Elena V. Veselovskaya – Dr.Sc. in Engineering sciences, Professor, Department "Thermal Power Stations and Heat Transfer Engineering"
Novocherkassk
Elena N. Voloshina – engineer of the center for collective use "Nanotechnology"
Novocherkassk
Sergey E. Lysenko – Department "Thermal Power Stations and Heat Transfer Engineering"
Novocherkassk
Объектом исследования являлись половолоконные ультрафильтрационные мембраны производства Doy Chemical, использованные при подготовке добавочной воды для Новочеркасской ГРЭС.
Опробована возможность применения метода рентгенофлуоресцентной спектрометрии для исследования состояния отработанных, не подлежащих регенерации, ультрафильтрационных мембран с целью выявления причин, приводящих к их необратимой деструкции. Исследования проводили с помощью рентгенофлуоресцентного энергодисперсионного спектрометра ARL Quant’X производства Thermo Scientific (USA).
В эксперименте были использованы тонкие срезы образцов половолоконных ультрафильтрационных мембран производства Doy Chemical, проработавших в производственных условиях более трех лет на исходной воде реки Дон.
Анализ полученных спектров образцов позволил предположить необратимое загрязнение мембран железобактериями. На основе выводов, сделанных при анализе рентгенофлуоресцентных спектров, разработан и опробован в производственных условиях один из вариантов оптимизации технологической схемы предочистки, позволяющий значительно увеличить срок службы ультрафильтрационных мембран, в том числе при значительном бактериальном загрязнении исходной воды. Производственные испытания модернизированной технологии проводились на Новочеркасской ГРЭС в течение 2016-2018 годов и показали значительное увеличение срока службы мембранных модулей. При этом качество фильтрата, производительность и перепады давления на каскадах ультрафильтрационных установок полностью соответствовали нормативным значениям даже в условиях снижения качества исходной речной воды.
Доказано, что проведение агрессивной регенерации ультрафильтрационных мембран, отработавших длительный срок в условиях исходной воды с повышенными значениями общего микробного числа и высокими значениями перманганатной окисляемости, не позволяет восстановить их исходное состояние. Основной причиной загрязнения ультрафильтрационных мембран в данном случае является железо, присутствующее в коллоидной и бактериальной формах в порах и на поверхности мембран. В условиях Новочеркасской ГРЭС помимо своевременных промывок и химических регенераций ультрафильтрационных мембран признана необходимость организации предварительной обработки исходной воды реагентами, обладающими пролонгированным бактерицидным действием.
The objects of the study were the Doy Chemical hollow-fiber ultrafiltration membranes which were use for preparation of make-up water for the Novocherkasskaya Regional Thermal Power Plant (RTPP).
We tried out a possibility of applying the X-ray fluorescence spectrometry to study the condition of the spent non-recoverable ultrafiltration membranes in order to identify the causes of their irreversible destruction. The ARL Quant’X X-ray fluorescence energy dispersive spectrometer of Thermo Scientific (USA) was used in the study.
Thin cuts of the Doy Chemical hollow-fiber ultrafiltration membranes were used in the experiments, which had worked for more than three years in the field conditions of the feed water of the Don River, Russia.
The analysis of the obtained samples spectra allowed us to assume that the membranes were irreversibly contaminated by iron bacteria. Basing on the conclusions made during the analysis of X-ray fluorescence spectra we developed and tested in field conditions one of the optimization variants for technological pretreatment scheme. This scheme enables a significant increase in the service life of ultrafiltration membranes, even when the feed water is heavily contaminated by bacteria. Field tests of the modernized technology were carried out at Novocherkasskaya RTPP during 2016-2018 and showed a significant increase in the service life of the membrane modules. At the same time, the quality of the filtrate, productivity and pressure drops at the cascades of ultrafiltration units fully corresponded to the normative values even in conditions of deteriorated quality of the feed river water.
It has been proved that aggressive regeneration of ultrafiltration membranes that have worked for a long time under the conditions of feed water having increased values of the total microbial number and high values of permanganate oxidation does not allow one to restore their initial state. In this case the main cause of ultrafiltration membranes contamination is iron, which is present in colloidal and bacterial forms in the pores and on the membranes surfaces. In the conditions of the Novocherkasskaya RTPP, in addition to timely flushing and chemical regeneration of ultrafiltration membranes, the necessity of organizing a preliminary treatment of the feed water with reagents having a prolonged bactericidal effect is accepted.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.