エネルギーおよび電力産業における水処理の応用

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1. 背景。

世界人口の増加により、淡水と電力の需要は過去数年に比べて大幅に増加します。水資源は不足の問題に直面しており、澄んだきれいな水は水力発電の鍵でもあります。ボイラー、冷却塔、タービンでは、システムの効率的で信頼性の高い動作を確保するために、純水が鍵となります。電力業界がクリーンエネルギーの生産に水に依存すると、ジレンマが生じます。

NEWater は、高度な逆浸透技術と専門知識を組み合わせて、より経済的で環境に優しく、よりクリーンな方法で水を保護およびリサイクルし、ますます相互接続される電子世界の電力需要を満たします。逆浸透技術の成熟度が増すにつれて、新しいソリューションが水の浄化、回収、再利用、および再生可能電力の生成方法を完全に変えました。

2. 逆浸透技術の基本原理。

浸透の物理的な説明は、溶液中の水が膜構造を通って低濃度側から高濃度側へ流れ、最終的に水の流れによって膜の両側の溶液濃度が等しくなるというものです。

逆浸透とは、一定の圧力をかけることで膜構造を通して水を高濃度側から低濃度側へ流し、特殊な膜構造により溶液中の塩分は通過させず、最終的に溶液中の塩分と水を分離するものです。

NEWaterは逆浸透水処理システムの開発に注力しています。ここでは、前処理、ボイラー給水、凝縮水精製システム、冷却塔ブローダウンなどの観点から、エネルギーおよび電力産業におけるその応用について紹介します。

3. NEWater逆浸透水処理の前処理システム。

逆浸透技術は、実際のプラントの運用において多くの技術設備のサポートを必要とします。現在、電力業界はこの技術サポートを受けており、電力業界の水処理プロセスを完了することができます。システムプロセス全体において、システムヒーターは水処理システムに対する加熱効果を維持します。一方では、逆浸透プロセスにおける水の出力を確保し、他方では、システム水温を一定に保ち、システムの正常な動作に役立ちます。

初期状態の水は、簡単な沈殿と濾過を経て前処理段階に入ります。前処理段階では、電力業界は主に、機械加速浄化装置や限外濾過システムなど、水質のさらなる深層濾過を実施します。

上記のプロセスでは、水中の懸濁物質、コロイド物質、微生物をろ過する目的を実現でき、限外ろ過装置のサポートにより、逆浸透システムに入る水質汚染指数（EDI）が5未満になるように、沈殿物などの深層ろ過を実現できます。

NEWater の逆浸透システムには、逆浸透システムのスケール付着を防止するためのセキュリティフィルター、逆浸透膜スタックなどの装置が装備されており、逆浸透システムの長期運用を保証します。

逆浸透入口の前には安全フィルターがあり、膜要素が傷ついたり詰まったりしないようにしていますが、前部前処理システムの合理的な設計とスムーズな操作は逆浸透にとって非常に重要です。しかし、電力業界における逆浸透応用事故の70%以上は前処理に関連しています。

NEWate 社が開発した逆浸透水処理の前処理システムは、この問題をうまく解決し、次のような的を絞ったソリューションと提案を提供します。

二らエアふフィルター ま素材ふフィルター: 地表水源の逆浸透淡水化システムの場合、2層フィルター材料フィルター（一般的には無煙炭と石英砂）は、汚水遮断能力が大きく、操作サイクルが長く、操作中のヘッド損失の増加が遅く、実際の適用効果が良好で、逆浸透入口水が要件を満たすことを保証します。
投与量: 水中の浮遊物質、コロイド、その他の不純物を除去するために、前処理でさまざまな凝集剤が添加されますが、水源の実際の状況に応じて盲目的に添加しないと、水質は改善されません。

逆に、試薬自体や試薬に含まれる不純物によって、逆浸透膜素子に有害な物質が水中に持ち込まれ、少なくとも膜部品の耐用年数が短くなり、一部の膜部品が同時に廃棄されることになります。同時に、薬剤間の相性も無視できません。

有効化 Ｃアルボン ふフィルター: 活性炭は、水中の有機物、残留塩素、膜成分に有害なその他の不純物を除去することができます。CA膜の場合、塩素耐性が強く、有機汚染耐性が低いため、Cl₂または、微生物を防ぐために前処理でNaOClを添加する必要があり、ろ過のために活性炭は通常添加されません。
安全ふフィルター: 安全フィルターの主な目的は、逆浸透入口水が膜モジュールを損傷しないようにすることです。操作モードに応じて、逆洗タイプと非逆洗タイプに分けられます。非逆洗フィルターエレメントは1回限りで、操作コストは高くなりますが、効果は良好です。

初期の電力業界では、安全フィルターのほとんどは逆洗式で、操作はより複雑です。前処理が不十分なため、逆洗を1日1回実施し、超音波洗浄を定期的に実施する必要があります。

ただし、複合膜では残留塩素は許容されません。安全フィルターは、システム内での細菌の繁殖や汚れの堆積の主な隠れた危険になります。したがって、フィルターエレメントの使用時間は長すぎず、より高いフィルター速度を選択できます。交換サイクルを減らし、正常に動作するように、l5t/(h,1Ti) フィルターエレメントフィルター面積を使用することをお勧めします。

これにより、毎回交換するフィルターエレメントの数が少なくなり、投資額が削減され、細菌の繁殖などの潜在的な危険を防ぐことができます。

4. NEWaterボイラー給水逆浸透浄化ユニット。

火力発電業界では、ボイラーと蒸気タービンが主な設備です。それらの動作を保証するために、ボイラー水の品質には厳しい要件があります。水中のミネラルやガスなどの不純物は、プロセスの効率を低下させ、蒸発した水を受け取る発電機を摩耗させ、露出した機器を腐食させます。したがって、ボイラー給水に使用する水が可能な限り純粋であることを保証することが非常に重要です。

NEWaterが開発したボイラー補給水逆浸透浄化装置は、水中の有害な不純物を効果的に除去し、ボイラー補給水の品質を向上させ、可能な限り純粋な水を得ることができます。また、発電システム全体のサービス効率と有効寿命を向上させることができます。ボイラー補給水の品質が悪いと、発電機ユニットの耐用年数とメンテナンスサイクルに悪影響を及ぼします。

給水処理システムのプロセスフロー：原水 → ヒーター → 浄化装置 → 浄水タンク → 浄水ポンプ → フィルター限外濾過装置 → 限外濾過水タンク → 限外濾過出口ブースターポンプ → セキュリティフィルター → 高圧ポンプ → 逆浸透 → 脱炭酸装置 → 陽イオン交換装置 → 陰イオン交換装置 → 混合イオン交換装置 → 脱塩水タンク → 脱塩水ポンプ → 主発電所。

5. 凝縮水研磨システム。

高純度の水は大量の熱を吸収するため、発電機から熱を取り除き、発電機に熱を運ぶのに役立ちます。多くの種類のモーターと発電機は、動作中に大量の熱を発生します。熱が多すぎると、内部から外部まで破壊されます。

ボイラーが水を加熱すると、大量の凝縮水が発生します。蒸発した水を十分に利用するために、凝縮水レシーバー（凝縮水タンク）を使用してそれを捕らえ、ボイラー室に送り返して再利用します。凝縮水研磨システムは、電力、エネルギー、および化学薬品のコストを節約するための効果的な水処理戦略として使用されます。このプロセスにより、ボイラー機器の耐用年数が延長され、パフォーマンスが向上します。

6. 冷却塔ブローダウン逆浸透水処理装置。

電力業界における冷却塔の機能は、冷却水の熱を塔内の空気と交換し、冷却水の熱を空気に伝達して大気中に拡散させ、さらに冷却水の温度を下げることです。

現在、冷却塔には大量の汚水が排出されており、その量は400トン/時近くに達し、環境への負担が大きく、資源の浪費も深刻です。排出される汚水の水質は硬く、浮遊物質が多く含まれており、不適切な処理で排出されると、周囲の環境や地下水に大きな悪影響を及ぼします。そのため、冷却塔汚水の後処理と排出は、電力業界では重要な作業となっています。

逆浸透システムの冷却塔からの下水処理のプロセスフローは次のとおりです。

NEWater社が提供する限外濾過・逆浸透淡水化処理システムにより生成された脱塩水は、凝縮器に戻され、循環給水としてリサイクルされます。

この二重膜方式による廃水再利用プロセスは、汚染問題を解決し、腐食を減らし、排出水を浄化するだけでなく、この節水プロジェクトのエンジニアリング投資は2〜3年以内に回収されると予想されており、経済的、環境的、社会的に大きな利益を生み出します。

具体的には次の点に反映されます。

冷却塔の循環水の供給水量を削減し、現在の供給水量は約70t/hです。
水道コストが節約され、冷却塔の循環汚水量も約70t/hに減少しました。
環境保護の負担を軽減し、資源を節約し、循環比を2倍から3.5倍に増加します（限外濾過と逆浸透処理後のきれいな脱塩水を補充するため）。
水利用率を向上させ、運用コストを削減します。

NEWaterは、エネルギー・電力業界向けに、高度な逆浸透膜および工業用水処理ソリューションを提供し続けています。前処理、ボイラー給水、コンデンセート研磨、冷却塔ブローダウンシステムなど、当社のエンジニアは、効率向上と運用コスト削減を実現するカスタマイズされたソリューションを提供します。

現代の発電施設では、信頼性の高い水処理と安定した電子インフラが密接に連携して機能しています。スイッチング電源ユニットは中断のない運転を保証し、清潔で安定した水質は機器の性能と寿命を守ります。これらを組み合わせることで、より持続可能で効率的な発電環境の構築に貢献します。