Система глубокого обратноосмотического обессоливания природных пресных и соленых вод
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для получения глубоко обессоленной воды из природных пресных и соленых вод для питания котлов высокого и сверхкритического давления тепловых электростанций. Одним из достигаемых результатов является повышение глубины обессоливания воды непосредственно в системе обратного осмоса без дополнительной реагентной обработки. Это обеспечивается тем, что система глубокого обессоливания, кроме установки для постадийного обессоливания в последовательно расположенных по ходу концентрата по меньшей мере двух ступенях мембранных аппаратов обратно-осмотического обессоливания, дополнительно содержит по меньшей мере одну ступень обратноосмотического обессоливания в мембранных аппаратах, расположенных по ходу пермеата и регулятор расхода концентрата последней ступени обратноосмотического обессоливания. 1 нез. п. ф-лы, 5 ил.
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для получения глубоко обессоленной воды из природных пресных и соленых вод для питания котлов высокого и сверхкритического давления (СКД) тепловых электростанций (ТЭС) и газотурбинных установок (ГТУ).
В настоящее время на ряде ТЭС для глубокого обессоливания воды применяют последовательно включенные установки предварительной подготовки воды, установки обратного осмоса (УОО) в качестве первой ступени обессоливания и Н-ОН-ионообменные фильтры в качестве второй ступени обессоливания [1, 2, 3] - аналоги. Недостатком систем глубокого обессоливания по [1, 2] является необходимость применения ионного обмена в качестве второй ступени обессоливания, что связано с расходом реагентов (кислоты и щелочи) на регенерацию Н-ОН-фильтров, сбросом отработанных регенерационных растворов, содержащих высокие концентрации реакционноспособной кислоты и щелочи, необходимостью создания кислотного и щелочного хозяйств. Недостатком систем по [1, 2, 3] является повышенный расход концентрата (продувочной воды) вследствие неглубокого концентрирования обрабатываемой воды в процессе обратноосмотического обессоливания и относительно низкий расход получаемого пермеата (обессоленной воды) после УОО. Обессоливание в указанных установках осуществляется при постоянном значении приложенного давления в аппаратах с однотипными мембранными элементами, при значительных величинах сброса концентрата 20÷30%, которым соответствуют низкие значения отношения расходов пермеата к концентрату n=2,3÷5,7.
Известна принимаемая в качестве прототипа система глубокого обессоливания природных пресных и соленых вод, содержащая последовательные включенные по ходу обрабатываемой воды осветлитель, установку
для стабилизационной обработки осветленной воды и установку для постадийного обессоливания в последовательно расположенных по ходу концентрата по меньшей мере двух ступенях мембранных аппаратов обратноосмотического обессоливания при более высоком давлении очищаемой воды в каждой последующей ступени обессоливания [4]. Такая система позволяет обеспечить глубокое обессоливание, в сочетании с применением ионообменной обработки осветленной воды Н-Na- или Na-катионированием, а после УOO - ионообменной обработки пермеата Н-ОН-ионированием.
К недостаткам прототипа следует отнести:
- недостаточно глубокое обессоливание воды (электропроводимость пермеата 7÷50 мкСм/см) непосредственно в системе обратного осмоса и необходимость вследствие этого дополнительной ступени ионообменного обессоливания Н-ОН-ионированием пермеата,
- необходимость расхода реагентов (кислоты и щелочи) на регенерацию Н-ОН-фильтров ступени обессоливания пермеата, связанный с этим сброс минерализованных (кислых и щелочных) сточных вод, необходимость в создании и эксплуатации реагентных хозяйств (кислотного и щелочного), необходимость в расходе дорогостоящих ионообменных материалов на досыпку Н-ОН-фильтров.
Достигаемыми результатами полезной модели являются:
- повышение глубины обессоливания воды (электропроводимость менее 0,5÷1,0 мкСм/см) непосредственно в системе обратного осмоса без дополнительной реагентной обработки;
- отсутствие необходимости в ступени ионообменного дообессоливания пермеата, требующей применения реагентов (кислоты и щелочи) и дорогостоящих ионообменных материалов;
- отсутствие сбросов концентрированных кислых и щелочных растворов в результате исключения ступени химического дообессоливания пермеата;
- исключение расходов глубоко обессоленной воды на собственные нужды установки Н-ОН-ионирования пермеата.
Указанные результаты обеспечиваются тем, что система глубокого обессоливания природных пресных и соленых вод, содержащая последовательные включенные по ходу обрабатываемой воды осветлитель, установку для стабилизационной обработки осветленной воды и установку для постадийного обессоливания в последовательно расположенных по ходу концентрата по меньшей мере двух ступенях мембранных аппаратов обратноосмотического обессоливания при более высоком давлении очищаемой воды в каждой последующей ступени обессоливания, согласно полезной модели дополнительно содержит по меньшей мере две ступени обратноосмотического обессоливания в мембранных аппаратах, расположенных по ходу пермеата при более низком давлении воды на каждой последующей стадии обессоливания и регулятор расхода концентрата последней ступени обратноосмотического обессоливания. При этом система дополнительно может содержать декарбонизатор пермеата по меньшей мере одной ступени обратноосмотического обессоливания; пермеатные выходы аппаратов ступеней обратноосмотического обессоливания по ходу концентрата могут быть соединены с линией исходной воды первой ступени обратноосмотического обессоливания, а концентратный выход каждой из указанных ступеней обессоливания по ходу пермеата - с линией исходной воды предыдущей ступени; система может дополнительно содержать электродеионизатор, установленный на линии пермеата последней ступени по пермеату обратноосмотического обессоливания, причем концентратный выход электродеионизатора соединен с линией исходной воды первой ступени обратноосмотического обессоливания.
Выполнение УОО с двумя и более ступенями по ходу пермеата, позволяет добиться увеличения глубины безреагентного обессоливания. Регулятор расхода концентрата последней ступени обеспечивает изменение расхода концентрата последней ступени в пределах 4-30% от расхода исходной воды последней ступени, что гарантирует глубину обессоливания менее 0,5-1,0 мкСм/см для всех типов обрабатываемых вод при приемлемых эксплуатационных затратах.
Глубина обессоливания дополнительно увеличивается и за счет применения декарбонизатора, удаляющего CO 2 из пермеата первой ступени УОО. Углекислый газ, содержащийся в исходной воде и выделяющийся в процессе обратного осмоса на первой и последующих ступенях обессоливания, в условиях работы последней ступени (т.е. в глубоко деминерализованной воде) стимулирует проницаемость через мембрану соединений водорода, снижение рН пермеата и соответственно увеличение его электропроводимости. Поэтому удаление СO2 способствует улучшению качества пермеата, получаемого на последней ступени УОО.
Дополнительное концентрирование концентрата в последующих ступенях обессоливания по ходу последнего, как ив [3], позволяет уменьшить его расход в УОО первой ступени. Образующийся в этих ступенях пермеат будет худшего качества, чем пермеат первой ступени обессоливания.. В отличие от [3] согласно полезной модели предусматривается не смешение этого пермеата с пермеатом первой ступени обессоливания, а подача его на разбавление исходной воды первой ступени. Это улучшает качество пермеата первой ступени и соответственно повышает глубину обессоливания в последующих (последней или предпоследней) ее ступенях.
Концентрат последующих по ходу пермеата ступеней обессоливания и особенно последней ступени характеризуется малой минерализацией. Регулирование его расхода может привести к превышению традиционных для работы этой ступени значений расхода концентрата 8-10%. Поэтому целесообразно отводить его на разбавление исходной воды предыдущих ступеней. Это дополнительно улучшает качество исходной воды последней ступени и соответственно повышает глубину обессоливания в последующих (последней или предпоследней) ее ступенях.
Применение электродеионизатора на финишной стадии обессоливания, которая также является безреагентной, позволяет увеличить глубину обессоливания воды до электропроводимости менее 0,5 мкСм/см для энергоблоков СКД и газотурбинных установок (ГТУ), когда увеличение числа ступеней обратноосмотического обессоливания не позволяет добиться требуемого результата,
так как существует качественный предел (минимума солесодержания пермеата), при котором обратный осмос становится неэффективен. Отвод концентрата электродеионизатора на вход предыдущей ступени дополнительно увеличивает глубину обессоливания.
Рассмотрим следующие исходные данные для обоснования основных параметров осуществления глубокого обратноосмотического обессоливания согласно полезной модели.
Основные типы природных пресных вод характеризуются следующим диапазоном указанных концентраций: жесткость (Ж) 1-5 мг-экв/дм3, Na 4-20 мг/дм 3, SiO2 3-15 мг/дм 3, солесодержание 100-550 мг/дм3, электропроводимость (æ) 200-1100 мкСм/см.
В случае Na- или Н-Na-катионирования пресных вод жесткость исходной воды будет Ж 10-100 мкг-экв/дм3, а содержание натрия Na 27-135 мг/дм3.
Для природных соленых (грунтовых) и морских вод характерные содержания тех же примесей составляют: Ж 60-80 мг-экв/дм3 , Na 2000-4000 мг/дм3, SiO 2 3-10 мг/дм3, солесодержание 5-18 г/дм3. После первой ступени УОО содержание этих компонентов в опресненной соленой или морской воде составит: Ж 0,8-2,0 мг-экв/дм3, Na 40-100 мг/дм 3, SiO2 0,05-0,15 мг/дм 3, солесодержание 250-400 мг/дм3, æ 500-800 мкСм/см, т.е. состав опресненной соленой или морской воды соответствует характерному диапазону содержания этих примесей в природных пресных водах.
Основные показатели качества обессоленной воды, лимитируемые при подготовке добавочной воды котлов высокого давления в теплоэнергетике и других отраслях промышленности, следующие:
Ж 1,0-3,0 мкг-экв/дм3, | Na50-100 мкг/дм3 |
| SiO250-100 мкг/дм3, | æ1,0-2,0 мкСм/см |
а для котлов СКД и ГТУ:
| Ж0,2-1,0 мкг-экв/дм3, | Na15-40 мкг/дм3 |
| SiO220-40 мкг/дм3, | æ0,5-1,0 мкСм/см |
Исходя из приведенных показателей исходной воды и нормированных показателей обессоленной воды, следует обосновать диапазон расходов концентрата последней ступени УОО. В таблице 1 приведены возможные минимальные и максимальные значения указанных показателей пермеата первой и второй ступеней УОО при соответственно минимальных и максимальных характерных показателях исходной пресной воды.
| Таблица 1 | ||||
| Показатели качества | Значения | Исходная вода перед УОО | Пермеат УОО 1 ст. | Пермеат УОО II ст. |
| Ж, мг-экв/дм3 | min |  |  |  |
| max |  |  |  | |
| Na, мг/дм3 | min |  |  |  |
| max |  |  |  | |
| SiO2 , мг/дм3 | min | 3-4 | 0,05-0,065 | 0,005-0,0065 |
| max | 15-20 | 0,25-0,3 | 0,025-0,03 | |
| Солесодержание, | min | 100-150 | 2-3 | 0,2-0,3 |
| мг/дм 3 | max | 500-600 | 10-12 | 0,9-1,2 |
| æ, мкСм/см | min | 200-300 | 4-6 | 0,4-0,6 |
| max | 1000-1200 | 2-24 | 1,8-2,4 | |
| * Примечание: числитель - показатели состава исходной воды после установки предочистки; знаменатель - показатели состава исходной воды после установки предочистки и Na-катионитных фильтров. | ||||
В таблице 2 приведены характерные показатели качества пермеата первой, второй и третьей ступеней OOO, полученного из Каспийской морской воды.
| Таблица 2 | ||||
| Показатели качества | Исходная вода | Пермеат УОО | ||
| I ст. | II ст. | III ст. | ||
| Ж, мг-экв/дм3 | 80 | 1,6 | 0,016 | 0,0016 |
| Na, мг/дм3 | 2800 | 84 | 1,26 | 0.12 |
| SiO2, мг/дм3 | 4,0 | 0,08 | 0,0008 | 0 |
| Солесодержание, мг/дм3 | 13000 | 260 | 3,9 | 0,39 |
| æ, мкСм/см | 26000 | 520 | 7,8 | 0,8 |
Как видно из табл.1 и 2, из всех лимитируемых показателей только содержание кремнекислоты и электропроводимость пермеата соответственно после второй и третьей ступеней УОО наиболее близки либо соответствуют требуемым нормам для котлов высокого давления. Другие показатели -жесткость и содержание Na близки к нормам, но не во всех случаях соответствуют им даже для котлов высокого давления и не соответствуют нормам для котлов СКД и ГТУ.
Следовательно, необходимо увеличение глубины обессоливания по этим показателям. Применение для этого еще одной ступени УОО (третьей на пресной воде и четвертой на морской воде) не рационально по технико-экономическим соображениям и не эффективно по технологической сути процесса мембранного обессоливания. При низком солесодержании (менее 1 мг/дм3) обратный осмос перестает работать, так как с увеличением диссоциации молекул воды происходит повышение проницаемости гидрофильных мембран. Решение этой проблемы согласно полезной модели обеспечивается регулированием (улучшением) качества пермеата в необходимом (относительно узком) диапазоне концентрации жесткости и натрия путем установки регулятора величины расхода концентрата последней ступени УОО.
Приведенные в таблице 1 и 2 показатели качества пермеата последней ступени УОО были получены при одинаковых величинах расхода концентрата ˜10% (от расхода пермеата предыдущей ступени). Однако эта величина для одних вод недостаточна, т.к. увеличив ее, можно существенно улучшить качество обессоленной воды, а для других вод - наоборот, чрезмерна, т.к. уменьшив ее, можно повысить кпд ООУ, не ухудшая качество обессоленной воды.
Таким образом, в зависимости от конкретных требований к качеству обессоленной воды можно изменением величины расхода концентрата из последней ступени добиться тонкого регулирования качественных показателей и «мягкого» выхода на требуемое значение того или иного показателя. При этом отводимый концентрат не теряется, а полезно используется на разбавление исходной воды предыдущей ступени, что также положительно влияет на качество пермеата первой и второй ступеней.
Необходимость регулирования расхода концентрата последней ступени ООО может быть также вызвана изменением качества водоисточника, сезонными изменениями состава воды, изменением технологии предподготовки перед УОО, а также ужесточением или наоборот, смягчением требований к качеству обессоленной воды в процессе эксплуатации теплоэнергетического оборудования.
Учитывая, что величина расхода концентрата последней ступени непосредственно влияет на качество пермеата (глубину обессоливания) необходимо обосновать граничные значения этого диапазона. В табл.3 приведено качество пермеата (по лимитируемым показателям) второй ступени УОО, работающей на пресной воде (маломинерализованной и с повышенной минерализацией) при различных значениях расхода концентрата. Данные по кремнекислоте не приводятся, так как, как показано в табл.1 и 2 по этому показателю улучшение качества пермеата практически не требуется.
Как видно из табл.3 при работе на маломинерализованной воде в широком диапазоне расходов концентрата (от 4% и более) обеспечивается высокое качество обессоленной воды. То есть, уже при 4% æ, Na, Ж соответствуют нормам качества добавочной воды котлов высокого давления (14 мПа), а при 10-12% и выше - нормам качества добавочной воды соответственно ГТУ и блоков СКД.
Только при снижении расхода концентрата до 2% имеет место заметное ухудшение качества пермеата, вызванное малой скоростью протока в слое над мембраной и увеличением скорости диффузии солей через мембрану. Исходя из этого, расход концентрата 4% выбран в качестве нижнего граничного значения, так как во всем диапазоне выше него обеспечивается необходимое качество обессоленной воды при условии работы на воде низкой минерализации. Таким образом, 4% - тот минимальный расход концентрата, который еще обеспечивает наиболее «мягкие» (из востребованных) требования качества пермеата при пониженном солесодержании исходной пресной воды, а при расходе концентрата менее 4% качество пермеата ухудшается даже при работе на маломинерализованной воде.
Как видно из табл.3, при работе на пресной воде повышенной минерализации в широком диапазоне расходов концентрата (от 15 до 30% и более) обеспечивается высокое качество обессоленной воды. То есть уже при 15% æ, Na, Ж соответствуют нормам качества добавочной воды котлов высокого давления (14 мПа), а при 30% - нормам качества добавочной воды блоков СКД и ГТУ.
Исходя из этого, расход концентрата 30% выбран в качестве верхнего граничного значения. Выше этого расхода обеспечивается еще более высокое качество обессоленной воды даже при работе на пресной воде повышенной минерализации. Однако это неоправданно, так как при отсутствии технологической необходимости требует дополнительных капитальных затрат на увеличение производительности установки УОО, связанных с повышенным расходом концентрата. Таким образом, 30% - тот расход концентрата, который уже обеспечивает наиболее высокое из востребованных требований качество пермеата даже при повышенном солесодержании исходной пресной воды.
В пределах обоснованного диапазона 4-30% будут иметь место следующие общие закономерности. С повышением уровня минерализации исходной воды от 100 мг/дм 3, либо с повышением требований к качеству обессоленной воды будет увеличиваться и оптимальный расход концентрата (от 4% и выше), что обосновано необходимостью достижения требуемого качества пермеата.
| Таблица 3 | ||||||||||||
| Показатели качества | Мин-е показатели исходной воды II ст. УОО | Мин-е показатели пермеата II ст. УОО | Макс-е показатели исходной воды II ст. УОО | Макс-е показатели пермеата II ст. УОО | ||||||||
| Расход концентрата, % от расхода исходной воды | Расход концентрата, % от расхода исходной воды | |||||||||||
| 2 | 4 | 5 | 10 | 12 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Ж, мкг-экв/дм3 | 8-10 | 2,0-2,5 | 0,9-1,0 | 0.8-1,0 | 0,3-0,5 | 0.17-0,2 | 25-30 | 1,25-1,5 | 0,85-1,0 | 0,4-0,6 | 0,2-0,3 | 0,15-0,2 |
| Na, мг/дм3 | 0,7-0,8 | 0,17-0,2 | 0,08-0,09 | 0,07-0,08 | 0,025-0,04 | 0,01-0,015 | 2,4-3,2 | 0,12-0,16 | 0,075-0,1 | 0,05-0,07 | 0,025-0,03 | 0,015-0,025 |
| Солесодерж. мг/дм3 | 2-3 | 0,5-0,75 | 0,22-0,3 | 0,2-0,3 | 0,1-0,15 | 0,08-0,12 | 10-12 | 0,5-0,6 | 0,33-0,4 | 0,22-0,3 | 0,2-0,24 | 0.17-0,2 |
| æ, мкСм/см | 4-6 | 1,0-1,5 | 0,44-0,6 | 0,4-0,6 | 0,2-0,3 | 0,16-0,24 | 20-24 | 1,0-1,2 | 0,66-0,8 | 0,44-0,6 | 0,4-0,48 | 0,34-0,4 |
С понижением уровня минерализации исходной воды от 600 мг/дм3, либо с понижением требований качества обессоленной воды будет снижаться и оптимальный расход концентрата (от 30% и ниже), что обосновано технико-экономическими соображениями.
На фиг.1 схематически изображена система глубокого обратноосмотического обессоливания согласно полезной модели с осветлителем (ОС), механическими фильтрами (МФ) и автоматическими самоотмывающимися фильтрами (АСФ) для предочистки воды и двумя ступенями УОО по пермеату и концентрату; на фиг.2 - то же с АСФ и аппаратами ультрафильтрации (АУФ) для предочистки воды, тремя ступенями УОО по пермеату и двумя ступенями по концентрату; на фиг.3 - то же с ОС, МФ и Na-катионитными фильтрами для предочистки воды, двумя ступенями УОО по пермеату и тремя - по концентрату; на фиг.4 - то же с АСФ для предочистки воды, двумя ступенями УОО по пермеату и концентрату и электродеионизатором (ЭДИ) пермеата второй ступени; на фиг.5 - то же с ОС, МФ, АУФ для предочистки и двумя ступенями УОО по пермеату и концентрату.
Система глубокого обратноосмотического обессоливания вод согласно полезной модели для предочистки воды может содержать осветлитель ОС 1 (фиг.1, 3, 5), механические фильтры МФ 2 (фиг.1, 3, 5), автоматические самоочищающиеся фильтры АСФ 3 (фиг.1, 2, 4), аппараты ультрафильтрации АУФ 4 (фиг.2, 5), стабилизационные Na- или Н-Na-катионитные фильтры 5 (фиг.3); для обратноосмотического обессоливания - первую ступень установки УОО-1 6 (фиг.1-5), вторую ступень по пермеату УОО-2п 7 (фиг.1-5), третью ступень по пермеату УОО-3п 8 (фиг.2), вторую ступень установки по концентрату УОО-2к 9 (фиг.1-5), третью ступень установки по концентрату УОО-3к 10 (фиг.3), декарбонизатор ДК 11 (фиг.1-5), электродеионизатор ЭДИ 12 (фиг.4), а также линию 13 исходной воды ИВ (фиг.1-5), линию 14 осветленной воды ОВ первой ступени УОО-1 6 (фиг.1-5), линию 15 пермеата ПМ после последней по пермеату ступени УОО (фиг.1-5), линию 16 пермеата после второй по концентрату ступени УОО-2к 9 (фиг.1-5), линию 17 пермеата после третьей по концентрату ступени УОО-3к 10 (фиг.3), линию 18 отвода концентрата КН из последней по ходу концентрата ступени УОО (фиг.1-5), линию 19 отвода концентрата из третьей по пермеату ступени УОО-3п 8 (фиг.2), линию 20 отвода концентрата из электродеионизатора ЭДИ 12 (фиг.4) и линию деионата ДИ 21 (фиг.4)..
Работа системы глубокого обратноосмотического обессоливания вод согласно полезной модели ниже рассматривается на примерах.
Пример 1 (фиг1). Подаваемая по линии 13 исходная пресная маломинерализованная вода ИВ после обработки в осветлителях ОС 1 сульфатом алюминия, на механических фильтрах МФ 2, самоочищающихся автоматических фильтрах (САФ) 3 и стабилизационной обработки ингибитором солеотложений ИС (антискалантом) подается по линии 14 на первую ступень обратноосмотической установки УОО-1 6, пермеат которой подается на декарбонизатор 11 для удаления СО2 и далее - на вторую по пермеату ступень УОО-2п 7. Концентрат последней с расходом 4% от расхода поступающего пермеата первой ступени по линии 14 подается на разбавление осветленной воды ОВ перед ней. Пермеат ПМ УОО-2п 7 по линии 15 поступает на питание котлов высокого давления (14 мПа), концентрат УОО-1 6 подается на вторую по концентрату ступень УОО-2к 9, пермеат из которой также подается по линии 16 на разбавление осветленной воды ОВ перед первой ступенью УОО-1 6. Концентрат КН УОО-2к 9 по линии 18 отводится в другие системы водопользования (теплосеть или оборотный цикл) либо сбрасывается в промканализацию.
В таблице 4 приведены показатели состава исходной осветленной воды ОВ, пермеата УОО-1 6, пермеата ПМ УОО-2п 7 и концентрата КН УОО-2к 9.
| Таблица 4. | ||||
| Показатели качества | Исходная вода перед УОО | Пермеат | Концентрат | |
| УОО-1 | УОО-2п | УОО-2к | ||
| Na, мг/дм3 | 22,0 | 0,28 | 0,028 | 550 |
| Mg, «-« | 4,8 | 0,046 | 0,0048 | 120 |
| Са, «-« | 12,0 | 0.12 | 0,012 | 300 |
| НСО 3, «-« | 35,1 | 0,54 | 0,06 | 875 |
| Сl, «-« | 22,0 | 0,2 | 0,02 | 550 |
| SО4, «-« | 28,0 | 0,25 | 0,025 | 700 |
| SiO2, «-« | 10,0 | 0,15 | 0,015 | 250 |
| солесодержание | 134,0 | 1,6 | 0,16 | 3345 |
| æ, мкСм/см | 280 | 3,2 | 0,32 | - |
Как видно из таблицы, качество пермеата УОО-2п 7 соответствует нормам качества добавочной воды котлов высокого давления и некоторых ГТУ.
Пример 2 (фиг.2). Подаваемая по линии 13 исходная подземная соленая вода ИВ после обработки на автоматических самоочищающихся фильтрах АСФ 3, аппаратах ультрафильтрации АУФ 4 и стабилизационной обработки ингибитором солеотложений ИС (антискалантом) подается по линии 14 на первую ступень УОО-1 6, пермеат которой подается на вторую по пермеату ступень УОО-2п 7, после которой пермеат поступает в декарбонизатор 11 для удаления СO 2 и далее - на третью по пермеату ступень УОО-3п 8, пермеат ПМ которой по линии 15 поступает на питание котлов высокого давления (14 мПа). Концентрат второй по пермеату ступени УОО-2п 7 подается по линии 14 на разбавление осветленной воды ОВ перед УОО-1 6. Концентрат третьей по пермеату ступени УОО-3п 8 с расходом 10% от расхода поступающего пермеата второй ступени подается по линии 19 на разбавление пермеата перед УОО-2п 7. Пермеат ПМ ООУ-3п 8 поступает по линии 15 на питание котлов высокого давления, концентрат первой ступени УОО-1 6 подается на вторую ступень по концентрату УОО-2к 9, пермеат из которой также подается по линии 16 на разбавление осветленной воды перед первой ступенью УОО-1 6. Концентрат КН УОО-2к 9 отводится по линии 18 в другие системы водопользования (теплосеть или оборотный цикл) либо сбрасывается в промканализацию.
В таблице 5 приведены показатели состава исходной осветленной воды ОВ, пермеата УОО-1 6, пермеата ПМ У-3п 8 и концентрата КН УОО-2к 9.
Как видно из табл.5, качество пермеата УОО-3п соответствует нормам качества добавочной воды котлов высокого давления (14 мПа) и некоторых ГТУ.
| Таблица 5. | ||||
| Показатели качества | Исходная вода перед УОО | Пермеат | Концентрат | |
| УОО-1 | УОО-3п | УОО-2к | ||
| NH4, мг/дм3 | 35,0 | 0,8 | 0,0 | 114,8 |
| Na, «-« | 4046,24 | 84 | 0,04 | 13293,8 |
| Mg, «-« | 486,0 | 5,82 | 0,005 | 1606,7 |
| Са, «-« | 400,8 | 4,71 | 0,006 | 1325,2 |
| СO3, «-« | 6,99 | 0,0 | 0,0 | 36,4 |
| НСО3, «-« | 200,15 | 4,91 | 0,20 | 629,2 |
| Сl, «-« | 8285,85 | 153,44 | 0,04 | 27266,3 |
| SO4, «-« | 33,29 | 0,24 | 0,0 | 110,4 |
| SiO 2, «-« | 20,0 | 0,3 | 0,003 | 0,0 |
| CO2, «-« | 1,79 | 3,24 | 2,95 | 7,89 |
| солесодержание | 13494,32 | 253,93 | 0,30 | 44383,1 |
| рН | 7,9 | 6,32 | 5,14 | 7,59 |
| æ, мкСм/см | - | 510 | 0,6 | - |
Пример 3 (фиг.3). Подаваемая по линии 13 исходная пресная вода ИВ средней минерализации после обработки в осветлителях ОС 1, на механических фильтрах МФ 2 и стабилизационной обработки в Na- или HNa-катионитных фильтрах 5 подается на УОО-1 6, пермеат которой подается в декарбонизатор 11 для удаления СО2 и далее - на УOO-2п 7, концентрат которой с расходом 20% от расхода поступающего пермеата первой ступени подается по линии 14 на разбавление осветленной воды OВ перед УОО-1 6. Концентрат УОО-1 6 подается на дальнейшее концентрированно в последующих по ходу концентрата ступенях УOO-2к 9 и УОО-3к 10. Пермеат этих ступеней отводится по линиям 16 и 17 на смешение с исходной, умягченной, декарбонизованной водой ОВ перед первой ступенью УОО-1 6. Концентрат КН последней третьей ступени УОО-3к 10 подается по линии 18 на регенерацию Na-катионитных фильтров 5. Пермеат ПМ второй по пермеату ступени УOO-2п 7 поступает на питание котлов и ГТУ.
В таблице 6 приведены показатели состава исходной (осветленной умягченной и декарбонизованной) воды OВ, пермеата УОО-1 6, пермеата ПМ УOO-2п 7 и концентрата КН УОО-3к 10.
| Таблица 6. | ||||
| Показатели качества | Исходная вода перед УОО | Пермеат | Концентрат УОО-3к | |
| УОО-1 | УOO-2п | |||
| Na, мг/дм3 | 105,0 | 1,2 | 0,04 | 7,400 |
| Mg, «-« | 0,2 | 0,01 | 0,0 | 1,46 |
| Са, «-« | 0,6 | 0,03 | 0,0 | 4,4 |
| СО 3, «-« | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 21,2 |
| НСО3, «-« | 12,2 | 0,56 | 0,003 | 812,0 |
| Сl, «-« | 123,0 | 2,8 | 0,15 | 8662,0 |
| SO 4, «-« | 43,0 | 0,67 | 0,03 | 3076,0 |
| SiO2, «-« | 3,0 | 0,05 | 0,002 | 215,0 |
| СO 2, «-« | 4,22 | 4,0 | 3,5 | 11,8 |
| солесодержание | 287,0 | 6,3 | 0,3 | 2197,0 |
| рН | 6,6 | 5,36 | 5,0 | 7,65 |
| æ, мкСм/см | - | 13 | 0,6 | - |
Как видно из таб.6, качество пермеата УOO-2п 7 соответствует нормам качества добавочной воды ГТУ.
Пример 4 (фиг.4). Подаваемая по линии 13 исходная водопроводная вода ИВ после обработки на автоматических самоочищающихся фильтрах АСФ 3 и стабилизационной обработки ингибитором солеотложений ИС (антискалантом) подается на УОО-1 6, пермеат которой подается в декарбонизатор 11 для удаления СO2 и далее - на УОО-2п 7, пермеат которой ПМ по линии 15 подается на установку ЭДИ 12. Деионат ДИ последней по линии 21 поступает на питание блоков СКД. Концентрат УOO-2п 7 с расходов 10% от расхода поступающего пермеата первой ступени УOO-1 6 и концентрат ЭДИ 12 подаются по линиям 14 и 20 на разбавление осветленной воды OВ перед УOO-1 6. Концентрат КН УOO-2к 9 по линии 18 отводится в другие системы водопользования (теплосети или оборотные циклы) либо сбрасывается в промканализацию. В таблице 7 приведены показатели состава исходной осветленной воды пермеата первой и второй по пермеату ступеней 6, 7, деионата ДИ и концентрата первой ступени УОО-1 6.
Как видно из таб.7, качество деионата ЭДИ соответствует нормам качества добавочной воды блоков СКД.
| Таблица 7. | |||||
| Показатели качества | Исходная вода перед ООО | Пермеат | Деионат ЭДИ | Концентрат ООУ-2к | |
| ООУ-1 | ООУ-2п | ||||
| Na, мг/дм3 | 13,0 | 0,26 | 0,016 | 0,003 | 63,8 |
| Mg, «-« | 16,1 | 0,16 | 0,01 | 0,001 | 79,8 |
| Са, «-« | 66,6 | 0,66 | 0,04 | 0,006 | 330,4 |
| СО3, «-« | 0,36 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 9,4 |
| НСО 3, «-« | 198,0 | 2,7 | 0,32 | 0,05 | 1150 |
| Сl, «-« | 18,9 | 0,38 | 0,03 | 0,004 | 94,0 |
| SO4, «-« | 38,8 | 0,4 | 0.03 | 0,004 | 193,0 |
| SiO2, «-« | 6,6 | 0,07 | 0,007 | 0,0007 | 32,6 |
| СO2, «-« | 14,95 | 2,79 | 2,66 | 0,12 | 18,6 |
| солесодержание | 395 | 6,6 | 0,46 | 0,07 | 1955 |
| рН | 7,35 | 6,0 | 5,31 | 5,0 | 7,86 |
| æ, мкСм/см | - | 13,2 | 0,92 | 0,15 | - |
Пример 5 (фиг.5). Подаваемая по линии 13 исходная вода повышенной минерализации ИВ после обработки в осветлителях ОС 1, на механических фильтрах МФ 2, аппаратах ультрафильтрации АУФ 4 и стабилизационной обработки ингибитором солеотложений ИС (антискалантом) подается на первую ступень обратноосмотической установки УОО-1 6, пермеат которой подается на декарбонизатор 11 для удаления CO 2 и далее - на вторую по пермеату ступень ООУ-2п 7. Концентрат последней с расходом 30% от расхода поступающего пермеата первой ступени УОО-1 6 по линии 14 подается на разбавление осветленной воды OВ перед ней. Пермеат ПМ УOO-2п 7 по линии 15 поступает на питание блоков СКД, концентрат УОО-1 6 подается на вторую по концентрату ступень УOO-2к 9, пермеат из которой также подается по линии 16 на разбавление осветленной воды перед первой ступенью УOO-1 6. Концентрат КН УOO-2к 9 по линии 17 отводится в другие системы водопользования (теплосеть или оборотный цикл) либо сбрасывается в промканализацию.
В таблице 8 приведены показатели состава исходной осветленной воды OВ, пермеата УОО-1 6, пермеата ПМ УOO-2п 7 и концентрата КН УOO-2к 9.
| Таблица 8. | ||||
| Показатели качества | Исходная вода перед УОО | Пермеат | Концентрат УОО-3к | |
| УОО-1 | УOO-2п | |||
| Na, мг/дм3 | 132,0 | 1,3 | 0,015 | 10608 |
| Mg, «-« | 7,5 | 0,08 | 0,001 | 11,36 |
| Са, «-« | 18,0 | 0,18 | 0,002 | 3,42 |
| СO3, «-« | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 19,8 |
| НСО3, «-« | 18,2 | 0,58 | 0,01 | 626,1 |
| Сl, «-« | 135,0 | 1,62 | 0,02 | 7756 |
| SO4, «-« | 190,0 | 2,15 | 0,03 | 11136 |
| SiO 2, «-« | 5,5 | 0,06 | 0,002 | 195,7 |
| СO2, «-« | 3,95 | 3,79 | 2,9 | 11,6 |
| солесодержание | 506,0 | 6,8 | 0,1 | 30346 |
| рН | 6.6 | 5,39 | 5,4 | 7,47 |
| æ, мкСм/см | - | 13,6 | 0,2 | - |
Как видно из таб.8, качество пермеата УOO-2п соответствует нормам качества добавочной воды блоков СКД и ГТУ.
Источники информации:
1. Применение обратного осмоса при обессоливании воды для питания парогенераторов ТЭС и АЭС. - Мамет А.П., Ситняковский Ю.А. - Теплоэнергетика, 2000, №7, с.20-22.
2. Сравнение экономичности ионитного и обратноосмотического обессоливания воды. - Мамет А.П., Ситняковский Ю.А.- Электрические станции, 2002, №6, с.63-66.
3. Опыт внедрения установки обратного осмоса УОО-166 на Нижнекамской ТЭЦ-1. - Ходырев Б.Н. и др. Электрические станции, 2002 №6, с 54-62
4. Патент РФ №2283288, 7 С02F 9/00, 2004
1. Система глубокого обессоливания природных пресных и соленых вод, содержащая последовательные включенные по ходу обрабатываемой воды осветлитель, установку для стабилизационной обработки осветленной воды и установку для постадийного обессоливания в последовательно расположенных по ходу концентрата по меньшей мере двух ступенях мембранных аппаратов обратноосмотического обессоливания при более высоком давлении очищаемой воды в каждой последующей ступени обессоливания, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одну ступень обратноосмотического обессоливания в мембранных аппаратах, расположенных по ходу пермеата при более низком давлении воды на каждой последующей стадии обессоливания и регулятор расхода концентрата последней ступени обратноосмотического обессоливания.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит декарбонизатор пермеата по меньшей мере одной ступени обратноосмотического обессоливания.
3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пермеатные выходы аппаратов ступеней обратноосмотического обессоливания по ходу концентрата соединены с линией исходной воды первой ступени обратноосмотического обессоливания, а концентратный выход каждой из указанных ступеней обессоливания по ходу пермеата - с линией исходной воды предыдущей ступени.
4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит электродеионизатор, установленный на линии пермеата последней ступени по пермеату обратноосмотического обессоливания, причем концентратный выход электродеионизатора соединен с линией исходной воды первой ступени обратноосмотического обессоливания.
5. Система по п.3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит электродеионизатор, установленный на линии пермеата последней ступени по пермеату обратноосмотического обессоливания, причем концентратный выход электродеионизатора соединен с линией исходной воды первой ступени обратноосмотического обессоливания.
