Pątnów to jedno z osiedli miasta Konina, położone w pobliżu jeziora Gosławickiego i Pątnowskiego. Elektrownia Pątnów o maksymalnej mocy 1646 MW (1200+464 MW) zlokalizowana jest nad jeziorem Gosławickim, skąd czerpie wodę do chłodzenia i napędzania turbin parowych – w tym celu używana jest para wytwarzana z wody zdemineralizowanej uzyskiwanej ze stacji demineralizacji wody.

Woda „DEMI” i Actiflo w Elektrowni Pątnów

Veolia Water Technologies Sp. z o.o.

Jest to stacja posiadająca trzy linie technologiczne urządzeń o wydajności 3 x 66 m3/h. Jednak za-nim woda surowa trafi na stację demineralizacji,

przechodzi proces wstępnego przygotowania, za który odpowiada układ dwóch linii Actiflo® i filtrów multimedialnych.

Źródłem wody do chłodzenia turbin jest woda z je-ziora Gosławickiego o głębokości 5,3 m i powierzchni 380 ha. To woda o zmiennej sezonowości, która pod względem parametrów fizycznych charakteryzuje się przede wszystkim wysoką temperaturą spowodowaną zrzutem wody ze skraplaczy, a  ponadto – zmienną

mętnością i ilością zawiesiny. Z uwagi na głębokość, stopień zamulenia i wysoką temperaturę jeziora, woda charakteryzuje się znaczną ilością związków organicz-nych, gdzie wskaźnik OWO może osiągać nawet 90 mgC/l. Tab. 1 przedstawia parametry wody surowej.

Oprócz częściowego poboru wody surowej bezpo-średnio z jeziora, głównym zasilaniem SUW jest woda po skraplaczach.

Układ technologiczny stacji wstępnego uzdatniania wody przedstawia się następująco:

Pobór wody po skraplaczach na blokach energe-tycznych magazynowanie wody surowej w zbior-niku V=500 m3 i pompowanie przez pompy do SUW

koagulacja i sedymentacja ACTIFLO® filtracja na otwartych filtrach multimedialnych (płukanych powietrzem i wodą przefiltrowaną) pompowanie pompami między obiektowymi wody przefiltrowanej do stacji demineralizacji wody.

W związku z powyższym, do zasilania zmoderni-zowanej stacji demineralizacji wody wykorzystywana jest woda wstępnie uzdatniona, która później jest poddawana procesom technologicznym, kolejno:

filtracja na membranach UF demineralizacja wstępna na membranach odwróconej osmozy I st. demineralizacja na membranach odwróconej osmozy II st. deaeracja wody wstępnie zdemineralizowanej w desorberach wymiana jonowa na układzie jo-nitów pompowanie wody zdemineralizowanej do sieci zamawiającego.

Ogólny Węgiel Organiczny(z próby wody surowej) mg/l 10÷90

Ogólny Węgiel Organiczny(z próby wody filtrowanej, RWO) mg/l

3,4÷2(spodziewany wzrost w okresie jesiennym)

Temperatura °C 7÷30Tlen rozpuszczony mg/l O2 6,2÷13,8Zawiesina mg/l 0,2÷25pH 7,2÷8,6ChZTMn mg/l O2 4,7÷10,48Wapń mg/l 56,9÷105,1Magnez mg/l 16,5÷34,1Zasadowość mval/l 4,3÷6,3Żelazo mg/l Fe 0,2÷0,6Mangan mg/l Mn 0,01÷0,03

TAB. 1

Parametry wody surowej

12 ECiZ 6/2015

TEMAT NUMERU: Woda i ścieki

Zakres kompletnej budowy stacji uzdatniania wody obejmował między innymi:

wykonanie układów ssawnych wodę po skra-placzach z  rurociągów Ø2000 na blokach energetycznych, budowę nowego żelbetowego zbiornika magazy-nowego wodę surową V=500 m3,budowę nowego budynku wstępnego uzdatniania wody, w którym umieszczono dwa reaktory Acti-flo®, cztery filtry ze złożem mieszanym (antracyt, piasek, żwir) oraz separator lamelowy, wykonano dwa zbiorniki podziemne (pod stacją) V=250 m3 wody przefiltrowanej/wstępnie przygo-towanej oraz zbiornik wód popłucznych, z którego odzyskiwane jest ~40% ścieków z płukań filtrów,modernizację stacji demineralizacji wody, w której dobudowaną trzecią linię demineralizacji oraz prze-budowano i wymieniono moduły UF i odwróconej osmozy, dodano desorber, dodatkowe dwa reaktory ze złożem dwujonitowym, zbiorniki neutralizacji ścieków,wykonano instalacje dozowania flokulantu, kwasu, koagulantu, wodorotlenku sodu,

stworzono system dla obu stacji umożliwiający sterowanie stacją, ale również przedstawiający problemy, takie jak niesprawne urządzenie czy przekroczone parametry.

Stacja po miesięcznym ruchu próbnym, który obejmował czynności sprawdzające, awarie i prawidło-wości uruchomień poszczególnych urządzeń, została uruchomiona i przekazana do eksploatacji w grudniu 2014. Podczas dotychczasowej pracy nie zaobserwowa-no żadnych odchyleń od deklarowanych parametrów.

Woda surowa pobierana jest częściowo bezpo-średnio z jeziora Gosławickiego, częściowo – z układu chłodzącego turbiny trafia do węzła Actiflo®, gdzie poddana jest procesowi koagulacji i  sedymentacji. Funkcją technologiczną układu Actiflo® jest redukcja zawiesiny, zawartości substancji organicznych oraz ob-niżenie barwy i obniżenie mętności uzdatnianej wody.

Proces Actiflo® składa się z dwóch ciągów tech-nologicznych, a te z kolei składają się z następujących głównych jednostek:

komory koagulacji z mieszadłem,komory dozowania z mieszadłem,komory dojrzewania z mieszadłem,osadnika ze zgarniaczem i z lamelowym modułem płytowym,układów recyrkulacji (pompa recyrkulacji, hydro-cyklon, itp.),układów dozowania koagulantu,układów dozowania mikropiasku,układów przygotowania i dozowania flokulantu.

Zasilanie Actiflo® znajduje się w dolnej części urzą-dzenia. W pierwszym etapie procesu koagulant oraz kwas dozowany jest do wody surowej przed wlotem do reaktora. Komora koagulacji jest wyposażona w mie-szadło celem zoptymalizowania procesu koagulacji wody surowej oraz wymieszania chemikaliów.

Woda z  chemikaliami (kwas i  koagulant) trafia z komory koagulacji do komory dozowania, tym razem górną częścią. Tutaj do wody dodawany/zawracany

RYS. 2

Rysunek ideowy Actiflo

RYS. 1

Schemat Ideowy wstępnego

uzdatniania wody ACTIFLOC

ECiZ 6/2015 13

zdjęcie numeruTEMAT NUMERU: Woda i ścieki

jest mikropiasek. Ziarenka piasku stanowią zarodki do tworzenia kłaczków w kolejnych etapach procesu.

Następie woda z zawiesiną mikropiasku i ze zde-stabilizowanymi koloidami górną częścią trafia do komory dojrzewania, gdzie dozowany jest flokulant dostarczony ze stacji wytwarzania flokulantu. Polimer łączy mikropiasek i zdestabilizowane koloidy w duże konglomeraty kłaczków o wysokiej gęstości. W celu zoptymalizowania procesu flokulacji i  łączenia się cząstek skoloidowanych z piaskiem, komora została wyposażona w mieszadło wolnoobrotowe.

W pełni uformowane i obciążone mikropiaskiem kłaczki trafiają do osadnika lamelowego – jest to ostatni etap procesu. Kłaczki zawiesin sedymentują i  osadzają się na dnie osadnika. Osadzone kłaczki zgarniane są w  sposób ciągły zgarniaczem do leja i następnie odprowadzane przez układ pomp.

Oczyszczona woda przepływa w kierunku z dołu do góry przez strefę lameli i  jest odbierana ponad

lamelami przez koryta odbiorcze w  taki sposób, aby zapewnić równomierne obciążenie lamel.

Jak wcześniej wspomniano, Actiflo® posiada układ recyrkulacji mikropiasku składający się z dwóch pomp, które odbierają mikropiasek wraz z kłaczkami zawiesin z  dna leja, następnie w  hydrocyklonie mikropiasek jest oddzielany od kłaczków zawiesin i wprowadza-ny ponownie do komory dozowania mikropiasku. W ten sposób mikropiasek krąży w układzie Actiflo®. Oddzielone w  hydrocyklonie zawiesiny są usuwane

z układu oczyszczania wód Actiflo® w postaci ścieków – uwodnionego osadu pokoagulacyjnego i przesłane do lamelowej Instalacji Odzysku Wody, gdzie odzyskiwane i zawracane do układu jest jeszcze pow. 90% wody.

Hydrocyklon jest urządzeniem hydraulicznym, bez elementów ruchomych. W trakcie procesu Actiflo® wy-stępuje niewielka utrata mikropiasku, gdyż sprawność hydrocyklonów w stosunku do oddzielania mikropiasku wynosi 99,9%.

Woda wstępnie uzdatniona w procesie ACTIFLO® przepływa grawitacyjnie do filtrów multimedialnych, których dno zaopatrzone jest w płaski system drenażo-wy. Dzięki płaskiemu systemowi drenażowemu o równej dystrybucji mediów płuczących zwiększono wysokość warstwy filtracyjnej (system nie wymaga zastosowania warstwy żwiru na dnie filtra). Zaprojektowana insta-lacja filtracji w Pątnowie składa się z czterech filtrów o wydajności 160 m3/h (4x50%Q) każdy. Filtry wyko-rzystują zjawisko mechanicznej separacji do usuwania cząstek koloidalnych, które przedostały się na filtry po procesie ACTIFLO®. Istnieje możliwość pracy wszyst-kich 4 filtrów jednocześnie, jak i pracy w systemie 2+2 (2 pracujące + 2 rezerwowe). Filtry wyposażone są w komorę rozdziału umożliwiającą przesył wody na dowolną parę filtrów.

Technologia Actiflo® oparta jest na szerokim, ponad 150-letnim doświadczeniu, jakie firma Veolia zdobyła w dziedzinie uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. W ponad 800 pracujących obiektach na świecie można spotkać instalacje technologiczne Actiflo® pracujące w różnych warunkach i zastosowaniach, a zadowolenie i uznanie eksploatatorów są potwierdzeniem skutecz-ności procesu.

Odnosząc się do skuteczności, w tab. 2 przedstawio-no podstawowe parametry pracy w dotychczasowym sezonie zimowym węzła wstępnego uzdatniania wody. Należy zaznaczyć, że stosowany mikropiasek kwarcowy czy to do Actiflo®, czy to w filtrach piaskowych nie ma jakiegokolwiek wpływu na zawartość krzemionki; co więcej w układzie obserwuje się spadek krzemionki jako wynik nieznacznego współstrącania z solami koagulanta.

Mętność [NTU] 5÷50 0,2÷1,3 po Actiflo®

średnio 0,5 po filtrachZawiesina [mg/l] 0,2÷25 0,02÷0,8OWO [mg/dm3] Średnio 5,7 średnio 3,1pH 7,2÷8,6 < 7,4Krzemionka [mg/l] średnio 15,7 średnio 15,3

Wydajność [m3/h] 2 x 320

TAB. 2

Parametry wody w Actiflo

w dotychczasowej pracy w sezonie

zimowym

FOT. 2

Odpływ z Actiflo

FOT. 1

Budynek Wstępnego Przygotowania Wody

„Finalnym produktem stacji uzdatniania wody jest woda demineralizowana

14 ECiZ 6/2015

TEMAT NUMERU: Woda i ścieki

W  podziemnym zbiorniku betonowym magazy-nowana jest woda przefiltrowana po stacji wstępnego przygotowania, skąd za pomocą układu pomp poda-wana jest na stację demineralizacji.

Pierwszym etapem demineralizowania jest układ ultrafiltracji. Instalacja ultrafiltracji składa się z  iden-tycznych linii, każda o wydajności ~100 m3/h. Filtracja w instalacji ultrafiltracji działa analogicznie do filtracji filtrów żwirowych, jednak ten proces odbywa się przy wykorzystaniu sita molekularnego o  średnicy porów 0,01-0,1 µm, przez które woda przepływa pod ciśnie-niem rzędu 1,5 bara. Na zakończeniu procesu ultrafil-tracyjnego otrzymujemy permeat o mętności <0,2 NTU.

Kolejnym etapem demineralizacji wody jest wy-sokociśnieniowy proces filtracji oraz odsalania wody – proces odwróconej osmozy. Podobnie jak w ultra-filtracji, mamy do czynienia z  trzema identycznymi liniami. Membrany filtracyjne stosowane do odsalania wody są materiałami o wysokim stopniu dokładności, wykonane z  kompozytu poliamidowego. Woda jest tłoczona przez membrany pod ciśnieniem 9-18 barów, wykorzystując przy tym zjawisko dyfuzji. Produktem procesu odwróconej osmozy jest woda o przewodno-ści do 4,8 µS/cm, przy czym, zanim została poddana procesowi, miała blisko 710 µS/cm.

Ostatnim elementem stacji demineralizacji wody, a zarazem ostatnim etapem produkcji, są desorbery oraz mieszane złoże jonitowe (tzw. mixbed). Desor-bery są urządzeniami wykorzystującymi nadmuch po-wietrza na rozdeszczoną wodę, co powoduje usunięcie dwutlenku węgla do poziomu ok. 2 mgCO

2/l. Złoża mieszane z żywicami jonowymiennymi mają zadanie wyeliminować z wody pozostałe kationy i aniony soli, w  tym krzemionkę oraz dwutlenek węgla. W  tym celu zaprojektowano i dostarczono zbiorniki stalowe wypełnione silnym kationitem i anionitem.

Finalnym produktem stacji uzdatniania wody jest woda demineralizowana wykorzystywana na

potrzeby produkcji pary zasilającej kotły i  turbiny Elektrowni Pątnów I i II. W tabeli 3 przedstawiono parametry wody wyprodukowanej w  stosunku do wody surowej (zasilającej):

RYS. 3

Ideowy schemat instalacji SUW DEMI w Elektrowni Pątnów II

FOT. 3

Actiflo z lokalnymi szafami sterowania

ECiZ 6/2015 15

TEMAT NUMERU: Woda i ścieki

* * *

Instalacja oparta o  zaawansowaną dociążoną mikropiaskiem koagulację Actiflo® wraz z  filtracją piaskową, ultrafiltracją oraz membranowym układem demineralizacji wody wraz z doczyszczaniem na desor-berze i mixbedach zapewniają wodę zdemineralizowa-ną o odpowiedniej jakości do procesów technicznych Elektrowni Pątnów I  i  II. Dzięki zaawansowanej instalacji wstępnego przygotowania wody już na

tym etapie uzyskuje się ponad 50% redukcję zanie-czyszczeń pochodzenia organicznego, tj. OWO oraz wysoką redukcję pozostałych parametrów, tj. mętność, zawiesina, żelazo, itd., co z pewnością przełoży się na długoletnią poprawną pracę układów membranowej ultrafiltracji i odwróconej osmozy.

W  celu zwiększenia bezpieczeństwa pracy stacji i zapewnienia ciągłych dostaw wody zdemineralizo-wanej, zaprojektowano dwie linie technologiczne wstępnego uzdatniania wody Actifloc 2x100% wraz z czterema filtrami (4x50%), a układ demineralizacji

Mętność [NTU] 5÷50 n/zZawiesina [mg/l] 0,2÷25 n/zOWO [mg/dm3] 5,7 0,06

Przewodność [µS/cm] 710 0,05Krzemionka SiO2 [mg/l] 23,9 0,005

Sód [mg/l] < 0,002

Miedź [mg/l] < 0,001

został zaprojektowany w systemie trzech niezależnych linii o wydajności 33% każda.

Mimo zasilania SUW trudną do uzdatniania wodą surową z jeziora Gosławskiego o wysokim stopniu eu-trofizacji, wysokiej zawartości związków organicznych i  znacznym zasoleniu, instalacja uzyskuje wysokie parametry jakościowe wody, zarówno wstępnie przy-gotowanej, jak i demineralizowanej, odpowiadające wymaganiom zasilania w  wodę DEMI dla kotłów parowych o parametrach nadkrytycznych.

Opisana instalacja została zaprojektowana i zreali-zowana przez Veolia Water Technologies, zaliczającą się do czołówki światowych firm dostarczających systemy oczyszczania ścieków, uzdatniania wody i przeróbki osa-dów ściekowych. Veolia oferuje innowacyjne rozwiąza-nia i usługi, dostosowane do potrzeb klientów. W Polsce firma zrealizowała m.in. instalację uzdatniania wody dla EC Zgierz, EC Elbląg, EC BYTOM, oczyszczalnię ścieków dla PCC Rokita, Anwil S.A., a w trakcie reali-zacji są oczyszczalnie ścieków z instalacji odsiarczania spalin dla Elektrowni Jaworzno, Rybnik, EC Gdańsk, EC Gdynia, EC Kraków, EC Wrocław i ORLEN Płock oraz oczyszczalnia ścieków przemysłowo deszczowych dla Enea Wytwarzanie sp. z o.o. Elektrownia Kozienice.

Fot. Veolia Water Technologies Sp. z o.o.

Veolia Water Technologies Sp. z o.o. Warszawa, Puławska 2, tel. 22 568 83 00Kraków, ul. Balicka 48, tel. 12 42 338 66Tychy, ul. Metalowa 3, tel. 32 32 84 865

www.veoliawaterst.pl

TAB. 3

Parametry wody w dla SUW DEMI

w Elektrowni Pątnów podczas

dotychczasowej pracy w sezonie zimowym

FOT. 4

Actifloc – odpływ z filtrów otwartych

FOT. 6

Instalacji do odwróconej osmozy (RO)

FOT. 7

Końcowe wymienniki jonitowe

FOT. 5

Instalacja ultrafiltracji ciśnieniowej – 3 linie

technologiczne

16 ECiZ 6/2015

TEMAT NUMERU: Woda i ścieki