Более двух лет первая в энергосистеме России установка ультрафильтрации воды работает на Заинской ГРЭС (г. Заинск, Татарстан), а с апреля 2007 г. запущена в эксплуатацию и обратноосмотическая установка.

Химический цех на Заинской ГРЭС был введен в эксплуатацию в начале 60‑х гг. В состав химводоочистки входило 3 установки:
– трехступенчатая обессоливающая установка для питания обессоленной водой прямоточных энергетических котлов производительностью 110 тонн/час;
– Nа‑катионитовая установка для питания химочищенной водой котлов ДКВР (двухбарабанных водотрубных реконструированных котлов) производительностью 100 тонн/час;
– установка для подпитки теплосети производительностью 80 тонн/час.

За время эксплуатации производительность обессоливающей установки была увеличена дважды – вначале до 180 тонн/час, а затем до 210 тонн/час. Исходной водой для обессоливающей установки являлась артезианская вода собственного водозабора.

Впервые вопрос о необходимости реконструкции водоподготовительной установки (ВПУ) на Заинской ГРЭС возник в начале 80‑х гг. Уже тогда стал ощущаться дефицит исходной воды как для подготовки обессоленной воды для котлов, так и для подготовки воды в схеме подпитки теплосети. Использование воды из поверхностных источников не представлялось возможным из‑за отсутствия предочистки. Было рассмотрено несколько вариантов реконструкции с привлечением специалистов по выбору схемы и технологии обработки воды. В итоге был выбран вариант с использованием в качестве источника исходной воды реки Степной Зай и циклом очистки: ультрафильтрация – обратный осмос – доочистка на Н-ОН фильтрах.

Реконструкцию проводили в два этапа. На первом этапе выполнили предочистку исходной воды. В состав оборудования вошли: механические сетчатые фильтры и 3 модуля ультрафильтрации производительностью по 90 тонн/час. Использовали в качестве исходной – воду реки Кама. На втором этапе установили обратноосмотическую установку (3 блока производительностью по 70 тонн/час) и перешли на обработку воды реки Степной Зай.
Первый этап реконструкции выполнен в январе 2005 г.

Установка ультрафильтрации предназначена для предварительной очистки исходной воды перед установкой обратного осмоса. На ультрафильтрационной установке происходит удаление органических веществ, взвешенных веществ, железа, нефтепродуктов. Эксплуатация ультрафильтрационной установки позволила улучшить качество исходной воды перед установкой обессоливания, в том числе:
– удаление взвешенных веществ (содержание на выходе – 0,2 мг/дм3);
– снижение окисляемости на 40% (с 5,2 до 2,8 мг/дм3);
– снижено содержание нефтепродуктов на 80% (с 0,1 до 0,01 мг/дм3);
– снижено содержание железа на 60‑80% (с 0,1 до 0,035 мг/дм3).

Ввод в работу ультрафильтрационной установки позволило перевести обессоливающую установку химводоочистки (ХВО) с исходной артезианской воды на камскую воду, что, в свою очередь, дало возможность снизить годовой расход серной кислоты с 850 т до 635 т и щелочи – с 450 т до 270 т, экономия составила около 1,5 млн руб./год. Это привело к уменьшению сбросов регенерационных вод более чем на 80 тыс. м3/год, снижению платы за сброс загрязняющих веществ в водный объект и, как следствие, к уменьшению вредного воздействия на окружающую среду. Сброс сточных вод в реку Степной Зай в 2005 г. сократился на 164,0 тыс. м3, а в 2006 г. – на 55,0 тыс. м3, и это при увеличении выработки электроэнергии и рабочей мощности!

В 2005 г. были проведены испытания установки ультрафильтрации на воде реки Степной Зай. В результате испытаний установлено: установка
предочистки ВПУ методом ультрафильтрации обеспечивает необходимое качество осветленной воды для обессоливания методом обратного осмоса, что предусмотрено вторым этапом реконструкции водоподготовительной установки.

В апреле 2007 г. выполнен второй этап реконструкции водоподготовительной установки предприятия, введена в эксплуатацию обратноосмотическая установка производительностью 210 м3/час с обработкой воды реки Степной Зай.

Основными элементами установок ультрафильтрации и обратного осмоса являются мембраны. Расчетный срок службы мембран – пять лет. Затраты на замену ультрафильтрационных мембран составят 26 млн руб., что составляет 5,2 млн руб. в год. А затраты на замену обратноосмотических мембран – 6 млн руб., и это 1,2 млн руб. в год.

После завершения второго этапа реконструкции ВПУ потребление кислоты снизится с 850 тонн/год до 65 тонн/год, щелочи – с 450 тонн/год до 100 тонн/год, что позволит экономить до 5 млн руб./год. Значительно уменьшится количество агрессивных стоков, поступающих на очистные сооружения, с 1961,5 тыс. м3/год до 684,0 тыс. м3/год и, как следствие, это приведет к снижению промышленных сточных вод в реку Степной Зай, что значительно улучшит экологическую обстановку в регионе.
За счет снижения стоимости исходной воды ожидается экономия около 18,0 млн руб. в год. Планируется снижение себе-стоимости обессоленной воды с 34,6 руб./тонн до 22 руб./тонн, что позволит экономить около 1,5 млн рублей ежемесячно. Снизится потребность в фильтрующих материалах на сумму 2,5 млн руб. в год. Высвобождаются 22 фильтра с трубопроводами обвязки и арматурой, что позволит уменьшить расходы на ремонт фильтров и трубопроводов на 1,2 млн руб. в год. Итого годовая экономия составит 35,9 млн руб.

Если вода по результатам мониторинга на выходе после одной ступени доочистки будет соответствовать нормам правил технической эксплуатации (ПТЭ) для обессоленной воды подпитки прямоточных котлов, то это позволит вывести из эксплуатации одну ступень доочистки на Н-ОН фильтрах.

В 2010 г. планируется третий этап реконструкции ВПУ – перевод схемы доочистки воды после обратного осмоса на противоточные технологии, что позволит довести автоматизацию схемы получения обессоленной воды до 100 процентов.

Внедрение современных технологий позволит обеспечить очистку воды реки Степной Зай до требований норм ПТЭ для прямоточных котлов. Методы очистки воды с применением мембранных технологий обеспечивают удаление основной части солей и органических загрязнений с минимальными эксплуатационными затратами, обеспечивают благоприятные условия работы ионообменных фильтров для доочистки обессоленной воды, а также защищают энергетическое оборудование конденсатно-питательного тракта котлов от коррозионно-активных веществ. Технология обессоливания обратным осмосом относится к малоотходным процессам, она удовлетворяет все возрастающим требованиям к экологической безопасности технологических процессов в водоподготовке, которые диктуют необходимость применения малореагентных способов водоподготовки, поскольку затраты на обработку стоков и плата за сброс загрязняющих веществ в водоем соизмеримы с затратами на основные процессы обессоливания. Процессы ультрафильтрации и обратного осмоса полностью автоматизированы, что значительно снижает трудоемкость водоподготовки и исключает воздействие человеческого фактора.

Полная реконструкция водоподготовительной установки Заинской ГРЭС позволит сократить производственные стоки предприятия, уменьшится количество агрессивных и регенерационных вод и, как следствие, уменьшит плату за сброс загрязняющих веществ в водоем, расходы на ремонт и техническую эксплуатацию оборудования. Предотвращенный экологический ущерб к 2016 г. составит более 9200,0 тыс. руб.