Умягчение жесткой воды в Краснодарском крае

Скважина 22 мг-экв/л жёсткости губит котёл мойки автоцистерн? Собрал установку обратного осмоса за 1,2 млн руб. на Тамани. Проект подтвердил техническую и экономическую целесообразность применения RO для малого бизнеса.

Мойка автотранспорта в Темрюкском районе

К нам обратился инженер-предприниматель с Тамани, построивший двухпостовую мойку автоцистерн, перевозящих растительное и пальмовое масло. Назовем его Иван Петрович (ИП). Результатом деловых переговоров стало эксклюзивное решение собрать мембранную установку обратного осмоса для умягчения воды на месте, закупив необходимое инженерное оборудование и конструкционные материалы.

На Таманском полуострове, где геологические условия обуславливают высокую жесткость и соленость подземных вод (TDS до 8–12 г/л, жесткость свыше 15 мг-экв/л), современные обратноосмотические мембраны для солоноватых вод Filmtec BW30-400 показали наибольшую устойчивость к осаждению карбонатов и сульфатов при температурах до +35 °C при наиболее выгодной на 2017-2018 гг. рыночной стоимости.

Мойка грузовых цистерн от пищевых продуктов в Краснодарском крае

Эксплуатация парового котла

Основным узлом автомойки является паровой котел для нагрева воды и моечные головки для очистки внутренних поверхностей резервуаров. Технология пропарки нефтяных цистерн и трубопроводов с использованием горячего пара на объекте адаптирована к эффективной мойке автоцистерн от пищевых масел горячей водой под высоким давлением.

Предпроектное обследование (ППО) автомойки показало, что артезианская вода из скважины глубиной 120 м после предварительной аэрации и песчаных фильтров является прозрачной (мутность ~ 0,5 мг/л), но имеет высокую жесткость ~ 22 мг-экв/л по ГОСТ 31954-2012 (440 мг/л в пересчете на ионы кальция) и общую минерализацию ~ 2,5 г/л. Соответственно паровой котел Е-1,0-0,9Р зарастал накипью карбоната кальция (CaCO3) и требовал постоянных остановок, химических моек и механических чисток.

Разработка технологии умягчения воды

Исходная вода расходом 7,0 м³/ч поступает на мембранную установку обратного осмоса МУОВ-RO через патронный фильтр Фб. Перед входом в мембранный контур дозатором Ед1-Нд1 в поток впрыскивается ингибитор – раствор лимонной кислоты, предотвращающий осадкообразование.

В режиме работы 7,0 м³/ч проходит через обратноосмотические элементы, 2,0 м³/ч сбрасывается как концентрат, в котором сконцентрирована основная масса солей исходной воды. Концентрат направляется в канализационную сеть (по документам Заказчика). В схеме предусмотрена рециркуляционная линия: часть концентрата (2,0 м³/ч) возвращается на вход установки, суммарная подача на мембранный контур = 9,0 м³/ч.

Технологическая схема системы водопоготовки - обессоливания артезианской воды

При эксплуатации загрязнения, содержащиеся в концентрате, частично осаждаются на поверхности мембран, что снижает производительность по пермеату и ухудшает его качество. Для восстановления параметров каждые 24 ч непрерывной работы (≈ 1 раз в две недели) выполняют химическую мойку (CIP). Установка оснащена баком для моющего раствора; насос, емкость и мембранные аппараты образуют замкнутый контур подачи моющего раствора.

Мойка CIP мембранной установки включает:

• Щелочную стадию – удаление органических загрязнений;
• Стадию с гипохлоритом натрия – подавление железобактерий Gal­li­o­nel­la и биопленок.

После завершения мойки производительность и селективность ОО элементов Filmtec BW30-400 восстанавливаются до номинальных значений.

Котел паровой Е-1,0-0,9Г-3 Нормы качества питательной и котловой воды (паспорт)

Норма качества котловой воды 30 мкг-экв/л = 0,03 мг-экв/л - очень низкая величина, характеризующая жесткость умягченной или обессоленной воды (0,03 мг-экв/л * 20,04 = 0,6 мг/л ионов кальция Ca2+).

Подбор оборудования станции водоподготовки

В качестве основного оборудования, имея 20-ти летний опыт строительства очистных сооружений гальванического производства и, соответственно, бизнес партеров в данной отрасли, были подобраны:

• Мембранные элементы для солоноватых (2-3 г/л) вод Filmtec BW30-400;
• Насос высокого давления Lowara 10SV15F055T ELP 23/40 (Польша);
• Циркуляционный насос Lowara CO 500/30 (Италия);
• Программируемое реле OWEN ПР-200 для автоматизации мембранной установки обратного осмоса (Россия);
• Преобразователь частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51 (Дания);
• Кондуктометр / солемер Солис СЛ21-210 для непрерывного визуального контроля величин удельной электропроводности (УЭП) исходной воды и пермеата (Россия).

Чертеж рамы был спроектирован в Solidworks. В качестве конструкционного материала для рамы и трубопроводов высокого давления выбрана нержавеющая сталь AISI304, удачно приобретенная в структурном подразделении ООО "СТАРИНОКС" г. Краснодар. С учетом наличия сварщика-аргонщика в штате мойки автоцистерн все было сварено в лучшем виде по месту.

Обратный осмос в Краснодарском крае

Стация умягчения артезианской воды для автомойки в Краснодарском крае была введена в эксплуатацию весной 2018 года. В процессе выполнения ПНР было установлено оптимальное давление 15 бар. Автоматическая установка поддержания давления спроектирована на базе датчика давления и преобразователя частоты работы насоса высокого давления.

Мембранная установка обратного осмоса ГК "Транснациональный Экологический Проект"

По результатам анализа воды, проведенного в аккредитованной лаборатории Краснодарского края, пермеат обратноосмотической установки имеет жесткость ~ 0,6 мг-экв/л (12 мг/л Ca2+) и общую минерализацию ~ 0,11 г/л. Паровой котел Е-1,0-0,9Р работает идеально. CIP мойка запускается в полуавтоматическом режиме по датчику удельной электропроводности фильтрата и его расходу.

Подводные камни Краснодарского края

• Отсутствие на складах ПВХ трубопроводов и фитингов в наличии. Были рассчитаны и подобраны дополнительные химически инертные трубы и фитинги из нержавеющей стали и полиэтилена ПНД. В местах забора и подачи воды использованы компрессионные муфты.
• Проседание одной из фаз в часы пик приводило к остановке и повторному старту установки обратного осмоса. На промышленных предприятиях отдельные линии питания - распределительные устройства (РУ) и подстанции. В сельской местности - нет, все дома в частном секторе оказались подключены на одну и ту же фазу. Было принято решение заказать качественные стабилизаторы напряжения "Штиль" (производство г. Тула).
• Железобактерии в артезианской воде. В механические фильтры была добавлена каталитическая обезжелезивающая загрузка. Это позволило сократить количество химических моек мембран раствором гипохлорита натрия.
• Длительные поездки по снабжению. За промышленным оборудованием приходилось уезжать на весь день в Новороссийск, Анапу либо Краснодар. В Темрюкском районе сложно найти ниппель из нержавейки или пятижильный кабель для наращивания датчиков УЭП. Зато мы провели сырой московский март на теплой Тамани!

Экономический эффект

• Снижение капитальных затрат (CAPEX) на приобретение мембранной установки обратного осмоса. Имея свою базу поставщиков инженерного оборудования, я помог ИП собрать своими силами станцию умягчения котельной воды с экономией до 35%.
• Снижение операционных расходов (OPEX) на использовании в качестве антискаланта лимонной кислоты моногидрата (Е330) TTCA (Китай) по цене 75 руб./кг с НДС. В результате образуются растворимые соли - цитрат кальция  Ca₃(C₆H₅O₇)₂ и цитрат магния C₆H₆O₇Mg. Это в свою очередь снижает зарастание мембран и количество химических моек, что дает экономию реагентов и продлевает срок службы ОО элементов.

Будем рады оказать содействие в подборе оборудования для промышленной водоподготовки, умягчения и обессоливания котельной воды в ЦФО и УрФО. Провести аудит водоочистного оборудования. Подобрать необходимые фильтровальные загрузки и мембранные элементы для водоочистки и водоподготовки.

Читайте на моем Дзен канале: