Elektrownie muszą posiadać stałe źródło wody, takie jak chociażby rzeki, jeziora, morza, studnie głębinowe czy tzw. układy odwodnienia kopalni. Rozmiar stosowanego przez elektrownie źródła wody w stosunku do ich realnego na nią zapotrzebowania determinuje rodzaj wykorzystywanego układu wody chłodzącej.

Układy wody chłodzącej dzielą się więc na obiegi otwarte, nazywane też przepływowymi, oraz obiegi zamknięte.

Działanie otwartych obiegów chłodzenia opiera się na pobieraniu wody bezpośrednio z pokaźnego zbiornika wodnego. Woda po przebyciu drogi przez skraplacze turbin powraca do swojego źródła (z powrotem do zbiornika), zawsze poniżej jego ujęcia. W skład takiego obiegu wchodzą: odpowiednie ujęcie wody razem z szeregiem urządzeń do jej oczyszczania (mechanicznego), rurociągi bądź kanały odpływowe oraz dopływowe, pompownia bądź szereg pomp indywidualnych.

W przypadku zamkniętych układów chłodzenia woda chłodząca porusza się w obiegu: od pompy przez skraplacz i urządzenie chłodzące do pompy. Tak więc ciepło przejmowane przez wodę w skraplaczu uchodzi bezpośrednio do atmosfery w urządzeniu chłodzącym. W takim obiegu ilość wykorzystywanej wody jest stała (odliczając deficyty wynikające z jej parowania).

Aby układ ten pracował prawidłowo, niezbędne jest odpowiednie schłodzenie wody w urządzeniu chłodzącym, gdyż przyrost temperatury wody w skraplaczu musi zawsze równoważyć się ze spadkiem temperatury wody w urządzeniu chłodzącym.

Jako urządzenia chłodzące wykorzystuje się powszechnie tzw. zbiorniki chłodzące, baseny lub stawy rozpryskowe, chłodnie kominowe oraz chłodnie wentylatorowe.

Istnieje wiele metod przygotowania wody do właściwego funkcjonowania w obiegu parowym elektrowni. Ogólnym celem takiego uzdatnia jest eliminacja znajdujących się w wykorzystywanej wodzie nierozpuszczalnych zawiesin, drobnoustrojów, związków organicznych oraz tzw. twardości węglanowej. Eliminację tę nazywa się uzdatnianiem wstępnym wody. Natomiast właściwa jej obróbka ma miejsce podczas procesów wymiany jonowej, które odbywają się w wymieniaczach jonowych.

Jonowymienne procesy uzdatniania polegają na częściowym lub całkowitym usunięciu danych jonów z wody wykorzystywanej w elektrowniach. Zbędne jony są wiązane przez jonit, który oprócz eliminacji niepożądanych jonów z roztworu wodnego – oddaje jony nieszkodliwe.

Jonity, nazywane wymieniaczami jonowymi to nierozpuszczalne w wodzie ciała stałe, które posiadają zdolność wymiany jonów. Jonity, które służą do wymiany jonów (kationów) w metalach oraz wodoru to kationity. Natomiast jonity wykorzystywane do wymiany anionów oraz grup wodorotlenowych to amonity.

Dzięki wykorzystaniu metod jonowymiennych można przeprowadzić procesy zmiękczenia wody, dekarbonizacji wody oraz usunąć całkowicie z roztworu wodnego wszystkie szkodliwe kationy.

Wodę wykorzystywaną w elektrowniach poddaje się demineralizacji, czyli procesowi usunięcia z niej wszelkich kationów i anionów, których obecność jest efektem soli rozpuszczonych w wodzie. Dzięki demineralizacji uzyskuje się wodę o bardzo wysokiej czystości, która idealnie nadaje się do pracy w kotłach.

Jedną z najpopularniejszych metod demineralizacji wody, obok wymiany jonowej i elektrodejonizacji, jest zastosowanie odwróconej osmozy.

Odwrócona osmoza to proces membranowy, który umożliwia oddzielenie zanieczyszczeń rozpuszczalnych i koloidalnych (0,1 - 0,001 μmum).

Samo zjawisko osmozy opiera się na transporcie rozpuszczalnika (wody) przez membranę półprzepuszczalną (membrana przepuszcza wodę, ale zatrzymuje sól). Dzięki zastosowaniu wysokiego ciśnienia zewnętrznego po stronie roztworu bardziej stężonego, woda zaczyna płynąć w kierunku odwrotnym do naturalnego (stąd nazwa proces odwróconej osmozy).

Aby proces ten przebiegał prawidłowo, należy zastosować pompę wysokociśnieniową, która w sposób nieprzerwany transportować będzie wodę do obudowy, gdzie zamontowana jest półprzepuszczalna membrana. W obudowie strumień dostarczanej wody dzielony jest na dwie ścieżki: permeat (o niskiej zawartości soli) oraz koncentrat (zatężone sole).

Warto pamiętać, że woda wykorzystywana do zasilania urządzenia do demineralizacji metodą odwróconej osmozy musi zostać odpowiednio przygotowana, należy usunąć z niej wszelkie zanieczyszczenia, które mogą zaburzyć pracę membran.

R11KXcYOFsFWD

Rys. 6.3. Schemat procesu

Istnieje wiele zróżnicowanych metod uzdatniania wody. Do najistotniejszych z nich należą:

• Metoda chemiczna

Metoda chemiczna opiera się na strącaniu nierozpuszczalnych osadów lub wiązaniu jonów wapnia i  magnezu w  nierozpuszczalne związki. W metodach chemicznych stosuje się najczęściej wapno, wapno i sodę, ług sodowy NaOH i sodę NaIndeks dolny 2₂COIndeks dolny 3₃ oraz fosforany NaIndeks dolny 3₃POIndeks dolny 4₄.

W zależności od użytego środka wyróżnia się kilka głównych metod chemicznych:

– dekarbonizację, czyli eliminację twardości węglanowej wody dzięki zastosowaniu wodorotlenku wapnia (II), który wykorzystywany jest w postaci wody lub mleka wapiennego;
– zmiękczanie wody metodą wapno‑soda, dzięki któremu eliminowana jest twardość węglanowa oraz niewęglanowa wody, a także COIndeks dolny 2₂. Proces ten zachodzi dzięki dodaniu do wody CaO i  NaIndeks dolny 2₂COIndeks dolny 3₃;
– zmiękczanie wody fosforanami, dzięki któremu eliminowana jest twardość węglanowa oraz niewęglanowa wody. Proces ten zachodzi dzięki zastosowaniu obojętnego fosforanu trójsodowego oraz kwaśnych fosforanów jedno- i dwusodowych;
– metoda wymiany jonowej, czyli zamiana zawartych w wodzie kationów na jony wodorowe;
– metoda membranowa‑nanofiltracja, czyli proces filtracji membranowej.

Metoda wyparkowa

Wyparkowa metoda uzdatniania wody to proces, w którym woda jest podgrzewana i następnie wyparowywana, aby usunąć zanieczyszczenia i substancje chemiczne, takie jak sole mineralne, metale ciężkie i bakterie.

Proces ten polega na podgrzaniu wody do temperatury wrzenia, a następnie przeprowadzeniu pary wodnej przez rurki lub kanały, gdzie para skrapla się i jest zbierana jako woda destylowana. W ten sposób pozbywamy się substancji rozpuszczonych w wodzie, takich jak sole mineralne, metale ciężkie, pestycydy, zanieczyszczenia organiczne i bakterie.

Wyparkowa metoda uzdatniania wody jest jednym z najskuteczniejszych sposobów usuwania zanieczyszczeń z wody, ale jest też kosztowna i wymaga dużo energii. Jest stosowana w przypadkach, gdy woda zawiera bardzo wysokie stężenia zanieczyszczeń lub jest zanieczyszczona trującymi substancjami chemicznymi.

Elektrodejonizacja

Proces ten polega na wykorzystaniu stałego pola elektrycznego. Za jego pomocą dochodzi do przemieszczania się jonizujących domieszek wody. Aniony (czyli ujemne cząsteczki) podążają w kierunku anody (elektrody dodatniej), natomiast kationy (dodatnie cząsteczki) w kierunku katody (elektrody ujemnej). Ruch jonów między anodą i katodą ograniczają membrany jonoselektywne, które dzięki odpowiedniemu usytuowaniu względem siebie wytwarzają prądy cieczy z wysoką zawartością jonów (koncentrat) oraz z niską zawartością jonów (diluat).

Dzięki elektrodejonizacji uzyskuje się wysoki stopień odsolenia wody oraz optymalną eliminację CO2 z jej składu.

Według rozróżnień hydrologicznych wyróżnia się wody opadowe, wody powierzchniowe oraz wody podziemne. Wszystkie one pozostają w stałej, obiegowej korelacji. Ich stan czystości oceniany jest na podstawie wielu wskaźników fizycznych oraz chemicznych oznaczanych laboratoryjnie.

Źródła zanieczyszczeń dzieli się na źródła punktowe (pochodzą z jednego miejsca), liniowe (występują wzdłuż pewnej linii) oraz obszarowe (dotyczą dużych obszarów).

Źródłami punktowymi są zazwyczaj zrzuty ścieków oraz różnorakie wycieki niebezpiecznych substancji ze zbiorników czy przewodów. Do źródeł liniowych zalicza się m.in. zanieczyszczenie pochodzące ze spalania paliw. Natomiast źródła obszarowe to m.in. wysypiska i składowiska śmieci, obszary rolnicze i leśne, gdzie używa się np. pestycydów oraz opady atmosferyczne w postaci kwaśnych deszczów.

Aby chronić wody opadowe, powierzchniowe oraz podziemne przed różnego rodzaju emisjami pochodzącymi m.in. z elektrowni i elektrociepłowni wykorzystuje się metody czynne oraz bierne.

Do czynnych metod ochrony wód należą przede wszystkim: wspomaganie naturalnych procesów oczyszczania (mechaniczne usuwanie i izolacja zanieczyszczeń), monitoring zagrożonych obszarów (rola prewencyjna), rekultywacja akwenów wodnych (np. przemywanie, aeracja, usuwanie osadów dennych, odłów ryb, usuwanie sestonu), usuwanie ognisk zanieczyszczeń, zabezpieczanie wysypisk i składowisk, a w przypadku wód podziemnych – rekultywacja (oczyszczanie biologiczne i chemiczne).

Do biernych metod ochrony wód należą przede wszystkim różnego rodzaju zakazy. Obecnie tworzone są specjalnie strefy ochronne, gdzie tego typu zakazy mają ograniczać różnorakie, niebezpieczne dla czystości wód, gospodarcze działania człowieka, np. zakaz używania nawozów, zakaz aktywności górniczej czy zakaz wykonywania odwiertów. Oprócz stref ochronnych stosuje się sieci obserwacyjno‑kontrolne.

Wróć do spisu treściD1EFjWdF6Wróć do spisu treści

Powrót do materiału głównegoDKe2NeVcXPowrót do materiału głównego