***** 1 - Ионообменные технологии

Технический семинар
«Использование ультрафильтрационных мембран
и мембранных биореакторов (МБР) в системах водоподготовки
и очистки сточных вод нефтеперерабатывающих
и химических предприятий.
Создание замкнутых систем водооборота.
Новейшие технологии водоподготовки и очистки стоков»
Докладчик: Ведущий технолог Устимова И.Г.
Выбор схемы очистки
поверхностных вод в
зависимости от требований
к обессоленной воде
2
Выбор схемы водоподготовки
Условно всю очистку воды для подготовки ее к
использованию в производственном процессе можно
разделить на 2 части:
- предварительная очистка;
- обессоливание.
Выбор схемы начинается с «хвоста» цепочки – типа
обессоливания. Тип обессоливания определяется в
зависимости от требуемого качества обессоленной
3
(деминерализованной) воды
Требования к деминерализованной воде
Требования по ПТЭ от 19 июня 2003 г.
Тип энергетического оборудования
Требования к качеству обессоленной воды
Котлы с естественной циркуляцией с
Общая жесткость = 1 мкг-экв/дм3
давлением 13,8 МПа
Содержание кремниевой кислоты = 100мкг/дм3
Содержание соединений натрия = 80 мкг/дм3
Удельная электрическая проводимость = 2,0 мкСм/см
Котлы прямоточные
Общая жесткость = 0,2 мкг-экв/дм3
сверхкритического давления
Содержание кремниевой кислоты = 20 мкг/дм3
Содержание соединений натрия = 15 мкг/дм3
Удельная электрическая проводимость = 0,5 мкСм/см
Утвержденный в 2009 году СТО 70238424.27.100.013-2009 в п.п.п.4.2.2.
представляет требования к качеству добавочной воды для подпитки котлов после
последней ступени обработки:
Нормируемые
показатели
Прямоточные котлы
Размерность
Барабанные котлы
СКД
P≤13,8 МПа
P<6,9 МПа
P≥6,9 МПа
мкСм/см
≤0,2
≤0,2
≤0,2
≤0,2
кремнесодержание
мкг/дм3
≤10
≤20
≤20
≤20
Na - натрий
мкг/дм3
≤5
≤10
≤10
≤10
мкг/дм3
≤200
≤300
≤300
≤300
отс.
отс.
≤5
отс.
æ – удельная
электропроводимость
SiO2 –
ТОС – общий
органический углерод
5
Ж – жесткость общая
мкг-экв/дм3
Щ - щелочность
мкг-экв/дм3
0,3-0,8
Определившись с требуемым качеством
обессоленной воды необходимо выбрать метод
очистки:
- Ионный обмен (Н-, ОН-фильтры с/без ФСД);
- Обратный осмос с/без электродеионизацией.
Важно! Метод обессоливания определяется
исходя из технико-экономического расчета,
учитывая существующее положение по сбросам,
цены на реагенты, ограничения по сумме
капиталовложений.
6
Обессоливание
В зависимости от требуемого качества обессоленной воды можно
предложить минимум 2 варианта очистки.
Требуемое качество деминерализованной
Удельная электропроводимость=2 мкСм/см
Схема очистки
Вариант 1. Ионообменное обессоливание
на фильтрах с Н-катионообменной смолой
и ОН-анионообменной смолой,
пработающих по противоточной технологии
Hпр + ОНпр
Жесткость общая = 5 мкг-экв/дм3
Содержание ионов натрия = 80 мкг/дм3
Содержание кремневой кислоты=100 мкг/дм3
Вариант 2. Обратноосмотическое обессоливание
с применением двух ступеней очистки на
обратноосмотических мембранах
ОО1+ОО2
7
Вариант 1. Ионообменное обессоливание
на фильтрах с Н-катионообменной смолой
и ОН-анионообменной смолой,
работающих по противоточной технологии.
Финишное обессоливание на фильтрах
смешанного действия, загруженных
сильнокислотным катионитом и
сильноосновным анионитом
Hпр + ОНпр + ФСД
Удельная электропроводимость<0.2 мкСм/см
Жесткость общая = отсутствие
Содержание ионов натрия = 5 мкг/дм3
Содержание кремневой кислоты=10 мкг/дм3
Вариант 2. Обратноосмотическое
обессоливание с применением двух
ступеней очистки на обратноосмотических
мембранах. Финишное обессоливание на
фильтрах смешанного действия (ФСД),
смешанного действия, загруженных
сильнокислотным катионитом и
сильноосновным анионитом,
или на установки электродеионизации (ЭДИ)
2.1. ОО1 + ОО2 + ФСД
2.2. ОО1 + ОО2 + ЭДИ
сток от
регенерации
исходная
вода
насос
исходной
воды
Н-кат.
фильтр
ОН-ан.
фильтр
обессоленная
вода
Бак
обессолен
ной воды
Насос-дозатор
кислоты
Насос-дозатор
щелочи
Насос
собственных нужд
9
Блок промывки осмоса
Пермеат
Фильтр
5 мкм
Насос
подпора
УФ
установка
Насос-дозатор
ингибитора
Установка
обратного осмоса
Насос
высокого
давления
10
Концентрат
Сравнительный анализ технологий обессоливания
Метод
Достоинства
Недостатки
1)
малое количество стоков;
1)
большая требуемая площадь;
2)
сравнительно невысокие требования к
2)
трудность в наладке и эксплуатации;
обрабатываемой воде.
3)
высокое солесодержание стока;
обессоливание
4)
сточные воды, требующие нейтрализации;
(традиционная
5)
большая
Противоточное
ионообменное
потребность
в
реагентах
регенерации.
технология)
.
1)
меньшая требуемая площадь;
1)
высокое количество сточных вод;
2)
простота наладки и эксплуатации;
2)
низкая избирательность удаления ионов;
Обратноосмоти
3)
малое солесодержание стока;
3)
высокие требования к исходной воде.
ческое
4)
малый расход реагентов;
обессоливание
5)
низкая периодичность промывок;
(современная
6)
стоки,
технология)
практически
нейтрализации.
не
.
требующие
для
• Определившись с методом обессоливания
мы должны выбрать метод предварительной
очистки воды.
Важно! Метод предварительной очистки
выбирается исходя из:
• требуемого качества к предочищенной воде
для метода обессоливания
• технико-экономескими расчетами.
Выбор предварительной очистки должен учитывать
тип последующего обессоливания
Требования к качеству
предочищенной воды для
обратноосмотических установок
Величина коллоидного индекса должна
1)
Взвешенные вещества < 0,5-1,0 мг/дм3;
быть (SDI) <3;
2)
Содержание железа (III) < 0,1-0,3 мг/дм3;
Взвешенные вещества должны
3)
Содержание алюминия < 0,1 мг/ дм3;
отсутствовать;
4)
Свободный хлор < 0,1 мг/ дм3;
3)
Микробиологическая частота;
5)
Нефтепродукты < 0,5 мг/дм3
4)
Свободный хлор < 0,1 мг/ дм3;
5)
Содержание алюминия <0,05 мг/ дм3;
6)
Содержание железа (III) < 0,05 мг/дм3;
7)
ХПК <10 мг/дм3;
8)
Нефтепродукты < 0,1 мг/дм3.
1)
2)
13
Требования к качеству
предочищенной воды для
противоточных ионообменных
установок
Предварительная очистка
реагентная
ульрафильтрационная
обработка воды с
очистка с
отстаиванием и
предварительной
далее механическая
макрофильтрацией
фильтрация
промывочные
воды
Осветлитель
Бак
известково-коагул
ированной воды
МФ1
МФ1
исходная
вода
шлам
осветленная
вода
Насос-дозатор
коагулянта
Насос-дозатор
флокулянта
15
Сравнение получаемого качества на различных
типах предочистки
Коагуляция в осветлите и механическая
фильтрация в одну ступень
(традиционная технология)
Ультрафильтрационная очистка
(современная технология)
-
прозрачность по «кольцу» > 300 см;
- взвешенные вещества < 0,1 мг/л;
-
содержание взвешенных частиц < 3 мг/л;
- органические соединения снижаются на 10-
-
остаточное содержание коагулянта (по Al3+ и 70%; (без коагуляции снижение окисляемости
Fe3+) < 0,2-0,3 мг/л;
только на 10%);
-
снижение окисляемости 50-75 %;
- коллоидный индекс (SDI) < 3;
-
снижение содержания кремнекислоты на 10- - остаточное содержание алюминия и железа в
-
20 %;
фильтрате <0,05 мг/л;
реакция рН 4,5-7,5.
- бактерии – степень очистки в 108 раз;
- вирусы – степень очистки в 106 раз.
17
Сравнение методов предочистки
Метод
Достоинства
1)
2)
Коагуляция в
осветлите
3)
Нет ограничений по содержанию взвешенных веществ в 1)
обрабатываемой воде;
получение концентрированного шлама, удобного для 2)
дальнейшего его обезвоживания;
распространенность, доступность, привычность.
3)
4)
5)
6)
7)
(традиционная
технология)
1)
2)
Ультра-
3)
фильтрационная
очистка
(современная
технология)
Недостатки
4)
5)
6)
7)
8)
Не требуется дополнительной доочистки осветленной
воды для подачи ее на обессоливающую установку;
лучший вариант предварительной очистки для установки
обратного осмоса; .
лучшие показатели качества осветленной воды по
показателям «мутность», «окисляемость», «взвешенные
вещества», «цветность»;
малая занимаемая площадь под установку;
малый расход коагулянта для дозирования (в 3-5 раз);
нет необходимости в применении флокулянтов;
малая чувствительность к колебаниям нагрузки;
нет зависимости качества воды к изменению
температуры;
1)
2)
3)
4)
5)
Чувствительность
к
изменению
производительности обрабатываемой воды;
чувствительность к изменению температуры
обрабатываемой воды;
малая эффективность работы при пониженных
нагрузках;
большая площадь под установку;
необходимость применения флокулянтов;
повышенный расход коагулянта;
низкое качество обработанной воды (особенно
для подачи на установки обратного осмоса и
противоточного ионного обмена).
Есть ограничения по качеству исходной воды;
потребность в дополнительных реагентах для
проведения химических промывок;
необходимость в нейтрализации стока от
химически усиленной промывки;
низкая концентрация шлама в стоке, требующая
дополнительных мероприятий по утилизации;
малая распространенность
и доступность.
.
19