Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Строительство водоподготовительной установки на основе ультрафильтрации-600м3/ч

 Исходные данные

Качество исходной воды – согласно присланным данным (см. табл. 1).

Требуемая производительность по обработанной воде – 600 м3/ч.

Требуемое качество обработанной воды – должно соответвовать требованиям, предоставленным Заказчиком.

Таблица 1.

Показатель

Ед. измерения

Исходная вода.

р. Волхов

Требования к качеству

воды

Цветность

град.

91-770

20

Окисляемость перманганатная

мгО2

14,6-31,5

5

Железо

мг/л

0,4-3,7

0,1

Алюминий

мг/л

0,06-0,93

0,1

Мутность

мг/л

3-52

500

рН

ед.

6,8-8,3

6-7

 Описание водоподготовительной установки

Предлагается обработка воды на ультрафильтрационной установке
(см. рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема :

БНИВ – блок насосов исходной воды; ФГО – фильтр грубой очистки; БОВ – бак осветленной воды; БНПУ – блок насосов промывки установки; НД – насосы-дозаторы

Ультрафильтрационная установка имеет ряд преимуществ перед стандартной схемой предочистки, так как ультрафильтрация позволяет уйти от громоздких осветлителей и осветлительных фильтров, существенно упростить реагентное хозяйство, а качество обработанной воды по показателям «взвешенные вещества», «мутность», «цветность» значительно лучше качества воды, обработанной традиционными методами предподготовки.

Ультрафильтрация – процесс удаления взвешенных и коллоидных частиц в диапазоне размеров от 0,03 до 0,1 мкм на полимерных половолоконных мембранах низкого давления. Ультрафильтрация предназначена для обработки сильно загрязненных поверхностных вод и муниципальных стоков, обеспечивает значительное уменьшение мутности, индекса плотности ила (SDI), удаление коллоидных частиц, уменьшение концентрации вирусов и бактерий.

Требуемая производительность водоподготовительной установки (ВПУ) ультрафильтрации по обработанной воде 600 м3/ч. Забор воды ведется из реки. Для удаления крупных взвешенных частиц перед ультрафильтрационной установкой  устанавливается самопромывной сетчатый фильтр с рейтингом очистки 100 мкм. Дозирование коагулянта позволяет укрупнить содержащиеся частицы коллоидных веществ, тем самым повысить эффективность процесса ультрафильтрационной очистки воды. Эффективная доза реагентов подбирается во время пуско-наладочных работ.

Природные воды представляют собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят соли (преимущественно в виде ионов, молекул и комплексов), органические вещества (в молекулярных соединениях и в коллоидном состоянии), газы (в виде молекул и гидратированных соединений), диспергированные примеси, гидробионты (планктон, бентос, нейстон, пагон), бактерии и вирусы. Таким образом, чрезвычайно сложный молекулярный состав поверхностных вод, а так же сезонные изменения таких параметров как мутность, цветность и окисляемость не позволяют точно рассчитать работу ультрафильтрационной установки и предсказать режим ее работы. Эффективный режим работы будет определяться во время пуско-наладочных испытаний.

В процессе работы установки ультрафильтрации происходит накопление задержанных взвешенных, коллоидных веществ и микроорганизмов. Это приводит к потере производительности, увеличению перепада давления на мембране. Восстановление первоначальных свойств производится при промывке полых волокон обратным током воды. При усиленных загрязнениях, связанных с адсорбцией веществ неорганического происхождения на поверхности мембраны и образованием биопленки, производится химически усиленная промывка с использованием серной кислоты или щелочи, или гипохлорита натрия. Выбор реагента связан с качественным и количественным составом загрязнения. Любая промывка производится путем отключения одного из блоков на режим промывки без снижения производительности всей водоподготовительной установки за счет бака запаса воды. Выбор между водной и химически усиленной промывкой производится по значению трансмембранного давления.

Вся работа установки производится в автоматическом режиме. Установка оснащается шкафом автоматического управления.

Во время промывок установки ультрафильтрации производится сброс задержанных примесей. Обычно собственные нужды установки составляют 8-26% от производительности установки (зависит от качества обрабатываемой воды). Следовательно, гидравлический КПД установки (отношение количества получаемого фильтрата к количеству исходной воды) может варьироваться от 74 до 92%. В данном случае расчет установки производился при КПД 85%. При сбросе с промывочной водой задержанных примесей их количество превышает исходную концентрацию в 8-10 раз.

Средний поток сточных вод от всей установки составит около 105 м3/ч, из которого часть (около 19 м3/ч) требуется направить в баки нейтрализаторы, т.к. это сток от химически усиленной промывки. Остальной сток предполагается направлять в шламонакопители.

Ниже приведено краткое описание состава ВПУ.

 Краткое описание основного оборудования установки
Установка состоит из следующих блоков:

-        блок насосов исходной воды;

-        блок фильтров грубой очистки;

-        блок коагуляции;

-        блок фильтрующих ультрафильтрационных модулей;

-        блок промывки.

Блок насосов исходной воды

Вода подается насосной станцией под напором порядка 3 бар. Средний поток воды, требуемый на установку, составляет около 705 м3/ч. Максимальный поток составляет 770 м3/ч.

Блок фильтров грубой очистки

Для защиты мембран от грубодисперсных взвесей предусматривается блок самопромывных фильтров с тонкостью фильтрования 100 мкм. Фильтры работают в автоматическом режиме. Отключение фильтра производится по заданному параметру перепада давления или по времени. Продолжительность промывки одного фильтра около 10 сек. Для сохранения производительности блока фильтрации предусматривается установка дополнительного фильтра, включающегося в работу при выходе одного из фильтров на промывку.

 

 

Блок коагуляции

Блок коагуляции предназначен для укрупнения коллоидов с целью более эффективного их удаления на установке ультрафильтрации. Блок коагуляции комплектуется баками дозирования коагулянта, 2 насосами-дозаторами (рабочий и резервный). Предполагается использовать имеющийся на заводе коагулянт сернокислый алюминий.

Дозирование осуществляется автоматически по сигналу расходомера.

Блок фильтрующих модулей

Установка укомплектовывается 320 мембранными модулями X-flow, SXL-225, производства Norit (Голландия). Площадь фильтрования одного модуля 40 м2.

Установка обеспечивает требуемую производительность (нетто) 600 м3/ч.

Блок промывки

Блок промывки мембран функционирует в двух режимах:

-        водная промывка;

-        химическая промывка.

Блок промывки комплектуется насосами промывочной воды и насосами-дозаторами реагентов.

Во время химической промывки на мембранные блоки подаются по очереди растворы гидроксида натрия, серной кислоты и окислителя (гипохлорит натрия). Режим химической промывки может представлять собой циркуляцию химраствора или заполнение в течение определенного интервала времени мембранных корпусов. Гипохлорит натрия будет дозироваться из емкости запаса реагента. Кислоту и щелочь предполагается брать из существующих баков запаса кислоты и щелочи. При необходимости мы можем осуществить поставку новых дополнительных баков под эти реагенты.

Фильтроцикл блока ультрафильтрационных модулей может колебаться в течение года из-за изменения качества исходной воды и составлять от 15 мин до
1 часа. Водная промывка производится обратным током воды в течение от 15 сек. до 1 минуты из бака осветленной воды.

Все переключения потоков производятся автоматически.

После установки ультрафильтрации необходимы 2 емкости, рассчитанные на
1 час работы ультрафильтрационной установки и запас воды на обратную промывку всех блоков в течение часа (не менее 700 м3).

Ориентировочно, требуемая площадь под установку, включая склад реагентов составит 600-700 м2.

В таблице 2 представлены эксплуатационные затраты описанной выше установки.

Таблица 2.

Ориентировочные затраты на эксплуатацию установок

Наименование

Единица измерения

Годовой расход

Сырая вода

тыс. м3/год

6 200

Сброс стока

тыс. м3/год

930

Затраты электроэнергии

МВт·ч/год

800

Коагулянт Al2(SO4)3, тв. 100%

т/год

30

Гипохлорит натрия (15%)

т/год

30

Кислота серная (96%)

т/год

10

Щелочь (32%)

т/год

25

Ультрафильтрационные мембранные элементы

шт/год

50

В таблице 3 представлены показатели качества воды после ВПУ.

Таблица 3.

Показатели качества после ВПУ (расчетные)

Показатель

Ед. измерения

Исходная вода.

р. Волхов

Качество воды после ВПУ

Цветность

град.

91-770

Окисляемость перманганатная

мгО2

14,6-31,5

5-10

Железо

мг/л

0,4-3,7

0,1-0,3

Алюминий

мг/л

0,06-0,93

0,1

Мутность

мг/л

3-52

0

рН

ед.

6,8-8,3

6-8