CC BY
50
УДК 66.081.63 М.Ю. Саландина
Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 142455, Московская обл., Ногинский р-н, г. Электроугли, ул. Школьная, д. 40. e-mail: Nammir@yandex.ru
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ ОПРЕСНЕНИЯ СОЛОНОВАТОЙ АРТЕЗИАНСКОЙ И МОРСКОЙ ВОДЫ НА ПОБЕРЕЖЬЕ ЕЙСКОГО ЛИМАНА
Приведен сравнительный анализ технико-экономических и экологических аспектов опреснения солоноватой артезианской воды с высоким содержанием сероводорода и морской воды. Предложены методы опреснения артезианской воды с высоким содержанием сероводорода. Представлены основные результаты технико-экономического расчета обратноосмотических установок опреснения морской и солоноватой артезианской вод.
Ключевые слова: обратный осмос, артезианская солоноватая вода, морская вода, опреснение.
Сравнительный анализ технико-экономических и экологических аспектов опреснения солоноватой артезианской и морской вод был проведен на основании результатов, полученных в ходе испытаний пилотной технологической линии (далее - установки) в полевых условиях и расчета установок обратного осмоса.
Испытания установки проводились в Щербиновском районе Краснодарского края на побережье Ейского лимана. Вода, поступающая из артезианской скважины, имела следующий солевой состав: общее солесодержание - 2,8 г/ дм3, Н2Б - 80100 мг/дм3, общая жесткость - 17,6 ммоль-экв/ дм3, щелочность 16,3 ммоль-экв/ дм3, Реобщ - 0,8 мг/ дм3, Си2+ - 0,28 мг/ дмз, Б- - 0,4 мг/ дм3.
Установка включала в себя следующие стадии очистки: - дегазация Н2Б (рассматривалось 2 варианта - барботаж и электролиз с последующей коагуляцией, а также барботаж и известкование с последующей коагуляцией); - обезжелезивание; -удаление органики; - обеззараживание; -микрофильтрация и обратный осмос.
В ходе проведения испытаний были получены следующие результаты:
90 п
80- »-Г V
•ц »—Г ■ ■ в Я I ! ■ I I
й 70*
ГО 60см >
|40-о.
I 3011)
I20:
* * т т т т » » т т т т т т т
о Т т т т I-.-1-,-1-.-1-.-1-,-1-.-1-.-1-
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38
Время (час)
Рис. 1. Изменение содержание Н^ в воде на различных стадиях
Содержание Н2Б в пермеате было снижено до значений < 0,05 мг/дм3 при использовании на стадии предварительной очистки электролиза с последующей коагуляцией (рис. 1). Общее солесодержание пермеата при доле отбора Р/Б = 0,7
(обусловленной допустимой концентрации солей в ретанте, сбрасываемом в Ейский лиман - не более 8 г/дм3), рабочем давлении 1,35 МПа, температуре воды 15 °С, на двух мембранных элементах XLE-4040 ^МТЕС) составило 0,15-0,20 г/дм3, а ретанта 7,3 г/дм3, что соответствует требованиям к качеству питьевой воды, установленным (СанПиН 2.1.4.10749-01) [1] и среднему солесодержанию воды в Ейском лимане, соответственно.
Обусловленная проектным заданием потребность в питьевой воде составляла 300 м3/час, следовательно, при Р/Б = 0,7, расход подаваемой на установку обратного осмоса воды составит Б=430 м3/час и ретанта W=130 м3/час. Исходя из удобства технического обслуживания, было принято решение об организации трех параллельных технологических линий производительностью по пермеату 100 м3/час каждая.
На основании технико-экономического расчета было показано:
- себестоимость пермеата непосредственно на стадии обратного осмоса составила 19,5 руб/м3;
- по полной схеме при использовании на стадии предварительной очистки электролиза с последующей коагуляцией 27,45 руб/м3;
- по полной схеме при использовании на стадии предварительной очистки известкования с коагуляцией 24,48 руб/м3;
Предложенное технологическое решение обладает следующими преимуществами:
- доступность (глубина скважины, использовавшейся в качестве источника артезианской воды на испытаниях установки, составляла 86 м);
- объем водоносного слоя позволяет использовать его в качестве источника для обеспечения требуемой производительности;
- солевой состав артезианской воды, как правило, подвержен незначительным колебаниям;
- не возникает проблем с утилизацией ретанта, общее солесодержание которого соответствует общему солесодержанию как Ейского лимана, так и Таганрогского залива вблизи места проведения испытаний, что позволяет сбрасывать образующийся ретант непосредственно в водоемы без нанесения ущерба их экологической системы.
-•- H2S на входе
H2S после реагентной обработки -A H2S после гидроциклонов -т- H2S в пермеате
Необходимо отметить, присущие данному решению недостатки. Они обусловлены необходимостью утилизации значительного количества осадков, образующихся на стадиях электролиза с последующей коагуляцией (до 0,3 кг/ м3 пермеата) и известкования с коагуляцией (0,52 кг/ м3 пермеата). Также требуется использование дополнительных реагентов и материалов (расход железных электродов при проведении электролиза составляет 3,5 кг в сутки, расход Са(ОН)2 на стадии известкования составляет 0,45 кг/ м3 пермеата).
Кроме того, из-за ПДК Н2Б в воздухе рабочей зоны 10 мг/м3 [2] необходима организация системы вентиляции при проведении стадии барботажа; так же следует учитывать розу ветров при выборе места строительства станции водоподготовки, поскольку концентрация Н2Б в воздухе населенных пунктов не должна превышать 0,008 мг/м3 [3].
В качестве альтернативного метода подготовки питьевой воды рассмотрена возможность опреснения морской воды обратным осмосом. Среднее солесодержание воды Таганрогского залива может колебаться от 5 до 11 г/л, в том числе С1- - 4,3 г/м3, - 2,4, К+ - 0.11, М§2+ -0.3 , БПК - 3,3 мг/м3, органических соединений до 0,37 мг/м3 [4, 5].
При расчете в рассматривались мембранные элементы Ав8040С фирмы Р1ЬМТБС с селективностью 0,995 и производительностью 37,3 м3/сутки. Доля отбора определялась исходя из необходимости сброса ретанта в залив и составила Р/Б = 0,5. При этом расчетное солесодержание
пермеата составляет Ср=0,2 г/дм3, ретанта - С№= 15,8 г/дм3', Р = 300 м3/час, Б = 600 м3/час, = 300 м3/час.
Преимущества по сравнению с опреснением солоноватой артезианской воды, следующие: -морская вода не содержит Н2Б, следовательно, нет необходимости в дополнительной стадии дегазации; - в процессе опреснения не образуется осадков, подлежащих утилизации; - не требуется учет розы ветров при выборе места расположения станции водоподготовки.
Недостатки данного решения: - высокая концентрация ретанта обусловливает проблему сброса в Таганрогский залив. Так при доле отборе обеспечивающей С„ на уровне общего солесодержания Таганрогского залива (порядка 0,150,2 г/дм3) резко возрастают энергозатраты из-за увеличения значений потоков (на 100 м3 пермеата приходится 500 м3 ретанта). При увеличении доли отбора сброс ретаната непосредственно в Таганрогский залив становится невозможен. Предлагается решать эту проблему сбросом ретанта в систему канализации с. Глафирофка, рядом с которым предполагается строительство станции. Кроме того, из-за илистого дна и небольших глубин (порядка 4-5 метров) Таганрогского залива, требуется использование каптажной галереи, как одного из этапов предочистки.
С учетом дополнительных затрат на осветление с использованием каптажной галереи, стоимость 1 м ретанта составила 25 руб.
Саландина Марина Юрьевна, соискатель кафедры Мембранной технологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
Литература
1. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода" [электронный ресурс] // Гарант -Режим доступа http://docs.cntd.ru/document/gost-r-7-0-11-2011
2. Гигиенические нормативы. ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» [электронный ресурс] // Гарант - Режим доступа http://base.garant.ru/4179222/
3. Гигиенические нормативы. ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» [электронный ресурс] // Гарант - Режим доступа http://base.garant.ru/12143376/
4. Лисицина, Л.В. Особенности солевого состава вод Азовского моря: автореф. дис. ... канд. геогр. наук: 11.001.08 / Лисицина Лидия Викторовна - М., 1997. - 19 с.
5. Азовское море [электронный ресурс] // Азов: сайт, 2008. URL: http://azov.tv/azovsea.html (дата обращения: 30.05.2015)
Salandina Marina Urievna
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: nammir@yandex.ru
COMPARATIVE ANALYSIS OF SYSTEM THE DESALINATION OF BRINY CONFINED WATER AND SEA WATER ON THE COAST OF YEYSK BRACKISH LAGOON
Abstract. Comparative analysis of system the desalination of briny confined ware and sea water on the coast of yeysk brackish lagoon was realized. Way of desalination and disposal briny confined water high in hydrogen sulfide are offered. Core results of the technical and economic assessment of reverse osmosis desalination system of sea water and briny confined water are given.
Key words: reverse osmosis, confined water, sea water, desalination of water.
