Zagospodarowanie schłodzonych i odsolonych wód termalnych w Podhalańskiej Sieci Ciepłowniczej

Woda obiegowa w instalacjach ciepłowniczych musi posiadać odpowiednie parametry fizykochemiczne, uzależnione od wymagań technicznych producentów urządzeń, przez które przepływa. Nie powinna powodować powstawania kamienia kotłowego, pienić się oraz korozyjnie oddziaływać na elementy instalacji. W pracy przedstawiono badania dotyczące oceny możliwości wykorzystania odpadowych wód termalnych w celu uzupełnienia ubytków wody sieciowej w największym polskim geotermalnym systemie ciepłowniczym zlokalizowanym w obrębie niecki podhalańskiej. Obszar ten cechuje się dużymi zasobami wód termalnych, a jednocześnie deficytem wód zwykłych. Odpadowe wody termalne ze względu na wykazywane parametry fizykochemiczne mogą być wykorzystane w systemie dopiero po uzdatnieniu. Podczas badań zagospodarowana i uzdatniana była jedynie część całkowitego strumienia wody geotermalnej (do 5 m³/h), odpowiadająca mniej więcej zapotrzebowaniu systemu ciepłowniczego na świeżą uzdatnioną wodę obiegową (ok. 550 m³/miesiąc). Ubytki wody sieciowej wynikają z nieszczelności sieci, prowadzenia remontów, modernizacji lub obsługi sieci. Oczyszczanie przeprowadzone zostało z wykorzystaniem procesów membranowych w zintegrowanym systemie złożonym z ultrafiltracji (UF) i dwóch niezależnych stopni odwróconej osmozy (RO-1 i RO-2) połączonych szeregowo. Uzdatnianie prowadzone było przy częściowym wykorzystaniu artezyjskiego ciśnienia złożowego, co pozwoliło zredukować moc pomp obiegowych eliminując zużycie energii o około 0,7–0,9 kW. Dzięki podwyższonej temperaturze wody uzdatnionej zredukowana została moc cieplna o około 30 kW oraz efektywniej prowadzone były procesy oczyszczania i odgazowania wody. Uzyskano redukcję: zawartości żelaza ze stężenia około 4 do 0,013 g/m³, twardości ogólnej z 13,5 val/m³ do <0,02 val/m³, zasadowości z 4,45 val/m³ do <0,01 val/m³, fosforanów z 0,03 do <0,006 g/m³, uzyskując spełnienie wymagań określonych w normach, co po korekcie pH i odgazowaniu pozwala wykorzystać uzdatnione wody geotermalne dla uzupełnienia ubytków wody sieciowej w systemie ciepłowniczym. Polska Norma PN-85/C-04601 nie specyfikuje wymagań w zakresie dopuszczalnego stężenia m.in. chlorków i siarczanów w wodzie obiegowej, a więc anionów wpływających na korozyjność wody, głównie wżerową. Jony te tworzą rozpuszczalne związki z metalami, utrudniając powstawanie i wytrącanie tlenków metali. Zastosowanie przedstawionej technologii membranowej w odsalaniu wód termalnych pozwoliło na uzyskanie wysokiego stopnia retencji. Wynosi on dla chlorków 97% po RO-1 i 99% po RO-2, natomiast dla siarczanów 99% już po RO-1.

Distribution water that circulates in heating installations must meet certain parameters depending on the technical requirements set by the manufacturers of the equipment through which it flows. It should not cause scaling of boilers, should not corrode parts of the installation and should not foam. This paper examines the proposition the used of geothermal water to replenish network water losses in the largest Polish geothermal heating system located within the Podhale Basin reservoir. The area in question has considerable geothermal water resources while at the same time exhibiting a fresh water deficit. Only part of the total volume of geothermal water (up to 5 m³/h) was used and treated; this is roughly equivalent to the district heating system demand for treated fresh distribution water (ca. 550 m³/month). The treatment uses membrane processes within the framework of a integrated arrangement including ultrafiltration (UF) and two independent reverse osmosis stages (RO-1 and RO-2) connected in series. Artesian pressure was used to a certain extent during the treatment, which makes it possible to reduce the power required for the distribution pump, decreasing electrical power consumption by ca. 0.7–0.9 kW. Thanks to the fact that the temperature of the water to be treated is higher than the public supply, the thermal capacity requirement was reduced (30 kW) and both water treatment and degassing processes are more efficient. Iron content was reduced from ca. 4 to 0.013 g/m³, total hardness was reduced from 13.5 eq/m³ to <0.02 eq/m³, alkalinity was reduced from 4.45 eq/m³ to <0.01 eq/m³ and phosphate content was reduced from 0.03 to <0.006 g/m³. Thus the requirements set forth in the standards have been met and the treated geothermal water can be used to replenish network water losses in the district heating system following pH adjustment and degassing. The PN-85/C-04601 Polish Standard does not specify any requirements concerning the admissible concentrations of, inter alia, chloride and sulphate ions, i.e. anions that affect water corrosivity, mostly pitting corrosivity. These ions form soluble compounds with metals and thereby inhibit the formation and precipitation of metal oxides. The use of the membrane technology discussed here in the desalination of geothermal waters, also made it possible to achieve high retention coefficients – 97% after RO-2 for chlorides and 99% for sulphates already after RO-1.