Воду в промышленном цикле используют в энергетике, металлургии, нефтехимии, пищевой, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной и др. отраслях. Проблема водоподготовки, очистки сточных вод остра для многих предприятий. Эффективные очистные сооружения позволяют: минимизировать платежи за сброс загрязняющих веществ, избавить предприятие от экологических штрафов.

Водоочистка сточных вод

Существует несколько способов очистки сточных вод, включающих как природное самоочищение, так и обработку в очистных сооружениях с переводом растворимых веществ в осадки.

Механическая очистка осуществляется при помощи решеток, сит, песколовок и т.п. устройств. Механическую очистку с успехом применяют также для отделения осадков, шламов и нефтепродуктов в отстойниках.

Биологические методы очистки сточных вод основаны на способности микроорганизмов разлагать вещества, содержащиеся в стоках. Биоочистка считается наиболее дешевой, экологически безопасной и самой эффективной.

На смену широко применяемым ранее аэротенкам, биологическим прудам, биофильтрам и т.п. пришли более совершенные устройства. В установки биологической очистки загружают активный ил, населенный микроорганизмами. Новые системы очистки сточных вод более прогрессивны, предусматривают возможность минерализации илов – попросту органические вещества превращать в неорганические и утилизировать их.

Физико-химическая очистка воды осуществляется с применением реагентов методами электролиза, поглощения вредных веществ сорбентами. Физико-химические методы успешны также при очистке воды от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов.

Водоподготовка в энергосистемах: защита от коррозии и накипи

Извечные проблемы производств с использованием воды и пара – накипеотложение и коррозия оборудования. Особенно остра эта проблема для функционирования энергосистем. Рост отложений многократно снижает КПД энергосистемы, что влечет  перерасход топлива, снижение температуры горячей воды, увеличение внеплановых ремонтов.

Зарастание внутренних поверхностей трубопроводов отопительных систем составляет, как показывает практика, для зданий и сооружений со сроком службы до 10 лет более 60%, а свыше 15 лет – более 80%. В результате снижается температура в помещениях, системы выходят из строя, растут затраты на их поддержание и транспортировку воды и теплоносителя.

В рабочем цикле котельных установок при обращении воды происходят три основных процесса, нарушающих нормальную работу оборудования: накипеобразование, шламообразование, коррозия металла.

Несмотря на предварительную обработку, вода всегда содержит растворенные соли. Основными объектами кристаллизации солей служат шероховатости на внутренних поверхностях нагрева котла, а также взвешенные и коллоидные частицы, находящиеся в воде, которые укрупняются и образуют шлам. Прилипая и прикипая к поверхности нагрева, шлам образует вторичную накипь.

Соли и примеси, содержащиеся в недостаточно умягченной или неочищенной воде, концентрируясь под воздействием высоких температур, образуют перенасыщенные растворы и в итоге оседают на поверхности котлов и теплообменников. Карбонатные, силикатные или сульфатные отложения значительно ухудшают теплопроводность конструкции и могут стать прямой причиной разрушения оборудования.

Теплопроводность любой накипи в 40 и более раз меньше теплопроводности металла. Поэтому даже тонкий слой накипи приводит к резкому повышению температуры поверхностей нагрева, которая может достигнуть опасных величин и снизить механическую прочность металла. Следствием будет повреждение металла (появление отдушин, свищей, а нередко и разрывов труб). Накипь, отложившаяся около сварных стыков экранных труб, может явиться причиной язвенной коррозии с образованием сквозных свищей. Местные скопления накипи и шлама в котле могут привести к нарушению нормальной циркуляции воды.

Котлы и теплообменники очищают гидрохимическим либо гидродинамическим методом. Гидродинамическая очистка подразумевает удаление накипи струйным высоконапорным потоком воды. Метод экологически чистый и безопасный, позволяет разрушать отложения любого характера.  

В соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок» при подготовке к осенне-зимнему периоду проводятся гидропневматические промывки системы, но практика показывает, что эффективность их мала, а затраты неоправданно велики. Повысить эксплуатационные характеристики трубопроводов можно при помощи гидрохимической очистки.

Гидрохимический способ очистки подразумевает использование моющих растворов (сульфаминовая, соляная, одноосновные органические кислоты или их смеси), которые циркулируют в трубопроводе под давлением от 3 до 7 атм со скоростью примерно 0,3 м/с. Гидрохимическая очистка удаляет отложения различного характера с труднодоступных участков паровых котлов, котлов малой мощности, труб малого диаметра, радиаторов отопления, пластинчатых теплообменников и т. д. Удаление отложений может стать альтернативой капремонту, вообще химочистка в 10 раз дешевле замены оборудования и трубопроводов.

Вместе с тем наряду с химическими в последние годы находят все более широкое практическое применение физические – безреагентные – методы предотвращения накипеобразования, в частности ультразвуковой и магнито-импульсный. Принцип ультразвуковой технологии предотвращения образования накипи основан на воздействии механических колебаний ультразвуковой частоты на процессы накипеобразования. Под действием этих колебаний соли жесткости начинают кристаллизоваться непосредственно в толще воды, образуя мелкодисперсный шлам, а колебания поверхностей нагрева препятствуют осаждению шлама на стенках труб.

Принцип работы электромагнитной установки состоит в создании на поверхностях нагрева продольной волны упругих микроколебаний, которая распространяется по всему теплоагрегату. Одновременно происходит магнитная обработка воды импульсными электромагнитными полями. При наложении электромагнитного поля концентрация растворенных солей в воде не изменяется, но они выделяются вместо накипи в ином физическом состоянии – в виде тонкодисперсного желеобразного шлама. А он уже не осаждается на поверхностях и, находясь в воде во взвешенном состоянии, легко может быть удален продувкой (в котлах) или потоком проходящей жидкости (в теплообменниках).

Денис Базыкин