация воды на стадии предварительной очистки, уменьшение ионной нагрузки на Na - катионитные фильтры;
• минимальный расход сбросных вод и возможность их утилизации;
• отсутствие зависимости принципиального технологического решения от степени загрязненности исходной воды взвешенными веществами;
• хорошие влагоотдающие свойства шлама, позволяющие при применении фильтр-прессов практически исключить образование жидких отходов на стадии предочистки;
• эффективное удаление из воды соединений железа и коллоидной кремниевой кислоты.

Недостатки схемы (п. 2):

• наличие известкового хозяйства, плохо поддающегося автоматизации;
• эффективность оборудования зависит от качества исходной воды. В качестве исходных рассматриваются воды с большими жёсткостью и щелочностью, для которых наиболее применима технология известкования и коагуляции. По крайней мере, эта технология предочистки рекомендована к использованию при общей щелочности исходной воды более 2 мг-экв/дм3 ;
• большое количество шлама;
• нестабильное качество осветлённой воды. Так, например, заканчивались за пределами осветлителя, что приводило к образованию отложений карбоната кальция в фильтрующей загрузке механических фильтров;
• необходимость ступени механической фильтрации для доочистки известково-коагулированной воды;
• крупные габариты установки и, как следствие, большие объём здания ВПУ и стоимость строительства. Большая металлоёмкость и стоимость отечественных осветлителей.

Таким образом, зависимость работы установки от качества исходной воды сужает область применимости и данной технологической схемы (п. 2). В России она применима для обработки вод, которые имеют увеличенные жёсткость и щёлочность.

Говоря об известковании уместно упомянуть реакторы быстрой декарбонизации. В них осуществляется химическая обработка воды путём добавления извести, а иногда и едкого натра (как, например, на Киевской ТЭЦ-5). При использовании кальцинированной соды удаётся удалить не только временную, но и часть постоянной жёсткости. Известны случаи применения песка в качестве интенсификации процесса, при этом вместо хлопьев шлама на песчинках образуются зёрна карбоната кальция. Они имеют высокую гидравлическую крупность и отличаются низким влагосодержанием. Возможно использование зёрен карбоната кальция в качестве добавки при производстве строительных конструкции. Недостатком такой технологии являются безвозвратные потери песка и, следовательно, необходимость в их регулярном восполнении. При неблагоприятном сочетании кальциевой и магниевой жёсткости шлам, образующийся в результате известкования, получается более аморфным, и его осаждение иногда требует длительного времени или ввода дополнительных реагентов, таких как коагулянты и (или) флокулянты.

Реакторы быстрой декарбонизации уместно использовать при подпитке оборотных циклов водами, характеризующимися высоким солесодержанием наряду с малой цветностью и мутностью.

3. Предварительная очистка воды в осветлителях по технологии коагуляции и последующей ультрафильтрации или механической фильтрации в фильтрах с зернистой загрузкой

Исходная вода, подогретая до температуры 25±1 °С (как отмечено выше, осветлители с горизонтальным движением воды менее чувствительны к изменению температуры и обеспечивают стабильную работу в её более широком диапазоне), поступает в осветлитель, работающий по технологии обработки воды коагулянтами и флокулянтами. В остальном технологическая схема повторяет схему, приведённую в п. 1. Промывочные воды установки ультрафильтрации возвращаются в осветлитель. При налаженном режиме работы осветлителя массовая концентрация взвешенных веществ в коагулированной воде менее 2 мг/дм3. Установка ультрафильтрации при данном качестве воды находится в идеальных условиях, реагенты в воду перед нею не дозируются. Подобные схемы часто реализуются на зарубежных водопроводных станциях, в странах, где законодательная база не допускает регулярную обработку воды хлорсодержащими реагентами. В таких проектах основная роль ультрафильтрации сводится не к осветлению воды, а к задержанию вирусов и бактерий.

Преимущества схемы (п. 3)

• небольшой расход сбросных вод от предочистки и возможность их утилизации;
• отсутствие зависимости принципиального технологического решения от загрязненности исходной воды взвешенными веществами;
• сочетание возможности удаления из воды микрочастиц взвешенных и коллоидных веществ с возможностью сорбционного удаления низкомолекулярных органических кислот, полисахаридов, коллоидных соединений кремниевой кислоты;
• коагуляция наиболее эффективна при подготовке воды ;
• возможность использования как напорных, так и погружных мембран ультрафильтрации;
• увеличение срока службы ультрафильтрационных элементов и, как следствие, уменьшение эксплуатационных затрат.
• Недостаток схемы (п. 3)
• высокая стоимость строительства, как здания, так и технологического оборудования;
• осложнён выбор флокулянтов, так как не все флокулянты, оптимальные для процесса коагуляции, совместимы с процессом ультрафильтрации (многие высокомолекулярные анионные полимеры склонны к образованию тяжёлых и клейких макрохлопьев, осадок которых практически не вымывается из полых волокон ультрафильтрации. То есть, при подборе флокулянтов и режима коагуляции необходимо обеспечить минимальные остаточные концентрации флокулянта в коагулированной воде).

Дозирование ингибиторов (антискалантов) перед установкой обратного осмоса обусловлено необходимостью стабилизационной обработки воды для предотвращения закрепления отложений на мембранах. Вторичное использование концентрата в технологических схемах водоподготовки затруднено из-за наличия в нём ингибиторов. Иногда концентрат удаётся использовать в технологических схемах ТЭС. Известны схемы, где вместо ингибиторов используют подкисление.

Технологическая схема (п. 3) довольно часто применима в России. Однако практически везде ультрафильтрация с предочисткой в виде дисковых или сетчатых фильтров выходит по частоте использования в проектах на передовые позиции. Основными причинами такой тенденции можно назвать две: практическое отсутствие современных эффективных осветлителей отечественного производства и «удобство» проектирования блочно-модульных мембранных систем водоподготовки. Тем не менее, применимость схемы (п. 3) можно обосновать технико-экономически в сравнении со схемами, представленными в пп. 1, 2 и классическими схемами с предочисткой в осветлителях и ионитным или термическим обессоливанием вод.

4. Предварительная очистка воды путем её прямоточной коагуляции

Исходная вода, нагретая до температуры 28±2 °С, поступает по трубопроводу в механические фильтры. В этот трубопровод перед статическим смесителем, возможно ближе к механическим фильтрам, дозируется пропорционально расходу исходной воды рабочий раствор коагулянта. Доза (массовая концентрация) коагулянта подбирается по условию проведения процесса контактной коагуляции на зёрнах неподвижной фильтрационной загрузки механических фильтров, что обеспечивает максимальное использование её грязеёмкости. Коагулированная вода направляется для дальнейшей обработки в последующие элементы технологической схемы. В ряде случаев лучший эффект коагуляционной обработки воды достигается при вводе коагулянта в точку трубопровода исходной воды, удалённую от механических фильтров. Схему прямоточной коагуляции целесообразно применять при недостаточно нагретой исходной воде, когда процесс гидролиза коагулянта замедлен, и для формирования хорошо задерживаемых хлопьев требуется большее время. В качестве фильтрующей загрузки наиболее оптимально применение нескольких фильтрующих материалов, загруженных послойно, например, гравия, кварцевого песка и гидроантрацита. Фильтры с послойной загрузкой при осветлении коагулированной в осветлителе воды обладают не только большей в 3-5 раз грязеёмкостью, но и обеспечивают превосходное качество фильтрата с содержанием взвешенных веществ не более 0,2 мг/дм3 и мутностью не более 0,2 NTU . Такая вода удовлетворяет по своему качеству требованиям, предъявляемым к воде, подаваемой как на фильтры ионного обмена, так и на установки обратного осмоса.

Преимущества схемы прямоточной коагуляции

• компактность предочистки;
• меньшие требования к точности регулирования нагрева исходной воды;
• уменьшение затрат коагулянта в сравнении с коагуляцией в осветлителях.

Недостатки схемы прямоточной коагуляции

• увеличенный расход воды на собственные нужды механических фильтров;
• увеличенное количество механических фильтров (или корпусов механических фильтров);
• необходимость использования бака и насосов взрыхляющей промывки механических фильтров;
• худшее, по сравнению с сочетанием коагуляции и механического фильтрования, качество осветлённой воды, особенно с точки зрения задержания бактерий, полисахаридов и низкомолекулярных органических кислот;
• повторное использование промывных вод требует дополнительного оборудования;
• прямоточная коагуляция применима при содержании взвешенных веществ в исходной воде не более 30 мг/дм3 (с учётом образующихся в процессе коагуляции). При больших концентрациях этих веществ увеличивается расход воды на собственные нужды механических фильтров и уменьшаются интервалы времени между их взрыхляющими (обратными) промывками.

Прямоточная коагуляция применима для очистки поверхностных вод с небольшой окисляемостью воды, не требующих известкования, и для очистки вод на ВПУ, имеющих малый коэффициент использования установленной производительности. В последнем случае оборудование ВПУ, в том числе, осветлители, большую часть времени простаивает в резерве. Частые пуски затрудняют эксплуатацию осветлителей.

Прямоточная коагуляция воды реализована, например, на Вологодской ТЭЦ в схеме подготовки воды для подпитки теплосети. Примером потенциальной рациональности применения прямоточной коагуляции является Норильская ТЭЦ-2, использующая воду с малой окисляемостью, увеличивающейся заметно, как и её кремнесодержание, лишь в поводок. Таким образом, устройство реагентного узла и небольшого склада коагулянта рекомендуется к применению на данной ТЭЦ. В отсутствие коагуляции на ней происходят нарушение требований ПТЭ к качеству питательной воды и паров на содержание соединений кремния.

При реализации технологии прямоточной коагуляции на некоторых объектах применены фильтры DynaSand. Эти фильтры отличаются непрерывным режимом работы и, соответственно, их общее количество может быть уменьшено, так как не требуется отключение на обратную промывку. По сравнению с традиционными напорными фильтрами это является единственным преимуществом, причём имеют место следующие недостатки:

• отвод фильтрата и стоков осуществляется безнапорно, что создаёт серьёзные неудобства при проектировании высотной схемы установки;
• относительно большой расход воды на собственные нужды;
• более сложная конструкция и условия эксплуатации;
• более высокая стоимость.

Заключение

В результате обследования ВПУ определены основные технико- экономические различия технологических схем предварительной очистки воды.

В настоящее время технико-экономически предпочтительна предварительная очистка воды с использованием осветлителей, в том числе, и для систем водоподготовки с последующей