Използването на мембранни технологии при пречистване на вода в енергийни съоръжения - списание AQUA-THERM
Д-р А. Первов, д-р Е. Юрчевски.
Области на приложение на мембраните в енергетиката
Разширява се обхватът на приложение на мембранните методи в енергетиката. Това се дължи на техните технологични предимства, икономически причини и екологични съображения.
Можете да се абонирате за статии на начална страница.
В допълнение към солевите йони, модерните мембрани за обратна осмоза улавят силикати и молекули органични вещества, което прави обратната осмоза изключително обещаваща за енергия.
В допълнение към системите за деминерализация на дълбоки води, устройствата за обратна осмоза успешно се използват за приготвяне на вода за подправяне на парни котли. Поради ниската си цена, компактността, лекотата на поддръжка, пълната автоматизация, системите за обратна осмоза са най-добрият вариант за приготвяне на вода за автономни котелни централи и централи за топлофикация (RTS).
Паровите котли са предназначени за генериране на прегрята пара, използвана за технологичните нужди на индустриалните предприятия в отоплителните и водоснабдителните системи. Суровината за производство на пара е дълбоко омекотена вода, която традиционно се получава чрез натриева катионизация. Използването на натриеви катионни филтри има значителен недостатък: регенерацията на йонообменния материал се извършва с разтвор на натриев хлорид и получените солеви отпадъчни води трябва да се изхвърлят. Традиционно те се изпращат в градската канализационна система, но в голям градски мащаб работата на RTS е сериозен екологичен проблем.
Освен това в момента се извършва модернизация на конструкциите на парни котли. Техническите показатели се увеличават, което води до увеличаване на изискванията за качеството на фуражната вода. Така че, котелът BEM 25/4 - 440 GM, произведен от АД "Belenergomash", изисква освен намаляване на твърдостта и намаляване на минерализацията на захранващата вода с не повече от 70 mg/l. Такива стойности на соленост за води с начална соленост над 70 mg/l чрез натриево катионизиране не могат да бъдат получени. В тези случаи (възможността за използване на водородна катионизация ще бъде разгледана отделно) мембранните устройства за обратна осмоза за деминерализация са може би единствената подходяща технология.
Напоследък такива мембранни методи като ултра- и нанофилтрация са широко въведени в практиката на питейно-техническото водоснабдяване. В зависимост от диаметъра на порите, мембраните ефективно улавят колоидни и органични примеси. Сега мембраните са може би единственият ефективен, но без реагент метод за намаляване на цвета.
Тези технологии се използват и при пречистване на вода в енергийни съоръжения, а в някои случаи, например, за захранване на отоплителни системи, ултра- и нанофилтрацията могат да се използват като независими методи.
Ултрафилтрационните мембрани, в зависимост от предназначението, имат различен размер на порите: от 0,01 до 0,1 микрона. Обикновено размерът на порите се определя от "граничната" стойност на частиците с молекулно тегло от 20 до 300 kDa.
Съвременните ултрафилтрационни мембрани, използвани от чуждестранни компании за пречистване на вода, имат размер на порите, който "отрязва" примесите с молекулно тегло от 150 до 300 kDa. В тази връзка, когато се обработват естествени води с висока цветност, ултрафилтрационните мембрани намаляват леко цветността.
Ултрафилтрацията се използва като най-ефективният метод за предварителна обработка на водата преди обратна осмоза. Ултрафилтрационните мембрани ефективно улавят окачени и колоидни вещества, органични примеси, които причиняват цвят. Използването на ултрафилтрация гарантира високото качество на пречистената вода, въпреки сезонните колебания в качеството на изходната вода.
В допълнение, ултрафилтрацията може да се използва като независим метод за избистряне на водата като предварителна обработка преди подаване на вода към йонообменни обезсоляващи или омекотяващи устройства. Съвременните йонообменни технологии (по-специално, с противотокова регенерация) изискват внимателна предварителна обработка за окачени и колоидни примеси. Системите за ултрафилтрация могат да се считат за добра алтернатива на методите за избистряне.
Тъй като мембраните за ултрафилтрация се използват като технология за предварителна обработка преди подаването на вода към мембраната с обратно движение, флокулант се дозира в първоначалната вода. Дозирането на флокулант е необходима мярка за повишаване на ефективността на задържане на органични замърсители, които могат да образуват отлагания върху мембраните с обратна осмоза. Проучванията обаче показват, че органичните вещества с ниско молекулно тегло (под 200 kDa) имат много слаб ефект върху мембраните с обратна осмоза.
Размерът на порите на нанофилтрационните мембрани позволява улавянето на многовалентни йони и органични вещества. Това прави нанофилтрацията много обещаващ процес за намаляване на цвета, окисляемостта, твърдостта и дори предварителната обработка преди обратната осмоза.
Съвременните нанофилтрационни мембрани позволяват, без да се използват реагенти, да намалят цвета до 10 градуса от платинено-кобалтовата скала (която отговаря на изискванията на SanPiN); в същото време е възможно да се намали общата твърдост на водата с 80–90%.
При обработката на подземните води нанофилтрацията показва сериозни предимства пред методите на коагулация и окисляване и може да се използва като предварителна обработка преди йонообменни обезсоляващи инсталации, както и като независим метод за приготвяне на омекотена вода за захранване на отоплителни системи.
Предимствата на нанофилтрацията при пречистване на вода от този тип също се съчетават с ниски експлоатационни разходи. При ниски (до 0,25–0,6 MPa) стойности на работното налягане устройствата за нанофилтрация почти не са замърсени с утайки от слабо разтворими соли и не изискват честа химическа регенерация. Това обстоятелство благоприятно отличава нанофилтрацията от обратната осмоза и я прави по-обещаваща за използване при пречистване на вода.