Водоподготовка и водоснабжение БЕЗРЕАГЕНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ Штырляев М.А.1 директор 1 2 Носенко В.А.2 технический директор ГК ФНК, департамент «Инженерные решения под ключ», г. Москва ГК ФНК, дивизион «Водоподготовка и водоотведение», г. Москва Рациональное использование существующих технологий является важной задачей для проектировщиков систем водоподготовки. Предлагается схема снижения отложений солей жесткости, коррозии, биообрастаний и микробиологического загрязнения оборотной воды без применения химических реагентов, что приводит к экономии потребляемой воды, энергии, повышает надежность эксплуатации систем охлаждения. Ключевые слова: водоподготовка, накипь, биообрастание, оборотное водоснабжение. Группа Компаний «ФНК», является одним из крупнейших поставщиков оборудования, технологий и инжиниринговых услуг для различных отра­ слей промышленности, предприятий топливноэнергетического комплекса и сферы ЖКХ. В настоящий момент реализуется более 80 крупных проектов по заказу Росатом, ФСК, РусГидро, ряда ОГК, ТГК, Муниципальных образований России и зарубежных заказчиков. Группа компаний «ФНК» обладает собственным проектным институтом, реализовавшим более 100 проектов для объектов повышенной категории ответственности. Наличие сети филиалов в таких городах как Санкт-Петербург, Салехард (ЯНАО), Сургут (ХМАО) и Улан-Удэ (Республика Бурятия), позволяет компании обеспечить оперативный контроль за ходом реализации всех стадий проекта. ООО «НОВАДА», является подразделением Группы Компаний «ФНК», специализирующимся на строительстве объектов водоподготовки и водоотведения «под ключ». Компания разрабатывает и внедряет технологические решения в области водоподготовки и очистки сточных вод с использованием комплекса современных технологий и материалов, существенно снижающих капитальные и эксплуатационные затраты, выполняет все стадии реализации проекта, начиная от обследования, подготовки бизнес-плана, разработки проектно-сметной доку­ ментации, и заканчивая комплектацией и строительством объектов «под ключ». 48 Одним из наиболее приоритетных направлений в области водоподготовки и водоотведения для ООО «НОВАДА», является рациональное использование существующих технологий. В технологических схемах наряду с «клас­сическими» методами обработки воды (фильтрование, отстаивание, ионный обмен и пр.) применяются мембранные технологии (ультра- и нанофильтрация, обратный осмос, электродеионизация). Основными направлениями ООО «НОВАДА» являются: деятельности • водоподготовка для объектов хозяйственнопитье­вого водоснабжения; • очистка хозяйственно-бытовых сточных вод; • подготовка воды для объектов традиционной и атомной энергетики, предприятий химической, нефтегазовой, металлургической, горной, пищевой и других отраслей промышленности; • очистка сточных вод предприятий металлургического и машиностроительного профиля, химической, пищевой и других отраслей промышленности. • оптимизация водооборотного цикла промышленных предприятий, разработка бессточных систем водоснабжения. Для решения каждой задачи используется инди­видуальный подход с рациональным использованием существующих технологий водоподготовки и водоотведения, путем комбинации различных методов для достижения максимальной экономической и энергоресурсной эффективности. Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2013/4 Гальваническая защита от отложений и коррозии Теплообменник УФ обеззараживание Градирня Насос Вторичный контур Система контроля и управления Механический фильтр Насос Биологический реактор Первичный контур Подпитка Гальваническая защита от отложений и коррозии Рисунок 1 Схема установки ДАТ. Совместно с нашим стратегическим партнером ООО «ДАТ Водные Технологии», мы предлагаем новую инновационную технологию по обработке воды в системах отопления и охлаждения. В настоящий момент более 10 тысяч систем установлено в Германии и ещё 2 тысячи по всему миру. Предлагаемая система позволяет решить проблемы отложений солей жесткости, коррозии, биообрастаний и микробиологического загрязнения оборотной воды без применения химических реагентов, что приводит к экономии потребляемой воды, энергии, повышает надежность эксплуатации систем охлаждения. Система в состоянии заводской готовности подключается к градирне. Производительность системы составляет 25% от производительности общей оборотной системы (рис. 1). Циркуляционным насосом оборотная вода из градирни подается на механический самопромывной фильтр для удаления механических примесей. Фильтрованная вода поступает на биореДо актор, где происходит разложение органических примесей микроорганизмами, размещенными на специальной загрузке. После биореактора вода обеззараживается УФ излучением и поступает в гальваническое устройство с цинковым растворяющимся анодом для стабилизации по жесткости, и далее обратно в градирню. Рост микроорганизмов в градирне угнетается за счет отсутствия в воде питательных веществ. Все питательные вещества удаляются в биологическом реакторе. Избыточный активный ил выносится из биореактора, инактивируется УФ излучением и улавливается на механическом фильтре, таким образом, происходит удаление органики из оборотной воды. В основе действия гальванической системы заложен принцип протекторной защиты, широко применяемой для защиты металлических частей морских судов от коррозии. Система состоит из корпуса (катода), изготовленного из медного сплава, внутри которого установлен расходный анод из цинка высокой степени чистоты. После Стенка трубы Накипь CaCO3 Частицы Рисунок 2 Эффект применения системы гальванической защиты. 49 Водоподготовка и водоснабжение КОЕ/мл 40000 35000 ОМЧ при 22 град Ц 30000 ОМЧ при 36 град Ц 25000 Норматив DVI 3803 20000 Установка системы DAT 15000 10000 5000 0 12.01.12 22.01.12 01.02.12 11.02.12 21.02.12 02.03.12 12.03.12 22.03.12 01.04.12 Дата Рисунок 3 Стабилизация качества оборотной воды по микробиологическим параметрам после установки системы ДАТ в химической промышленности. При образовании новых кристаллов накипи CaCО3 выделяется углекислый газ, который взаимодействует с ранее образовавшимися на стенках отложениями с образованием растворимого карбоната кальция Са(HCO3)2. При протекании воды через систему, в результате электрохимической реакции, происходит растворение расходного цинкового анода, и ионы цинка попадают в оборотную воду. Zn0 - 2e- → Zn2+ CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Эти искусственно инжектированные в результате реакции ионы цинка являются дополнительными центрами кристаллизации, на которых происходит образование кристаллов накипи. Это приводит к разрыхлению слоя старой накипи, которая начинает удаляться за счет воздействия вновь образованных кристалликов, и старая уже рыхлая накипь «сдирается» со стенок труб и аппаратов. При этом надо отметить, что образование кристаллов накипи происходит не только на стенках теплообменных элементов, но и в теле теплоносителя (воды). Происходит перераспределение накипи, и значительная ее часть уносится с потоком воды (рис 2). 1000 реагенты Для иллюстрации успешного внедрения системы DAT по замене традиционных реагентных систем обработки оборотной воды в различных отраслях экономики хочется привести несколько примеров. система DAT 800 ОМЧ при 36 град Ц КОЕ/мл 600 ОМЧ при 22 град Ц 400 200 0 18.12.10 17.01.11 16.02.11 18.03.11 17.04.11 17.05.11 16.06.11 16.07.11 Дата Рисунок 4 Стабилизация качества оборотной воды по микробиологическим параметрам, после установки системы ДАТ в молочной промышленности. 50 Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2013/4 2 1,5 1 mpy 2,5 2 1,5 1 0,5 0 01.10.11 25.08.11 факт. коррозия норматив 2 mpy (0,05 мм/год) Рисунок 5 Снижение скорости коррозии технологического оборудования после установки системы ДАТ в стекольной промышленности. Пример 1. Применение технологии ДАТ в химической промышленности (KLK OLEO Emmerich GmbH) (рис. 3). Открытая система охлаждения мощностью 2,5 MВт. Производительность оборотной воды в системе охлаждения 220 м3/час. Использовалась классическая схема водоподготовки с использованием химических стабилизаторов жесткости, ингибиторов коррозии и биоцидов. Эффект, полученный от установки системы ДАТ: • • • • отказ от использования химии в водоподготовке; стабилизация качества оборотной воды; экономия 13 600 м3 воды из скважины в год; отказ 4400 кг химических веществ для кондиционирования воды в год; • снижение эксплуатационных затрат; • снижение расходов на складирование и предпринимаемые меры безопасности для работы с химическими реагентами. Пример 2. Применение технологии ДАТ в молочной промышленности (Deutsche Milchkontor Werk Coesfeld) (рис. 4). Открытая система охлаждения мощностью 5,8 МВт. Производительность оборотной воды в системе охлаждения 180 м3/час. Использовалась классическая схема водоподготовки с использованием химических стабилизаторов жесткости, ингибиторов коррозии и биоцидов. Эффект, полученный от установки системы ДАТ: • отказ от использования химических реагентов при обработке воды; • снижение потребления воды на 2 800 м3 в год; • снижение расхода сточных вод на 2 800 м3 в год; • отказ от использования 600 кг химических веществ для кондиционирования воды в год; • отказ от 7 000 кг соли на регенерацию загрузки в год. Пример 3. Применение технологии ДАТ в стекольной промышленности (Pilkington Holding GmbH im Werk Gelsenkirchen) (рис. 5). Открытая система охлаждения мощностью 2,5 МВт. Производительность оборотной воды в системе охлаждения 270 м3/час. Использовалась классическая схема водоподготовки с использованием химических стабилизаторов жесткости, ингибиторов коррозии и биоцидов. Эффект, полученный от установки системы ДАТ: • отказ от использования химии в водоподготовке; • снижение потребления воды на 5 000 м3 воды в год; • снижение расхода сточных вод 5 000 м3 сточных вод в год; • отказ от 1 000 кг химических веществ для кондиционирования воды в год; • снижение скорости коррозии технологического оборудования более чем в 1,5 раза; • снижение расходов на складирование и предпринимаемые меры безопасности для работы с химическими реагентами. 51
