Водоподготовка: комплексный подход

Природная вода, широко используемая в различных отраслях промышленности в качестве сырья, теплоносителя или хладагента, по своему химическому составу далека от норм, установленных для промышленных водооборотных систем (ВОС), и требует, как правило, очистки и подготовки. Практический опыт эксплуатации водооборотных систем показывает, что необходимые параметры качества свежей воды при минимальных финансовых затратах можно достичь путем ее коррекционной обработки химическими реагентами нового поколения.

Проблемы ВОС

В «тепличных» условиях водооборотных систем происходит постоянное отложение солей жесткости, оседающих на оборудовании, развивается кислородная коррозия, размножаются аэробные микроорганизмы и ульфатвосстанавливающие бактерии. Все это влияет на работу теплообменников и другого оборудования ВОС — сокращает сроки их службы. Отложения солей могут наблюдаться как при подаче в систему жесткой воды (кальциевая и магниевая жесткость), так и при интенсивной коррозии оборудования вследствие высокого содержания в воде растворенного кислорода, либо вследствие присутствия в ВОС сульфатредуцирующих бактерий.

Накопление солей в водооборотной системе происходит за счет постоянного притока жесткой подпиточной воды и последующего ее испарения в градирнях. При этом минерализация оборотной воды возрастает, образуется пересыщенный раствор, из которого соли кристаллизуются на неровностях поверхности теплообменного оборудования. В результате сужается рабочий диаметр трубопроводов, снижается коэффициент теплопередачи, происходит перегрузка насосного оборудования. Ингибиторы солеотложения значительно сдвигают порог концентрации, при котором начинается выпадение солей, а также препятствуют росту кристаллов. Оксиды железа также способны откладываться на поверхностях теплообмена, создавая пористую структуру и препятствуя нормальному протеканию процесса. Основная причина появления оксидов железа — биологическая, кислородная или электрохимическая коррозия оборудования.

Проблема коррозии оборудования и коммуникаций — одна из важнейших проблем, возникающих в процессе эксплуатации ВОС. Неконтролируемая коррозия может привести к критическому истончению стенок трубопроводов, вплоть до разрывов и отказа всей водооборотной системы. Нормируемая скорость коррозии для водооборотных систем составляет не более 0,1 мм/год, тогда как без антикоррозионной обработки она может достигать 1 мм/год и более. Подпиточная вода, поступающая из открытых водоемов, содержит значительное количество растворенного кислорода, что и является основной причиной коррозии металла.

Системы оборотного водоснабжения — наиболее благоприятные условия для развития микроорганизмов. Влажность, повышенная температура, наличие кислорода и органических загрязнений приводят к интенсивному росту и развитию бактерий и водорослей, которые, в свою очередь, вызывают биокоррозию. Особый вред водооборотным системам наносят водоросли, аэробные бактерии и железобактерии. Часто обрастание водорослями бывает настолько сильным, что может вызвать полное засорение системы. Особенно опасно присутствие сульфатвосстанавливающих бактерий, которые одновременно окисляют органические соединения и восстанавливают сернистые соединения до сероводорода, вызывая коррозию внутренней поверхности труб и загрязнение воды. Они превращают элементарную серу, которая может содержаться в природной воде или образовываться при окислении сероводорода, в серную кислоту, которая разрушает поверхность металла.

Методы решения

Устранение негативных факторов, приводящих к осложнению работы ВОС, осуществляется различными методами. В таблице 1 представлена сравнительная характеристика способов водоподготовки, наиболее часто используемых. Для устранения отложения солей обычно применяют фильтрацию через ионообменные смолы, обратный осмос, электродиализ, мембранные технологии и химические реагенты. Как видно из таблицы, первые четыре метода малопроизводительны и дорогостоящи, применение же химических реагентов относительно недорого.

С целью снижения коррозии оборудования можно наносить на поверхности защитные покрытия из различных материалов. Однако не все поверхности доступны для такого вида обработки, к тому же некоторые виды покрытий отличаются слабой адгезией к защищаемой поверхности. Использование в качестве ингибиторов коррозии фосфорорганических соединений может обеспечить высокую степень защиты всей поверхности при меньших трудовых и финансовых затратах. Использование для борьбы с микроорганизмами ультрафиолетового облучения энергозатратно и неэффективно для водорослей. Добавление в воду токсичных реагентов, содержащих хлор, может усилить коррозию. Гораздо эффективнее использование для этой цели органических биоцидов.

Таким образом, реагентная обработка воды оборотных циклов является, как правило, наименее затратной и наиболее выгодной для ВОС большой производительности. Спектр химических реагентов для корректирующей обработки воды должен включать: бактерициды, ингибиторы солеотложений и коррозии, поглотители сероводорода и кислорода.

Ситуация на рынке

Для современной реагентной водоподготовки характерна рационализация и оптимизация существующих схем. Ведущие сервисные компании предлагают комплекс мероприятий, включающий разработку технологии  дозирования, поставку реагента и мониторинг полученных результатов. Безусловно данный подход значительно облегчает работу потребителей, но он имеет ряд недостатков: сервисные компании навязывают готовые решения в совокупности со стандартным оборудованием. При этом отсутствует индивидуальный подход к проблеме, который позволил бы оптимизировать расходы за счет сокращения затрат на оборудование; компании, не производящие реагенты, вынуждены закупать их с наценкой у производителей и перепродавать потребителю по завышенной стоимости; не располагая научно-технической базой, сервисные компании предлагают стандартные реагенты из набора, предоставляемого производителями. Как правило, подбор реагента происходит на основе рекомендаций производителя, что может привести к нерационально большому расходу реагента; условия договорных отношений между производителем реагентов и сервисной компанией, чаще всего, не позволяют оперативно подобрать и заменить реагент, когда это необходимо.

Гораздо эффективнее предоставление комплексных услуг производственно-сервисной компанией. Такой подход получил широкое распространение в странах ЕС. Данная практика внедряется этими компаниями и в России. Сегодня российский рынок услуг по водоподготовке переполнен предложениями зарубежных производственно-сервисных компаний. Их основной статьей затрат на подготовку воды является стоимость реагентов, ввозимых из-за рубежа, что отражается на карманах российских потребителей. Выход из данной ситуации один — рассматривать подобные предложения от российских производителей химических реагентов, готовых взять на себя сервисное обеспечение. Сегодня таких компаний на рынке не много. К тому же сложно отличить производственную организацию, способную обеспечить научное сопровождение всего проекта, от компании, занимающейся блендингом компонентов и основ. Главным индикатором в этом случае должно стать наличие собственной научно-исследовательской базы, где можно проводить эксперименты по подбору реагентов и рассчитывать оптимальную дозировку.

Работа «под ключ»

Сервисное обеспечение является неотъемлемой частью работ по защите водооборотных систем предприятий от различных негативных факторов. Важно чтобы сервисные работы предоставляла компания-поставщик химических реагентов, так как это позволит провести глубокое комплексное обследование состояния системы, разработать технологические схемы дозирования, а при необходимости — схемы реконструкции ВОС и ОС, а также дать рекомендации по применению реагентов с учетом индивидуальных особенностей каждого из них.

В РФ уже появились производители, которые по желанию заказчика осуществляет работу «под ключ», начиная с оценки состояния системы и заканчивая ежедневным мониторингом, включающим проведение исследований и настройку параметров дозирования реагентов. Так, ЗАО «Опытный завод Нефтехим» проводит анализ состояния ВОС, подбирает, а при необходимости разрабатывает новые специальные композиции реагентов, адаптированные под конкретные условия, осуществляет подбор дозирующего оборудования и проводит лабораторные и опытно-промышленные испытания. Внедрение на предприятии комплексного подхода по организации химобработки воды дает ряд преимуществ потребителям. Так, заказчик работает с одним подрядчиком, не прибегая к помощи проектных и монтажных организаций, что упрощает управление и экономит время. В ходе работы возможно внесение изменений, как в технологии охлаждения, так и в технологии подачи реагента, или замена химических реагентов и корректировка дозировок. Так как подрядчик несет финансовую ответственность за свою деятельность, это мотивирует его на максимальную эффективность работы и достижение конечного технологического эффекта. Таким образом, снижаются издержки, и оптимизируется работа персонала.

Новые технологии и реагенты

На «ОЗНХ» разработаны новые технологии и нестандартное дозирующее оборудование, позволяющее оптимизировать подачу химических реагентов. Предприятие сертифицировано на проектирование и производство мобильных установок по закачке химических реагентов. На вооружении — мобильные и стационарные установки по закачке реагентов, а также установки, позволяющие осуществлять промывку ВОС без вывода из работы основного оборудования. Все установки прошли апробирование и успешно работают на реальных производственных объектах. Для детальной и качественной проработки технической части и технологических схем, на заводе имеется проектно-конструкторский отдел. Все проекты согласуются и утверждаются заказчиком. С целью разработки реагентов для борьбы с микроорганизмами и бактерицидной обработки в составе лаборатории воды аналитико-технического центра ЗАО «ОЗНХ» образована группа по борьбе с биокоррозией. Специалистами лаборатории разработан реагент серии СОН-ЦИД, эффективный против различных форм микроорганизмов. Реагенты этой марки не вызывают коррозию оборудования и материалов, они нейтральны и не вступают в реакцию с другими химическими веществами.

Группой борьбы с отложениями солей были разработаны реагенты нового поколения марки СОНСОЛ, выполняющие двойную функцию: препятствующие образованию накипи на стенках труб и мягко отмывающие уже образовавшиеся отложения. Ингибиторы солеотложения производства ЗАО «ОЗНХ» прекрасно зарекомендовали себя в воде с высокой минерализацией. Для защиты оборудования и коммуникаций от кислородной коррозии используются такие соединения, как полифосфаты, соли цинка, хроматы и их смеси. Однако они имеют ряд недостатков: эффективны лишь в слабоминерализованной оборотной воде, часто требуют повышенного расхода реагентов или применения одновременно нескольких их видов.

Реагенты производства ЗАО «ОЗНХ» лишены этих недостатков. Ингибиторы коррозии выпускаются под маркой СОН-КОР и являются пленкообразующими реагентами, защищающими металл. Эти реагенты не оказывают отрицательного воздействия на теплообмен, не вступают в реакции с бактерицидами и ингибиторами солеотложений, что особенно ценно. Кроме того, обладают бактериостатическими свойствами, что также позволяет уменьшить скорость биокоррозии и сократить расходы биоцида. В совокупности с низкой стоимостью и высокой надежностью, эффективность применения ингибиторов СОНКОР выше, чем эффективность многих аналогов.

Для процесса водоочистки на предприятии разработаны специализированные реагенты для локальных и муниципальных очистных сооружений, позволяющие устранять обезвоживание илов, неприятные запахи от илонакопителей, разделять водожировые и водомасляные эмульсии.

Флокулянты — полиакриламиды производства ЗАО «ОЗНХ» — выпускаются под маркой СОНЛОК и имеют широкий спектр применения от горно-рудной промышленности до муниципальных станций водоочистки. Существуют различные виды реагентов, как для промышленных, так и для бытовых сточных вод. Для разделения водно-жировых и водно-нефтяных эмульсий на ЗАО «ОЗНХ» сформирована лаборатория деэмульгаторов. За время работы лаборатории создано более 10 реагентов серии СОНДЕМ с различным целевым назначением.

Специалистами ЗАО «ОЗНХ» разработан также реагент марки ПСВ-3401 — поглотитель (нейтрализатор) сероводорода и меркаптанов, обладающий также бактерицидными свойствами. Он может применяться как на очистных сооружениях, так и в водооборотных системах в качестве поглотителя сероводорода.

Олег Ишмухаметов, Ирина Юшкина