Получение деминерализованной (технологической) воды.

Процесс получения деминерализованной воды основан на обессоливании воды по методу ионного обмена (последовательное катионирование и анионирование). Под обессоливанием воды понимают удаление из неё катионов и анионов растворенных в ней веществ. Различают глубокое и частичное обессоливание, критерием различия служит значение электропроводности воды: менее 1 мкS/см – глубокое обессоливание, более 1 мкS/см – частичное обессоливание воды.

Метод обработки воды Н – катионированием основан на пропуске обрабатываемой воды через Н – форму катионита. При фильтрации природной воды через слой катионита, отрегенерированного раствором H₂SO₄, происходит замена катионов, содержащихся в обрабатываемой воде, на ионы водорода, содержащихся в катионите, по следующим реакциям:

2НR + CaCl₂ «CaR₂ + 2НCl

2НR + Ca(HCO₃)₂ «CaR₂ + 2Н₂О + 2СО₂

2НR + Na₂SO₄ «2NaR + H₂SO₄

2HR + MgSO₄ «MgR₂ + H₂SO₄

2НR + Mg(HCO₃)₂ «MgR₂ + 2Н₂О + 2СО₂

НR + NaCl «NaR + НCl

Наряду с вышеприведенными реакциями протекает процесс вытеснения из катионита ранее поглощенных ионов Na⁺ ионами Са²⁺ и Mg²⁺, вследствие чего катионит по ионам Na⁺ истощается быстрее, чем по ионам Са²⁺ и Mg²⁺ и в результате «проскок» различных ионов в фильтрат происходит неодновременно.

При Н-катионировании природных вод до момента «проскока» натрия в Н-катионированной воде содержатся только кислоты. При работе Н-катионитного фильтра от момента «проскока» натрия до момента «проскока» жесткости в фильтрате происходит нарастание концентрации натрия и соответственно снижается кислотность воды.

Обработка природной воды Н – катионированием позволяет получить фильтрат следующего качества:

- жесткость водород-катионированной воды составляет 10 – 15 ммоль /м³;

- щелочность обрабатываемой воды полностью удаляется, вследствие чего происходит снижение её сухого остатка;

- изменяется не только катионный, но и анионный состав воды, поскольку ионы НСО₃^- удаляются;

Регенерация истощенного катионита состоит в фильтровании через него раствора серной кислоты H₂SO₄ по следующим реакциям:

CaR₂ + H₂SO₄ «2НR + CaSO₄

MgR₂ + H₂SO₄ «2НR + MgSO₄

В результате реакции получается водород-катионит, а в раствор переходят ранее поглощенные катионы Ca²⁺ и Mg²⁺, удаляемые из фильтра отмывочной водой.

 

Метод обработки воды ОН – анионированием основан на пропуске обрабатываемой воды через ОН – форму анионита. При фильтрации водород-катионированной воды через слой анионита, отрегенерированного раствором NaOH, происходит почти полное удаление анионов сильных и слабых кислот, содержащихся в обрабатываемой воде, на ОН^- ионы, содержащихся в анионите, по следующим реакциям:

2ROH + H₂SO₄ → R₂SO₄ + 2H₂O

ROH + HCl → RCl + H₂O

ROH + HNO₃ → RNO₃ + H₂O

ROH + H₂SiO₃ → RНSiO₃ + H₂О

ROH + H₂СO₃ → RНСO₃ + H₂О

Существенное отличие анионного обмена от катионного обмена состоит в том, что реакции являются необратимыми. Необратимости реакций обмена анионов способствует взаимодействие переходящих в воду из анионита ионов ОН^- с ионами Н⁺, содержащимися в Н-катионированной воде, в результате чего образуются молекулы H₂O.

Регенерация истощенного анионита состоит в фильтровании через него раствора едкого натра NaOH по следующим реакциям:

R₂SO₄ + 2NaOH «2ROH + Na₂SO₄

RCl + NaOH «ROH + NaCl

RNO₃ + NaOH «ROH + NaNO₃

2RНSiO₃ + 2NaOH «2ROH + Na₂(НSiO₃)₂

2RНСO₃ + 2NaOH «2ROH + Na₂(НСO₃)₂

В результате реакции получается ОН-анионит, а в раствор переходят соли натрия, удаляемые из фильтра отмывочной водой.

Питательной водой для линии водоподготовки технологической воды является смесь подогретых исходной пожаро-хозяйственной (питьевой) и умягченной воды (после установки S-17), соотношением соответственно 65 м³/ч + 30 м³/ч. Смешанная вода собирается в емкости питательной воды TW-02 (Т0201 и Т0202, объем каждой 80 м³). Из емкостей питательной воды, насосами насосной группы Р-03, давлением 4 кгс/см² вода подается на линию обратных осмосов (RO-06, RO-09). Дальше вода разделяется на два потока (линии) с расходом по 47 м³/ч каждый. Во всасывающем трубопроводе насосной группы Р-03 установлена сетка с размером ячейки 2×2 мм., предназначенная для улавливания нерастворенных частиц размером более 2 мм. и выполненная в виде конуса.

Предварительная очистка воды от механических примесей проводится на картриджных фильтрах MF-04 и MF-07, где из воды удаляются нерастворенные частицы размером до 5 мкм. Осветленная после фильтров вода, идет на установки обратного осмоса (УОО). Перед УОО в осветленную воду дозируются дехлорант, ингибитор отложений и биоцид (станция дозирования DS-05 и DS-08). Дехлорант - реагент для связывания свободного хлора, оказывающего отрицательное воздействие на мембраны УОО. Ингибитор отложений предназначен для предотвращения образования отложений на мембранах УОО. Биоцид – дезинфицирует поверхность мембран УОО и защищает их от биообрастания. Затем вода, насосами Р0601 и Р0901, подается на УОО для обессоливания. Расход воды, поступающей на УОО, измеряется расходомерами FQIC0501, FQIC0801. Установка УОО состоит из двух параллельных модулей (RO-06, RO-09) производительностью пермиата по 35 м³/ч каждый. Под воздействием давления на полупроницаемых мембранах происходит разделение потоков на более концентрированный (в дальнейшем концентрат) и менее концентрированный или очищенный от солей (в дальнейшем пермиат). Концентрат после первой секции мембранных фильтров (4 корпуса) направляется во вторую секцию, состоящую из двух корпусов фильтров. Концентрат из обоих модулей сливается в дренаж. Расход концентрата из каждого модуля измеряется ротаметрами FI0602, FI0902. На выходе пермиата из каждого модуля установлены кондуктометры QT0601 и QT0901 для измерения солесодержания очищенной воды. Расход пермиата измеряется ротаметрами FI0601, FI0901. Пермиат из обоих модулей собирается в коллектор обессоленной воды, затем поступает в дегазаторы D-11, из которых самотеком поступает в накопительные емкости обратноосмотической воды TW-12 (T1201 и Т1202, объем каждой 40 м³).

Далее насосами насосной группы Р-13 вода подается на установку деминерализации DM-14 (используется метод ионного обмена). Деминерализованная вода собирается в накопительные емкости подготовленной воды TW-15 (Т1501, Т1502, Т1503 и Т1504, объем каждой 100 м³). Из емкостей насосами насосной группы Р-16 вода подается на потребление. Расход воды, подаваемой потребителям, измеряется преобразователем расхода вихреакустическим Метран-300ПР с выводом показаний на панель теплоэнергоконтроллера ИМ2300.

Для проведения качественной регенерации и увеличения фильтроцикла ОН-фильтров регенерационный раствор едкого натра подогревается до температуры 40⁰С в теплообменном аппарате поз.II, расположенном в здании паровой котельной к.250а. Теплообменный аппарат представляет собой разборный однопоточный теплообменник труба в трубе, в котором подогреваемая среда совершает 4 хода по трубному и кольцевому пространствам. В качестве теплоносителя используется пар давлением 3.5 кгс/см², пароконденсат с теплообменного аппарата используется в технологическом процессе паровой котельной к.250а.

Контроль за температурой регенерационного раствора после подогревателя поз.II осуществляется по местным приборам (биметаллический термометр, с панели ОР-7 контроллера Siemens и АРМ ЦПУ к.250а. Поддержание температуры регенерационного раствора после подогревателя поз.II в заданных пределах, обеспечивается работой регулирующего клапана-отсекателя КМРО (клапан малогабаритный регулирующий отсечной). Контроль за работой клапана-отсекателя и управление осуществляется с панели ОР-7 контроллера Siemens и АРМ ЦПУ к.250а. Выбор регулирующего клапана в качестве отсекателя, обеспечивающего необходимые быстродействие и герметичность, обусловлен условиями эксплуатации ионообменной смолы Purolite А400.

На период ревизии или ремонта регулирующего клапана и теплообменника поз.II, а также для поддержания рабочей температуры теплоносителя предусмотрены байпасные линии.

На период ремонта (проведение химической промывки мембран УОО) установок обратного осмоса вода может подаваться в технологический процесс через задвижки байпасов V0401 и V0701 (после блоков механической фильтрации MF-04 и MF-07) на дегазаторы D-11 и далее на установку деминерализации DM-14. В этом случае необходимо включить в работу вентиляторы F1101, F1102 в ручном режиме с панели ОР-7, контролировать качество технологической воды, согласно нормам аналитического контроля (при необходимости изменить установленное значение электропроводности на кондуктометрах установки деминерализации).

На период ремонта установки деминерализации вода может подаваться в технологический процесс через задвижку байпаса V1403 насосами насосной группы Р-13 в емкости подготовленной воды TW-15, минуя фильтры установки деминерализации. В этом случае необходимо закрыть входную и выходную арматуру фильтров установки DM-14.

Также вода насосами насосной группы Р-13 может подаваться непосредственно потребителю через задвижку байпаса V1610, которая позволяет, как исключить работу установки деминерализации DM-14, так и не исключать её работу. В случае подачи технологической воды потребителю, используя насосы насосной группы Р-13, насосы насосной группы Р-16 должны быть остановлены.

Деминерализованная вода до подачи её потребителю может подогреваться до температуры 40⁰С в теплообменном аппарате поз.Н-1601, расположенном в здании паровой котельной к.250а. Теплообменный аппарат представляет собой одноходовой кожухотрубчатый теплообменник, в котором вода проходит по трубному пространству, а теплоноситель по межтрубному. В качестве теплоносителя используется пар давлением 3.5 кгс/см², пароконденсат с теплообменного аппарата используется в технологических процессах паровой котельной к.250а. Подогрев деминерализованной воды обеспечивает безопасную эксплуатацию наружных трубопроводов в условиях низких температур окружающей среды.

Контроль за температурой воды после подогревателя поз.Н-1601 осуществляется по местным приборам (биметаллический термометр), с панели ОР-7 контроллера Siemens и АРМ ЦПУ к250а. Поддержание температуры воды после подогревателя поз.Н-1601 в заданных пределах, обеспечивается работой клапана КМР (клапан малогабаритный регулирующий). Контроль за работой клапана и управление осуществляется с панели ОР-7 контроллера Siemens и АРМ ЦПУ к.250а. Отвод конденсата осуществляется через поплавковый конденсатоотводчик «КОРАЛ РКП-У» в бак нижних точек поз. К-5.10, расположенный в здании водогрейной котельной к.250.

На период ревизии или ремонта регулирующего клапана КМР, конденсатоотводчика, а также теплообменника поз.Н-1601 предусмотрены байпасные линии.

 

Регенерация и промывка

При запуске и остановке, а также во время работы установки 1 раз в 2 часа в течение 5

минут с расходом до 30 м³/ч через каждый модуль УОО проводится промывка

концентратных полостей мембранных элементов увеличенным количеством

концентрата. При промывке открывается электромагнитный клапан на линии дренажа,

при этом увеличивается поток концентрата, которым с поверхности мембран

смываются концентрированный раствор солей и возможные отложения.

Во время промывки производится уменьшенное количество пермиата.

Химическая очистка мембран производится в случае понижения производительности по

пермиату на 10% или увеличения солесодержания пермиата на 10%, или возрастания

перепада давлений между питательной водой и концентратом на 15% от начального

перепада (начальный перепад фиксируется в режимной карте в протяжении первых от

24 до 48 часов работы установки).

Для химической промывки мембран предусмотрен отдельный узел промывки (CIP).

 

КИП и А

Процесс работы установки управляется контроллером Siemens. Один модуль обратного

осмоса начинает работать при достижении заданного первого минимального уровня

воды в накопительной емкости, и останавливается при достижении заданного второго

максимального уровня воды. Второй модуль обратного осмоса начинает работать при

достижении заданного второго минимального уровня воды, и останавливается при

достижении заданного первого максимального уровня воды.

Солесодержание очищенной воды измеряется датчиком электропроводности.

Значение электропроводности выводится в цифровом изображении на дисплее прибора.

Если электропроводность превышает заданное значение во время стадии "сервис",

установка переключается на стадию "промывка 2".

Для контроля давления перед и после секциями мембран, также на линии концентрата

предусмотрены датчики давления и манометры. Потоки концентрата и пермиата

измеряются ротаметрами. Если перепад давления превышает заданное первое значение,

на дисплее OP-7 появляется сообщение, что нужна химическая промывка мембран.

Если перепад давления превышает заданное второе значение Установка

останавливается и химическая промывка мембран становится обязательной.