Nanosuodatuksen käyttö voimalaitoksen lisäveden valmistuksessa

Työssä selvitettiin nanosuodatuksen soveltuvuutta ja kannattavuutta voimalaitoksen lisäveden valmistuksessa. Kirjallisuusselvityksen ja nanosuodatuskokeiden tavoitteena oli arvioida nanosuodatukseen perustuvien lisäveden valmistusprosessien toiminnallista ja taloudellista kilpailukykyä perinteisiin prosesseihin verrattuna. Voimalaitoksen lisävedellä tarkoitetaan vesi-höyrykiertoon syötettävää vettä, joka korvaa kierrossa menetetyn veden. Nykyisin se valmistetaan vesijohto- tai pintavedestä käänteisosmoosiin ja ioninvaihtoon perustuvilla menetelmillä. Nanosuodatus on käänteisosmoosin tapaan kalvotekniikkaan perustuva erotusprosessi. Kaikki kalvot poistivat orgaanisen aineksen tehokkaasti (>90 %). Suolaretentioissa oli suuria eroja kalvojen välillä, vaikka kalvotoimittajien ilmoittamat retentiot olivat samaa tasoa. NF90-kalvo tuotti puhtainta permeaattia. Kahden kalvon (NF90 ja ESNA1-LF2) kohdalla havaittiin vuon alenemista, kun vuo oli kokeiden alussa noin 30 ja 40 L/m2/h. Likaantumisen merkkejä ei havaittu minkään kalvon kohdalla, kun vuoarvo oli maltillinen (n. 20 L/m2/h). Raakaveden vaikutus NF90-permeaatin laatuun oli vähäinen. Muilla kalvoilla raakaveden vaikutus permeaatin laatuun oli merkittävä. Investointi- ja käyttökustannusten perusteella nanosuodatukseen perustuvat lisäveden valmistusprosessit ovat kilpailukykyisiä nykyisiin lisäveden valmistusprosesseihin verrattuna. Pintavettä raakavetenä käyttävät nanosuodatusprosessit maksavat itsensä takaisin 3–5 vuodessa vesijohtovettä raakavetenä käyttävään käänteisosmoosiprosessiin verrattuna.

In this study, the feasibility of nanofiltration in power plant make-up water production was examined. The purpose of the literature survey and the filtration experiments was to evaluate the operational and the economic competitiveness of nanofiltration compared to the present make-up water production processes. The power-plant make-up water is the water that is fed to the water-steam cycle to replace the lost water of the cycle. It is now produced by methods that are based on reverse osmosis and ion exchange. Nanofiltration is a same kind of membrane based separation process as reverse osmosis. All tested nanofiltration membranes rejected organic substances effectively (>90 %). There were significant differences in salt retentions between the membranes, although the salt retentions provided by the membrane manufacturers were nearly same. The NF90 membrane produced the highest quality permeate. In case of two membranes (NF90 and ESNA1-LF2), slight flux decline was detected when fluxes were about 30 or 40 L/m2/h in the beginning of the experiment. Signs of fouling were not noticed, when fluxes were low in the beginning of the experiments (about 20 L/m2/h). The influence of raw water was minimal to the NF90 permeate quality. The influence of raw water was significant to the quality of the Desal HL and TFC-SR100 permeates. The investment and operational cost calculation shows that the nanofiltration based make-up water production processes are feasible compared to the present processes. The payback period of the nanofiltration based process that use surface water as its raw water is 3–5 years compared to the reverse osmosis process that use water of a water distribution system as its raw water.