Решения «под ключ» для мембранной очистки воды

May 11, 2023

Преобразование большого количества исходных вод в высококачественную воду, очищенную мембраной, имеет решающее значение для решения задач во многих отраслях промышленности, включая промышленное производство, морскую добычу нефти и газа, производство продуктов питания и напитков, фармацевтику, микроэлектронику и энергетику.

Кэмерон В. Хипвелл, PE

Преобразование большого количества исходных вод в высококачественную воду, очищенную мембраной, имеет решающее значение для решения задач во многих отраслях промышленности, включая промышленное производство, морскую добычу нефти и газа, производство продуктов питания и напитков, фармацевтику, микроэлектронику и энергетику.

В частности, производство электроэнергии из ископаемого топлива является очень водоемким, поскольку оно потребляет значительную часть всей очищенной воды в развитых странах.

Исходные воды, от рек и озер до муниципальной питьевой воды, а также морская вода, должны пройти ряд стадий для получения очищенной воды, пригодной для конечного использования. Электростанции могут быть расположены в прибрежных районах, внутри страны, вблизи рек и озер или в местах, где используются городские питьевые воды, подземные воды или биологически очищенные вторичные сточные воды. Примесями в этих различных источниках являются общее количество взвешенных веществ (TSS), коллоидные частицы, такие как кремнезем, общее количество растворенных твердых веществ (TDS) и растворенные органические вещества. Природа и соответствующие уровни этих примесей определяют пригодность воды и этапы очистки, необходимые для использования на электростанции.

Ключом к производству очищенной воды на месте является использование технологических систем мембранной фильтрации. Хорошо известные процессы фильтрации: микрофильтрация (MF), ультрафильтрация (UF), нанофильтрация (NF) и обратный осмос (RO), показанные на рисунке 1, обеспечивают отдельные степени удаления взвешенных или коллоидных твердых частиц, а в случае нанофильтрации и обратный осмос, отказ от определенных растворенных ионных частиц.

В каждом из этих процессов используются полупроницаемые мембраны, но в случае MF можно также использовать микропористые глубинные фильтры.

Производство воды высокой и сверхчистой степени имеет решающее значение для удовлетворения требований эксплуатации котлов и турбин в энергетической отрасли.

Ключевые услуги по водоснабжению на электростанции, как показано на рисунке 1, включают сырую подпиточную воду для всей станции, подпиточную воду котла для пароводяного контура, охлаждающую воду конденсатора паровой турбины и вспомогательную охлаждающую воду. Другие услуги водоснабжения, которые могут потребоваться, в зависимости от конкретной установки, включают подпиточную воду для систем сероочистки дымовых газов, воду для обработки и удаления золы, а также, в случае газотурбинных установок простого и комбинированного цикла, прямое водяное туманообразование Воздух на входе в газовую турбину (мокрое сжатие) для увеличения мощности и контроля выбросов (NOx).

Очищенная вода имеет определенные ограничения в зависимости от ее конечного использования. Наиболее широко используемый общий параметр для промышленности и энергетики — общее содержание растворенных твердых веществ (TDS). Например, при производстве продуктов питания и напитков обычно приемлемым является пермеат NF или RO, имеющий уровни TDS 5-100 мг/литр, а для подпиточной воды градирни уровни TDS могут находиться в диапазоне 100-500 мг/литр.

Однако для более суровых условий эксплуатации чистой воды, таких как деминерализованная вода для электроэнергетики или производства медицинского оборудования, значения удельного сопротивления/проводимости являются наиболее удобными. Способность воды проводить электричество определяется концентрацией растворенных ионизированных частиц. Деионизированная вода имеет низкую проводимость — 0,055 Осименс по сравнению с морской водой, проводимость которой превышает 50 000 Осименс.

Для удобства наиболее часто упоминаемым параметром сверхчистой воды является величина, обратная проводимости, выраженная в мегаомах (МОм), таким образом, деионизированная вода с проводимостью 0,055 Ом имеет сопротивление 18 МОм. Сверхчистая вода с удельным сопротивлением 18 МОм обычно используется в тяжелых условиях, таких как производство полупроводников и производство подпиточной воды для сверхкритических энергетических котлов. Для большинства применений деминерализованной воды на электростанциях достаточно воды с удельным сопротивлением > 10 МОм (0,1 микросименс).