Temadag om vandbehandling og korrosion

Transkript

1 Konditionering og delstrømsrensning af fjernvarmevand Hvorfor konditionering? Overblik over delstrømsrensning Kemikaliedosering Delstrømsrensning Massebalancer Anlæg til delstrømsrensning Temadag om vandbehandling og korrosion Karsten Thomsen, Biomass and Thermal Energy, COWI A/S 1

2 Hvorfor konditionering og behandling? Formål Konditionering skal etablere kemiske forhold, som mindsker korrosion og konsekvenser af indtrængende forurening Konditionering af spædevand Alkalisering svarende til behov i spædevand og justering af cirkulerende vand Afluftning til fjernelse af ilt og andre opløste gasser Evt. tilsætning af hjælpestoffer (iltbinder) Behandling af cirkulerende vand Fjernelse af ilt og andre opløste gasser Delstrømsfiltrering for fjernelse af partikulært stof, korrosionsprodukter Delstrømsrensning for fjernelse af salte i systemer med (del-)afsaltet vand 2

3 Overblik konditionering og delstrømsrensning 3

4 Mekanisk filtrering fjernelse af faste stoffer Hovedstrømsfiltre grove filtre med minimalt trykfald fokus på servicevenlighed, ingen afbrydelser af hovedstrøm Delstrømsfiltre til 5-10 % af hovedstrøm fine filtre til 5-10 µm partikler pose- eller kertefiltre bekvemt skifte af filterenhed 4

5 Dosering af kemikalier Dosering af: Blødgjort spædevand Afsaltet spædevand Alkaliseringsmiddel (NaOH) Støttekemikalier (iltbinder) Undgå dosering af blandingsprodukter Generelt 5 Proportionalt med spædevandmængde Dosering justeres ind efter ph i cirkulerende vand F.eks. proportionalt med spædevandsmængde Dosering til ønsket overskud i cirkulerende vand Dosering til setpunkt for ledningsevne (~ph) i spædevand. Setpunkt trimmes ind efter ph i cirkulerende vand Ikke aktuelt Kemikalier skal doseres, så god opblanding sikres foran pumpe, filter eller inline mixer undgå store udsving i koncentration efter doseringssted. Brug menneskelig reguleringsloop: Juster dosering efter kontrolanalyser på cirkulerende vand.

6 Afluftning af opløste gasser Gassers opløselighed falder med stigende temperatur og med faldende tryk dvs. en trykreduktion ved højst mulige temperatur provokerer udskillelse af gasserne. Fjerner ikke opløst ilt tilstrækkeligt godt til fuld afiltning. 6 Kilde: Spirovent

7 Massebalance vurdering af indtrængende mængde og forudsigelse af effekt af delstrømsrensning Fjernvarmenettet Volumen: Vc (m³) Egnet til systemer med (del)- afsaltet vand Spædevand Mængde: Qs (m³/d) Koncentration: Cs (g/m³) Aktuel koncentration Cc (g/m³) Steady state koncentration: Css (g/m³) Drikkevand - forurening Mængde Qf (m³/d) Koncentration: Cf (g/m³) To hovedanvendelser: Skøn af indtrængende råvandsmængde i en periode Vandtab Mængde: Qs + Qf (m³/d) Koncentration: Cc (g/m³) Prognose for udvikling ved udvaskning og/eller delstrømsrensning 7

8 Hvor meget bidrager forbrugerne til spædningen? Trendkurver for forureninger over en flerårig periode. Fem perioder er udvalgt til opstilling af massebalancer. Skøn for indtrængende vandmængde baseret på klorid og sulfat. 8

9 Prognoser med dynamisk model Fjernelse af forurening ved delstrømsrensning. Efter en sommerperiode uden delstrømsrensning starter anlægget op med fyringssæsonen. 9 Fjernelse af forurening ved delstrømsrensning. Prognose for udvikling efter en alvorlig, kortvarig forurening med to forskellige kapaciteter af delstrømsrensning.

10 Skift til afsaltet vand varer det ikke uendeligt? Prognose for at nå afsaltet vandkvalitet afhænger af vandudskiftningen i nettet. Udskiftning = Spædevandsmængde/år Totalt volumen Kurverne er beregnet med forudsætningen: Q s Q f dvs. spædevandsmængden er meget større end bidraget fra forbrugerne. Vurdering: Udskiftning > 2 g/år for at nå afsaltet kvalitet på rimelig tid. Udskiftning 10

11 Strategier for skift til afsaltet vand Strategi ved skift til afsaltet vand Beskrivelse: Forceret dræning Blødgjort vand korr. prod. & slam mikrobiologi Vand farvet af korr. prod.; korr. prod. & slam aflejres; fedtede, ildelugtende belægninger/biofilm Blødgjort vand korr. prod. & slam Højt niveau, korr. prod. >1 mg/l; tendens til slamdannelse; korrosion observeret Der drænes maksimalt fra nettet i forhold til spædevandskapaciteten. Blødgjort vand få korr. prod. Lavt niveau korr. prod <1 mg/l; ringe tendens til slam; korrosion måske observeret Delstrømsrensning med UF + RO Delstrømsrensning med ekstra filtrering og RO Delstrøm tages ud, mikrobiologi, korrosionsprodukter, slam fjernes ved ultrafiltrering, permeat renses ved RO til spædevandskvalitet. Spædevandskapacitet udnyttes maksimalt ved blanding af UR-permeat og blødgjort drikkevand Ikke anbefalet Delstrøm tages ud, filtreres mekanisk i to trin (f.eks. 10 og 1 µm kerter), filtrat renses ved RO til spædevandskvalitet. Spædevandskapacitet udnyttes maksimalt ved blanding af filtrat og blødgjort drikkevand Delstrømsrensning med std. filtrering og RO 11 Ikke anbefalet Ikke anbefalet Delstrøm tages ud, filtreres mekanisk (1 µm kerter), filtrat renses ved RO til spædevandskvalitet. Spædevandskapacitet udnyttes maksimalt ved blanding af filtrat og blødgjort drikkevand

12 Ionbytterbaseret delstrømsrensning N 2 N 2 Kertefilter Membran afluftning CO₂-risler Kertefilter Stærk sur kationbytter Stærk basisk anionbytter Membran afluftning Ovenfor: Anlæg til delstrømsrensning og afluftning af cirkulerende vand. Til højre: Anlæg til valgfri spædevandsproduktion eller delstrømsrensning Svag sur kationbytter Stærk sur kationbytter Svag basisk kationbytter Stærk basisk anionbytter 12

13 Delstrømsrensning baseret på omvendt osmose Blødgøringsfiltre 1 µm kertefilter Spædevandstank Drikkevand Reguleringsventil RO-anlæg Blanding af blødgjort vand og returvand giver passende temperatur og ph for RO-anlæg. Blandingsforhold kan justeres, så der netto spædes eller kun delstrømsrenses. HTpumpe Spædepumpe Dosering af antiscale middel Vac. pumpe Membran -afgasser 13 Returledning N 2-generator Luddosering

14 Ionbytning eller omvendt osmose? Ionbytning Omvendt osmose Driftsudgifter Kemikalier Udledning af spildevand Kerter til filtre Strøm til pumper Ionbyttere (10 års levetid) Kemikalier Saltsyre (30%) Natriumhydroxid (30-46%) Kemikalier Udledning af reject og spildevand Råvand til supplering Kerter til filtre Strøm til HT-pumpe Strøm til øvrige pumper Membraner (3-5 års levetid) Salt til blødgøring Evt. anti-scale middel Investering i anlæg Vandudnyttelse 93-96% 75-80% Kvalitet af produkt L < 2 µs/cm O₂ < 10 µg/kg L < 10 µs/cm O₂ < 10 µg/kg Komb. spædevand Største 3 JUNI fordel Enten-eller med kombineret afsatnings/delstrømsrens Laveste driftsudgifter, højeste kvalitet Frit regulerbar, % delstrømsrensing Bedste arbejdsmiljø, god kvalitet