Технологии Опреснения Морская и солоноватая вода

Технологический отчет
Технологии Опреснения
Морская и солоноватая вода,
Промышленные стоки
Решения для испытывающего жажду мира
Компания WABAG – предлагает
большую производительность.
Примерно 97.5% всего водного запаса мира состоит
из солесодержащей морской воды, которая из-за этого
непригодна для питья. Опреснение морской и жесткой
воды стало еще более важным за последние 50 лет, и
с технической и экономической точки зрения данный
метод стал осуществим для получения, как чистой
питьевой воды, так и пресной воды для промышленного
использования.
VA TECH WABAG является международным поставщиком водных систем, предлагает большой выбор технологий опреснения, основанных на большом опыте в
области воды и очистки сточных вод. На самом деле,
компания является одним из немногих предприятий в
мире с большим выбором серийно выпускаемых технологией опреснения и стандартов, разработанных самой
компанией:
Наиболее важные технологии для опреснения морской
и жесткой воды следующие:
Обратный осмос (ОО) на основании очистки воды с помощью мембранного фильтра
Термические методы: дистилляция Мульти-эффектного
действия (ДМД)
•
•
•
•
Обратный осмос (RO)
Тепловая перегонка (MED, TVC, MVC, MSF)
Электродиализ (ED)
Ионный обмен (IX)
Данные технологии могут применяться для производства питьевой воды и для опреснения соленой воды,
образовывая тем самым основу для оптимизированных
и разработанных с учётом потребностей заказчика
решений. Кроме того, важность технологий опреснения
повышается в области систем повторного использования воды. При использовании технологий очистки воды
с помощью мембранного фильтра, таких как обратный
осмос, промышленные сточные воды могут превращаться в высококачественную технологическую воду,
например в воду для питания котла.
Имея более чем 30 летний опыт в данной области
компания WABAG построила более 100 опреснительных
сооружений по всему миру.
Новые решения
Исследование и разработка
Преимущества технологий обратного осмоса и теплового опреснения могут быть объединены при использовании обеих технологий в так называемых гибридных
установках.
На основании нашего большого опыта, в настоящее
время мы сконцентрировались на разработке мембранной дистилляции (МД).
Мембранная дистилляция является отдельной технологией, работающей на тепловой энергии на основании
микропористой мембраны. Данная дистилляция дает
новые технологии опреснения для сложных условий очищаемой воды и позволиет применять избыточное тепло.
В настоящее время осуществляются контрольные испытания для изучения долговечной функциональности и
разрабатываются соответствующие технологии.
Набор услуг компании WABAG основан на комплексной модели жизненного цикла – от разработки проекта,
финансирования, проектирования и расчетов, поставки
оборудования и переоснащения, монтажа, сдачи в эксплуатацию до сервисного обслуживания и долгосрочной
работы сооружения.
Более того, разработчики достигли минимального
объема возврата соленой воды – т.н. ZLD (Нулевого выхода жидкости).
2
Обратный осмос или тепловое опреснение
Некоторые критерии
Чем больше содержание солей в исходной воде, тем выше требуемая степень очистки на выходе, и тем больше затраты
энергии. Из-за высокой потребности в энергии, установки по опреснению морской воды особенно часто проектируются и
строятся вместе с электростанциями.
В то время как установки MED работают на отработанном паре от производственного процесса или от выходящего пара
с низким давлением из паровых турбин, установки обратного осмоса требуют большего количества электроэнергии. Тем
не менее, благодаря улучшенной оптимизации расхода энергии, данные процессы становятся все более эффективными
с экономической точки зрения; на сегодняшний день они незаменимы для подачи питьевой воды в странах с недостатком
подземных и поверхностных водных ресурсов.
Обратный осмос
Дистилляция Мульти-эффектного
действия
Преимущества
»»
Отработанная технология
»»
Относительно малый объем инвестиций по
сравнению с тепловыми методами
»»
Широкая сфера применения – от самых малых
(< 100 м 3 /д) до крупных установок (> 100,000 м 3 /д)
»»
Охлаждение воды не требуется
(один «эффект» это одна стадия
дистилляции)
Преимущества
Недостатки
»»
Надежная и проверенная технология
»»
Необходимость в предварительной обработке
минимальна или отсутствует
»»
Более высокая степень чистоты воды на выходе
(< 25 мг/м 3 общего солесодержания) – хорошо
»»
Зависимость от эффективности предварительной
подходит для промышленного применения
обработки
»»
Идеальна в сочетании с электростанциями
»»
Требует поддержания стабильных условий для
»»
Более низкие эксплуатационные расходы
исходной, исходной (соленой) воды
благодаря низкому расходу химикатов и
»»
Питьевая вода с меньшей степенью чистоты (соли)
электроэнергии
чем при тепловой технологии (< 500 мг/м 3 общего
»»
Проста в эксплуатации, низкие расходы на
солесодержания)
обслуживание
»»
Повышенные эксплуатационные расходы из-за
потребления химикатов и необходимости замены
мембранных фильтров
»»
Более сложная эксплуатация и затраты на
обслуживание (требуется квалифицированный
персонал)
Недостатки
3
»»
Больший объем инвестиций
»»
Требует наличия внешнего источника пара
»»
Требует большие объемы охлаждающей воды
Опреснение с помощью обратного осмоса (ОО)
Эффективная предварительная
обработка
ОО работает от давления: содержащая соль вода
пропускается через мембрану с чрезвычайно мелкими
порами (полупроницаемая) под давлением, при этом соленая вода разделяется на поток пресной воды (известный как фильтрат) и поток соленой воды (концентрат).
Особое внимание уделяется эффективной предварительной обработке. В связи с этим помимо обычных
технологий фильтрации, используются высокоэффективные системы микро- и ультрафильтрации. Например,
компания WABAG построила первое сооружение в
Омане (Duqm, регион Al Wusta) с использованием
установок микрофильтрации для предварительной
обработки. Кроме того, опреснительное сооружение
Nemmeli в Ченнай, которое является крупнейшим сооружением подобного типа в Индии, использующее предварительную обработку путем ультрафильтрации.
Особое внимание уделяется следующим факторам:
»»
Регенерация энергии
»»
Оптимальная предварительная обработка
»»
Долговечность мембраны
»»
Расход химикатов
»»
Автоматизация процесса
Готовые комплексные решения
Более низкий расход энергии
Мы поставляем установки ОО для различных типов исходной (соленой) воды, такой как морская вода, жесткая
вода или промышленные сточные воды. Как поставщик
готовых комплексных решений, компания WABAG предлагает комплексную технологию – от забора необработанной воды, включая глубокий забор морской вод и
системы на выходе, до доочистки очищенной воды.
Технология ОО не требует тепловой энергии, но требует достаточного количества электроэнергии. Поток,
проходящий через систему ОО, главным образом
регулируется насосами высокого давления. В последнее
время использование систем регенерации энергии позволило сократить ее расход для опреснения через ОО.
Компания WABAG предлагает системы ОО с оптимизированным балансом энергии при помощи различных
устройств регенерации энергии (обменник давления,
турбины).
Кроме того, разработка мембран с более высоким
качеством способствует улучшению энергетического
баланса систем ОО.
4
На основании нашего опыта с установками различного
типа, мы предлагаем экономически выгодные и технически
проверенные решения для каждой установки.
1 Предварительная обработка (для предотвращения
засорения мембраны)
2 Фильтр тонкой очистки (для защиты насоса высокого
2
5
1
6
давления)
3 Насос высокого давления
4 Выпуск концентрата (включая регенерацию энергии)
5 Мембранный модуль
3
4
Регенерация энергии
6 Очищенная вода на доочистку (стабилизация,
Реализованные проекты
Морская вода
Ченнай, Индия:
Duqm, Оман:
дезинфекция, придание питьевого качества)
100,000 м 3 /д, питьевая вода, ввод в эксплуатацию: 2012 г.
6,000 м 3 /д, питьевая и технологическая вода, ввод в
эксплуатацию: 2010 г.
Жесткая вода
Al Wasia, Саудовская Аравия:
168,000 м 3 /д, питьевая вода, ввод в эксплуатацию: 2010 г.
Bandar Imam, Иран:
84,000 м 3 /д, технологическая вода, ввод в эксплуатацию: 2003 г.
Промышленные сточные воды
Essar Oil, Индия:
Panipat, Индия:
9,600 м 3 /д, технологическая вода, ввод в эксплуатацию: 2011 г.
21,600 м 3 /д, технологическая вода, ввод в эксплуатацию: 2006 г.
5
Тепловые технологии опреснения
Дистилляция мультиэффектного действия проходит в ряде емкостей (ступеней) и основана на принципе конденсации и испарения
при пониженном давлении окружающей среды в различных емкостях. Это позволяет соленой воде закипеть без необходимости
использования дополнительного тепла после первой емкости.
На основании данного принципа компания WABAG предлагает
различные технологии:
»»
Дистилляция мультиэффектного
Источник энергии
действия
MED
Пар
MED - TVC
Пар
MED – MVC Электроэнергия
»»
MSF
Многоэтапное испарение
Пар
MED - дистилляция мультиэффектного действия, TVC –
Тепловое сжатие пара, MVC – механическое сжатие пара,
На этой основе мы можем предложить оптимизированные,
индивидуальные решения для каждой ситуации.
6
Достижение симбиоза: MED
Технология опреснения MED обычно используется для средних и крупных станций теплового опреснения, где имеется
тепловая энергия в виде пара низкого давления (> 0.3 бар) или избыточное тепло, например в сочетании с тепловыми
электростанциями или промышленными комплексами. Поэтому эта технология является наиболее экономичной технологией перегонки по эффективности использования энергии.
1 Исходная (соленая) вода
2 Емкости (ступени)
4
10
1
3 Охлаждающая вода
4 Греющий пар
5 Теплообменник с комплектом труб (нагреваемый
7
5
6
2
2
3
паром из внешнего источника)
9
6 Теплообменник с комплектом труб (нагреваемый
8
паром из предыдущей емкости)
7 Конденсат в систему генерации пара
8 Опресненная вода (Продукт перегонки)
9 Концентрированная соленая вода
10 В вакуумную систему
Основные преимущества
Процесс TVC осуществляется при низкой температуре с высоким тепловым КПД, в результате чего имеем:
Низкое потребление тепловой энергии
Низкие эксплуатационные расходы
Реализованные проекты
AVR, Роттердам (Нидерланды)
CMI, Мармара (Турция)
исходная вода: сточные воды, 24,000 м 3 /д, технологическая вода
исходная вода: морская вода, 3,360 м 3 /д, технологическая вода
7
Наиболее эффективная технология: MED - TVC
Классические установки MED оборудованы тепловыми паровыми компрессорами для повышения эффективности. Технология опреснения TVC обычно используется в небольших сооружениях теплового опреснения, где имеется тепловая энергия в виде пара среднего давления
(>3 бара), например, в сочетании с тепловыми электростанциями и промышленными комплексами, при этом эксплуатационные расходы и объем инвестиций низкие. Поэтому перегонка TVC
является наиболее экономически выгодной технологией с подогревающим паром для установок
среднего размера (производительность 5,000 т/д).
8
1 Исходная (соленая) вода
2 Емкости (ступени)
5
3 Охлаждающая вода
4
4 Подогревающий пар
11
5 Тепловой паровой компрессор
1
6 Теплообменник комплектом труб (обогреваемый
6
8
2
паром из термо-компрессора)
7 Теплообменник с комплектом труб (обогреваемый
7
2
3
9
10
8 В систему генерации пара
паром из предыдущей емкости)
9 Опресненная вода (Продукт перегонки)
1
10 Концентрированная соленая вода
11 В вакуумную систему
Установка TVC состоит из нескольких баков (ступеней), каждый оборудован теплообменниками
с комплектом труб. Первый бак обогревается паром из термо-компрессора (5), где струйный
вакуумный насос при помощи движущегося пар среднего давления (>3 бара) заново сжимает
часть пара, выработанного в последнем баке. Пар, выработанный в каждом баке (2) подогревает
трубки в последующих баках. Конденсат из первого бака повторно используется в системе выработки пара (8). Конденсат последующих баков и последнего конденсатора является источником
опресненной воды (продукта перегонки) (9).
Основные преимущества
Технология TVC осуществляется при низкой температуре с высоким тепловым КПД, в результате чего имеем:
установки (эвапораторы) различных размеров
уменьшение размера инвестиций
Реализованные проекты (опреснение морской воды)
Suralaya & Rembang, Индонезия
Benghazi North, Ливия
Pertamina, Индонезия
2 x 6,000 м 3 /д, технологическая и питьевая вода
4,800 м 3 /д, технологическая вода
5,000 м 3 /д, технологическая вода
MED - XXL
В недавно разработанных компанией WABAG системах XXL™-MED, которые имеют производительность до 45,000 м3/д в одной установке (эвапораторе), все подогреватели установлены
чрезвычайно компактным образом. Данная конструкция не только помогает избежать потерь
тепла, но также гарантирует оптимальную работу.
9
Автономное решение: MED-MVC
Там, где нет внешнего источника подогревающего пара, классические установки MED оборудованы
механическими паровыми компрессорами (МПК). Тепло для испаряющейся воды поступает от
механического сжатия пара в компрессоре. Технология опреснения MED-MVC обычно используется для малых и средних тепловых сооружений опреснения, где нет источника тепловой энергии.
Механический компрессор приводится в движения электрическим или дизельным двигателем.
1 Исходная (соленая) вода
3
2 Емкости (ступени)
3 Механический компрессор пара
1
4
1
4 Теплообменник с комплектом труб (обогревается
8
5
паром из предыдущего бака)
6 Опресненная вода (продукт перегонки)
7 Концентрированный соленый раствор
6
2
паром из механического компрессора)
5 Теплообменник с комплектом труб (обогревается
2
8 В вакуумную систему
7
Основные преимущества
Нет надобности во внешнем источнике тепловой энергии
Надежная технология
Реализованные проекты
Burrup Penninsula, Австрия
CHP, Таба, Египет
3,600 м 3 /д, технологическая и питьевая вода
2,000 м 3 /д, питьевая вода
10
Большое решения: MSF
Технология опреснения MSF в основном применяется для крупных тепловых сооружений опреснения, где имеется тепловая энергия в виде пара с малым давлением (>2 бара), например, в сочетании с тепловыми электростанциями или промышленными комплексами. Соленая вода подогревается паром и затем поступает в ряд емкостей (ступеней), где при помощи низкого давления вода
сразу закипает (испарение) без необходимости подачи дополнительного тепла.
1 Исходная (соленая) вода
7
3
2 Нагреватель солевого раствора
1
5
2
9
4
4 Конденсат в систему генерации пара
5 Антизапотеватели
6
8
3 Подогретая исходная вода
8
8
6 Опресненная вода (продукт перегонки)
7 Система обогрева
8 Емкости (ступени)
9 Концентрированный соленый раствор
Основные преимущества
Большие установки (эвапораторы)
Низкое потребление энергии
Реализованные проекты
Сирте, Ливия
10,000 м 3 /д, питьевая вода
Реконструкция
Хомс, Ливия
Злитен, Ливия
30,000 м 3 /д, питьевая вода
30,000 м3/д, питьевая и технологическая вода
11