Bezodpadowa utylizacja zasolonych wód kopalnianych

(1)

ZESZYTY NAUKOWE PO LITECH NIKI ŚLĄ SKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 125

1995 N r kol. 1280

J a n u s z SIKORA

G liw icka Spółka Węglowa S.A.

J a n u s z PINIOŻYŃSKI

Biuro Projektów E nergotechnika, Knurów

BEZODPADOWA UTYLIZACJA ZASOLONYCH WÓD KOPALNIANYCH

S tr esz c z en ie . Rozwój głębinowego górnictw a węglowego, preferow a

n y w Polsce w ubiegłych lata ch bardziej z pobudek politycznych i socjal

nych, niż wynikałoby to z wyliczeń ekonomicznych, spowodował bardzo poważny problem biorący się z wypom powywania n a powierzchnię du żej ilości zasolonych wód kopalnianych. Z rzut tych wód do W isły i Odry stanow i duże zagrożenie dla życia biologicznego tych rzek, ja k również wywołuje wielkie s tra ty z powodu korozji oraz zwiększa deficyt wody pitnej i przemysłowej w całym kraju. A rtykuł stanow i rap o rt opisujący duże przedsięwzięcie ekologiczne będące w końcowej fazie realizacji, któ re eliminuje częściowo to zagrożenie.

DESALINATION PLANT AT DRBIENSK O MINE: MINE DRAINAGE TREATM ENT FOR ZERO DISCHARGE

Sum m ary. Developm ent of deep coal m ining, prefered in Poland some years ago, basing more on political and social th a n economical reasons, has created very serious saline w a te r problem. D um ping these w aters into V istula and O dra rivers th e re is a d isaster for th eir biocenosis, causes g rea t economical losses due to corrosion and in ten sifies drinking and in d u stria l w ater deficit in whole country. This is a rep o rt on a large environm ental project n earin g completion th a t prom ises to elim inate th is destructive effluent.

ABFALLFREIE VERWERTUNG VON SALZHÄALTIGEN K OHLENGRUBEW ASSER

Z u sa m m en fassu n g . Die E ntw icklung des tiefen Kohlenbergbau w ar in den letzten J a h re n in Polen m eh r aus politischen u nd sozialen als ökonomischen G ründen h erausgefö rd ert, u n d so e n tsta n d ein großes Problem der N otw endigkeit des H erau sp um pen a u f die E rde von

(2)

270 Janusz Sikora, Janusz Piniożyński

großen M engen des hochsalzhältigen W assers. Abw urf des Wassers in die O rder und W eisse gefährdet ein biologisches Leben im Fluß, und m acht w eiter V erluste durch die Korrosion u n d vergrößert der Mangel and T in k - und Indu striew asser. V eröffentlichung stellt ein Bericht dar, der eine größere ökologische U n terneh m un g beschreibt, die in der letzten P hase der V erw irklichung ist u n d m inim alisiert diese G efährdung.

WPROWADZENIE

Z polskich kopalń węgla kam iennego i b runatnego odprowadzane są wody dołowe w ilości przekraczającej 3,5 m in m3 n a dobę. Zawartość soli w tych wodach w aha się w granicach od 0,6 do 120 g/l. Około 60% wód dołowych m ożna wykorzystać w gospodarce kom unalnej, rolnictw ie oraz przemyśle, Resztę około m iliona m 3 dziennie stanow ią wody słone, odprowadzane bezpo

średnio do rzek.

N ajw iększa ilość słonych wód dołowych wypompowywana je st z 18 kopalń, umiejscowionych na terenie Górnośląskiego O kręgu Przemysłowego, w gór

nym biegu naszych głównych rzek W isły i Odry. Ponad cztery miliony Mg soli tra fia corocznie do Wisły, nato m iast ok. m ilion Mg do Odry. Większość na

szych ujęć wodnych korzysta z zasobów wód powierzchniowych, a prawie połowa gospodarczo pozyskiwanych wód czerpana je s t z tych dwóch rzek.

Zasolenie wody w tych rzekach u tru d n ia ekonomiczne wykorzystanie ich zasobów wodnych na długości ok. 400 km ich biegu i je s t szkodliwe dla flory oraz fauny, ja k również wywołuje znaczną korozję sieci urządzeń hydrotechni

cznych. W prow adzanie słonych wód dołowych do rzek pogłębia jeszcze i tak poważny deficyt wody pitnej w Polsce.

W 1994 r. tylko kopalnie Gliwickiej Spółki Węglowej SA zrzuciły do rzek ogółem 9463 tys. m 3 wód zasolonych zaw ierających ok. 116 tys. Mg soli.

Z ty tu łu odprowadzenia takiej ilości soli do wód powierzchniowych w 1994 r., zgodnie z obowiązującą u staw ą „Prawo wodne” oraz Rozporządzeniem Rady M inistrów z 27. 12. 1993 r. w spraw ie opłat za szczególne korzystanie z wód i urządzeń wodnych, kopalnie GSW SA zobowiązane są zapłacić na rzecz W ydziału Ekologii U rzędu Wojewódzkiego w Katowicach opłatę w wysokości 217,1 m ld (starych) zł.

U stalone u staw ą staw ki za 1 kg odprowadzanych chlorków i siarczanów wynoszą:

w 1994 r. — 1 800 zł (starych) w 1995 r. - 0,22 zł (nowych).

Płatności te powodują poważny w zrost kosztów wydobycia węgla.

Jednym ze sposobów uniknięcia tych obciążeń finansowych je s t utylizacja wód słonych w Zakładach O dsalania Wód Dołowych.

(3)

B e zo d p a d o w a utylizacja zasolonych w ód kopalnianych 271

ROZWIĄZANIE PROBLEMU WÓD SŁONYCH W KWK DĘBIEŃSKO Od 1975 roku przy KWK Dębieńsko działa wg procesu opracowanego przez naukowców z Głównego In sty tu tu G órnictw a in stalacja odsalania produkują

ca ok. 120 Mg soli w ciągu doby. Efektem jej pracy je s t unieszkodliwienie, w sam ym tylko 1994 r., 708 tys. m3 wód silnie zasolonych o zasoleniu ok. 100 g/l i produkcja 36 565 Mg soli NaCl wysokiej jakości oraz ok. 30 tys. m3 kondensatu.

W 1994 r. uruchomiono część term iczną nowo wybudowanej instalacji odsa

lan ia, elim inując zrzut silnie zasolonych wód z Kopalni Budryk do rzeki Bieraw ki.

Obecnie trw a rozruch technologiczny instalacji w stępnego u zd atn ian ia wód m iernie zasolonych oraz odwróconej osmozy. Całkowite oddanie do użytku zak ład u o d salan ia planow ane je s t do końca 1995 r.

Za pom ocą instalacji odwróconej osmozy, dwóch w yparek i k rystalizato ra ilość odprowadzanych do rzek soli zostanie zm niejszona o ok. 330 Mg dzien

nie. Z akład te n docelowo przetw arzać będzie ponad 14 tys. m 3 na dobę wód dołowych o zasoleniu w ahającym się od 8 do 115 g/l.

Dobowa produkcja zakładu wyniesie ponad 9 tys. m 3 wody pitnej, 4 tys. m 3 k o n d e n satu , prawie 300 Mg soli kuchennej (> 99,8% NaCl) dla celów spożyw

czych i przem ysłu chemicznego oraz około 30 Mg gipsu odpadowego.

Z akład te n zutylizowal w 1994 r. 285 tys. m 3 wód słonych z kopalni Budryk produkując 7470 Mg soli. W pierwszym k w a rta le 1995 r. wielkości te wyniosły odpowiednio: 234 tys. m 3 wód słonych przy produkcji 9 950 Mg soli wysokiej jakości, w pełni zbywalnej n a rynk ach krajow ych i zagranicznych.

A n aliza ekonomiczna wstępnej fazy eksploatacji instalacji odsalania dowo

dzi, że techniczny koszt w ytw arzania pom niejszony o wpływy uzyskiw ane ze sprzedaży soli je s t niższy niż wielkość opłaty, k tó rą kopalnie m usiałyby odpro

wadzić z ty tu łu zrzutu słonej wody do rzeki. W ynika z tego, że budowa in sta la c ji odsalania w przypadku tych kopalń spowodowała, oprócz efektu ekologicznego, obniżenie kosztu wydobycia węgla.

Nowy zakład odsalania zaprojektow any został przez Biuro Projektów E n er

getycznych i Ochrony Środowiska „E nergotechnika”, w oparciu o technologię a m e ry k ań sk ą i szwedzką. Budowa rozpoczęła się w 1989 roku, natom iast obecnie prowadzony je s t rozruch instalacji technologicznej.

Inw estycja finansow ana je s t ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środow iska i Gospodarki Wodnej, dotacji budżetowej oraz środków własnych GSW SA.

O PIS PROCESU TECHNOLOGICZNEGO NO W EJ INSTALACJI

Uproszczony bilans materiałowy procesu odsalania przedstawiono na rys. 1.

Proces technologiczny składa się z pięciu omówionych poniżej etapów utylizacji:

(4)

1870 m-yd

INSTALACJA R C C

' DESTYLAT,

■ / / / / / / / / 4390 m / / d

-ŁUGI

■ NaCl 276 M g/d

INSTALACJA TERMICZNEGO ZATEZANIA I KRYSTALIZACJI CHLORKU SODU

Rys. 1. Bilans masowy procesu odsalania Fig. 1. M aterial balance of desalination proces KWK B U D R Y K

(5)

B e z o d p a d o w a utylizacja zasolonych w ód kopalnianych 273

W stę p n e u z d a tn ia n ie w o d y

Proces wstępnego u z d a tn ian ia wód m iernie zasolonych w raz z odwróconą osm ozą (RO) opracowany został przez szwedzkie biuro inżynierskie VBB Viak ze Sztokholm u.

In sta la c ja przygotowania wód dla potrzeb procesu odwróconej osmozy znaj

duje się obecnie w rozruchu technologicznym. Proces u zd a tn ian ia obejmuje n a stę p u jąc e operacje:

- dezynfekcję (chlorowanie),

- koagulację, za pomocą siarczan u glinu wspom aganego polielektrolitem , - sedym entację osadów,

- filtrację w filtrach podwójnych piaskowo antracytow ych i w filtrach z w ęglem aktywnym,

- zagęszczanie szlamów i ich odprow adzanie n a składowisko odpadów.

O d w r ó c o n a osm oza

W oda w stępnie u zd atn io n a będzie poddana dwustopniowej m ikrofiltracji w 50 pm filtrach z siatk am i stalowym i, podlegających okresowem u czyszczeniu oraz w 5 pm filtrach z w kładam i w ym iennym i. N astępn ie wody dołowe będą z atę ż an e do 70 - 80g/l, przy pomocy ponad 500 szt. spiralnie zwiniętych m em b ran , umiejscowionych w rurow ych naczyniach ciśnieniowych. Ciśnienie osm otyczne wynosi 6 + 7 MPa. M em brany będą okresowo czyszczone przy użyciu przygotowywanego w pomocniczych zbiornikach roztworu. Woda odso- lona po m em branach RO (perm eat), po desorpcji C 0 2, chlorowaniu i wapno

w a n iu będzie kierow ana do sieci wody pitnej.

In sta la c ja wstępnego u z d a tn ian ia wód m iernie zasolonych i odwróconej osmozy zostanie uruchom iona w bieżącym roku.

Z a tę ż a n ie ter m ic z n e w w y p a rk a ch

Do czasu ukończenia rozruchu instalacji odwróconej osmozy do dwóch p ra cujących równolegle w yparek (rys. 2) doprowadzone są bezpośrednio wody dołowe z kopalni B udryk o m niejszym, niż założono w projekcie zasoleniu.

Ł ączna zaw artość soli rozpuszczonych (TDS) w zasilaniu wynosi ok. 60 g/l. Po ukończeniu instalacji w stępnego oczyszczania i odwróconej osmozy wartość TDS w zrośnie do ok. 90 g/l. W yparki, zaprojektow ane przez am erykańską firm ę Resources C onservation Com pany z S eattle (RCC), wyposażone są w w ym ienniki ciepła z cienkościennym i pionowo usytuow anym i ru ra m i ty tano wym i, w których opadająca w postaci cienkiego film u solanka, podgrzew ana przez sprężone kom presorem opary, podlega procesowi odparow ania.

Proces te n zapew nia pełne w ykorzystanie ciepła kondensacji oparów oraz prow adzony je s t przy bardzo wysokim w spółczynniku w ym iany ciepła.

(6)

Dysze za wirowy wujqce

I ’ompn re c y r k u l a c y j n a Rys. 2. Schem at instalacji wyparkowej

2. D ia g ra m o f e v a p o ra t o r sy ste m

Sprężarka oparów Pompa

kondensatu Solanka

zasilająca

Kondensat ■<—

Odgazowywacz Wymiennik ciepta

ha-a

JanuszSikora,JanuszPiniożynski

(7)

B ezodpadow a u tylizacja zasolonych w ód kopalnianych 275

Zastosowanie odpowiedniego system u hydrocyklonów zapew nia utrzym a

nie wym aganej koncentracji zarodników k rystalizacji siarczanu w apnia, co zabezpiecza ru ry w ym iennika ciepła przed zarastan iem . Solanka zasilająca w y p ark i nie wym aga specjalnego oczyszczania.

Produktem tego procesu je s t kondensat, k tó ry po przejściu przez płytowe w ym ienniki ciepła, w raz z kondensatem z k ry sta liz ato ra w ykorzystany je s t do z a sila n ia kotłów parowych oraz zakładów przeróbki m echanicznej kopalń D ębieńsko i Budryk.

K ry sta liza cja

W stepnie zatężona solanka, o stężeniu soli rozpuszczonych w granicach 250

— 290 g/l przepom powywana je s t poprzez lam elowy sep arato r siarczanu w a

p n ia do układu k ry stalizato ra. W celu u trzy m an ia neutralnego pH dodawany je s t autom atycznie ług sodowy. Przy pojaw ieniu się piany dodawany jest śro dek przeciwpieniący. Około 60% solanki dopływa do k ry stalizato ra poprzez bezprzeponowy parow y podgrzewacz w stępny. R eszta kierow ana je s t poprzez nieco ją wychładzający zbiornik buforowy do omówionej dalej strefy przem y

w a n ia soli.

K rystalizator, zaprojektow any również przez RCC (rys. 3), wyposażony jest w dw a klasyczne płaszczowo rurow e w ym ienniki ciepła z ru ra m i wykonanym i ze sto p u ty tanu . Solanka p rzetłaczan a je s t przez w ym ienniki za pomocą pomp recyrkulacyjnych. W ym ienniki um ieszczone są poniżej poziomu cieczy w wy

parce. N adciśnienie hydrostatyczne, przy niew ielkim przegrzaniu solanki, uniem ożliw ia jej w rzenie w w ym ienniku i zabezpiecza przed tw orzeniem się n aro stó w soli w ew nątrz ru r. K rążąca solanka w prow adzana je s t do k ry sta liz a to ra stycznie, w ytw arzając w ir w rząpiu.

P a r a powstająca podczas w rzenia przegrzanej solanki w rząpiu w yparki grom adzi się ponad cieczą i poprzez podwójny łapacz kropel zasysana jest przez sprężarkę.

P a r a o tem peraturze podniesionej poprzez sprężanie powyżej tem p eratu ry w rzen ia solanki podobnie ja k w wyparce kierow ana je s t w przestrzeń między- ru ro w ą w ym iennika, gdzie kondensując oddaje ciepło recyrkulującej solance.

K on densat z k ry stalizato ra łączony je s t z kondensatem z w yparek i po przej

ściu przez wym ienniki płytowe stanow i jed en z produktów użytecznych in sta lacji.

W sk utek odprowadzania p ary wodnej w solance w ytrącają się kryształki soli, a także siarczanu w apnia. O padają one n a dół k ry stalizato ra do strefy przem yw ania, ukształtow anej jako cylinder o stosunkowo małej średnicy.

S tru m ie ń świeżej solanki, wprow adzanej od dołu strefy, unosi drobne kry sz ta łk i gipsu, a tak że niew ym iarow e k ry ształk i soli z powrotem do w nętrza rzą p ia. Umożliwia on także rozpuszczanie opadających n a dno kryształów przerośniętych.

(8)

Solanka zatężona

Podgrzewacz wstępny

Przestrzeń parowa

— P taszcz k ry s ta liz a to ra

Podgrzewacz — solanki

Odpowietrzenie Kondensat Pompa re c y rk u la c y jn a Odprowadzenie ■<-

NaCl

Sprężarka oparów

Łapacz kropel

-^►Ługi pokrystalizacyjne K la syfika to r kryształów

Przemywanie solanka z a s ila ją c ą

Rys. 3. Schem at krystalizatora w edług projektu RCC

Fig-. 3. D ia g ra m o f cry stalliz er, d e sig n ed by RCC

276JanuszSikora,JanuszPiniożyński

(9)

B e zodpadow a utylizacja zasolonych w ód kopalnianych 277

Ze środka strefy przem yw ania stru m ie ń solanki z zaw iesiną kryształów soli o jednorodnych w ym iarach kierow any je s t do równolegle pracujących wiró

wek. Po wysuszeniu w fluidalnej suszarko-chłodziarce otrzym yw ana je s t sól o czystości wyższej niż 99,8% NaCl, sp rzed aw ana jako sól ja d a ln a lub jako surow iec chemiczny. K ryształy gipsu w raz z innym i zanieczyszczeniami u su w ane s ą wspólnie w formie ługów pokrystalizacyjnych.

U ty liz a c ja łu g ó w p o k r y sta liz a c y jn y c h

P rzez najbliższy okres, do czasu u ruchom ienia in stalacji utylizacji ługi pokrystalizacyjne będą m agazynow ane w zbiorniku kopalnianym . Technolo

gia utylizacji ługów opracow ana została przez specjalistów z Głównego In sty t u tu Górnictwa. In stalacja pilotowa pracuje w D ębieńsku od 1987 roku. P la

n u je się uruchom ienie instalacji utylizującej ługi ze starej i nowej instalacji o d salan ia wód kopalnianych w ciągu dwóch lat. Rozw ażana je s t również możliwość innych rozw iązań problem u u su w an ia ługów np. poprzez zatłacza

nie pod ziemię.

Proces utylizacji ługów w in stalacji pilotowej obejmuje następujące etapy:

— w ydzielanie i odw adnianie siarczan u w apnia,

— term iczne zatężanie solanki i k ry stalizacja chlorku sodu,

— adsorpcja i desorpcja jodu i bromu,

- ostateczne term iczne zatężanie i k ry stalizacja chlorku sodu, - krystalizacja k a rn a litu ,

- term iczne zagęszczanie i k rystalizacja chlorku m agnezu.

Produkcja poszczególnych składników odzyskiwanych w instalacji utylizacji ługów pokrystalizacyjnych kształtować się będzie na następującym poziomie:

K ondensat 60 m 3/dobę NaCl 30 Mg/dobę K a rn a lit 4600 Mg/rok MgCl2 4800 Mg/rok Jo d i brom 120 Mg/rok

C z y s z c z e n ie i m a te r ia ły k o n str u k c y jn e

W krystalizato rze tw orzą się dość intensyw nie n a ro sty soli. Konieczne jest jego okresowe, nie rzadsze niż comiesięczne, mycie przy użyciu specjalnie zainstalow anych zbiorników, pomp i u k ład u rurociągów. W yparki m uszą być co najm niej raz n a rok czyszczone m echanicznie lub ew entualnie chemicznie.

P rzetw arzanie gorącej, stężonej solanki wywołuje silne zagrożenie korozyj

ne i erozyjne. W instalacji zostały użyte m ateriały najwyższej jakości: stopy ty ta n u klasy 12 i 2 n a ru ry i płyty wym ienników ciepła, wysokomolibdenowa s ta l nierdzew na 254 SMO i AL6XN n a rurociągi, korpusy w yparek i krystalizato ra, żywice epoksydowe lub poliestrow e w zm acniane włóknem szklanym (GRE, GRP) n a rurociągi solanki, polietylen i PCV n a niskociśnieniowe prze

wody wody czystej i solanki za odwróconą osmozą. Zbiorniki i filtry w system ie

(10)

wstępnego przygotow ania wody zostały w ykonane ze specjalnego betonu po

krytego w arstw ą żywic epoksydowych.

Z u ży cie e n e r g ii

Przew idyw ane zużycie energii w in stalacji odwróconej osmozy, obejmujące głównie napęd wysokociśnieniowych pomp, wynosi ok. 4,5 kW h/m3 doprowa

dzonej m iernie zasolonej wody dołowej. Zużycie energii w system ie przygoto

w ania wody je s t nieznaczne nie przekracza 0,4 kW h/m 3 solanki zasilającej.

Całkowite zużycie energii w instalacji term icznej, obejmującej wyparki, krystalizato r i utylizację ługów, nie powinno przekroczyć 45 kWh/m3 utylizowanej solanki. Zasadnicza część tej energii zużywana jest do napędu sprężarek pary.

STEROWANIE PROCESEM

Zarówno in stalacja wstępnego u z d a tn ian ia i odwróconej osmozy, jak rów

nież jej część term iczna sterow ana je s t w pełni autom atycznie za pomocą sterowników program ow alnych (PLC) firm y Allen Bradley. Elem enty wyko

nawcze autom atyki (siłowniki) napędzane są powietrzem sprężonym. Do ko

m unikacji pomiędzy operatoram i a PLC służą cztery stacje graficzne wyposa

żone w przemysłowe kom putery IBM.

Sterow anie kom puterow e zapew nia ciągłe utrzym anie właściwych parame

trów procesu, łatw e w prow adzanie w szelkich wym aganych zm ian oraz ograni

cza do m inim um obsługę.

EKONOMIKA INSTALACJI

W artość kosztorysowa I etap u budowy obejmującego w stępne uzdatnianie, RO oraz instalację term icznego odparow ania wynosi około 680 mld (sta

rych) zł. E tap II zadania, n a k tóry składa się budowa instalacji utylizacji ługów pokrystalizacyjnych oraz m odernizacja gospodarki energetycznej pole

gająca n a zabudowie kotła fluidalnego o mocy 40 MWt, kalkulow any jest na około 500 mld (starych) zł.

Uwzględniając po stronie przychodów w artość użytecznych produktów wy

tw arzanych przez instalację: soli, wody pitnej, k on den satu i chemikaliów produkowanych w procesie utylizacji ługów, a także wysokość k a r płaconych dotychczas przez kopalnie za zrzuty wód, n ato m iast po stronie wydatków:

techniczny koszt w y tw arzania oraz am ortyzację, m ożna stwierdzić, że okres zw rotu nakładów inwestycyjnych wynosi mniej niż 10 lat. J a k n a inwestycję ekologiczną je s t to bardzo dobry wynik. Obliczeń tych dokonano przy założe

niu pełnej zbywalności produktów, a w szczególności soli. Pierw sze doświad

(11)

B ezodpadow a u tylizacja zasolonych w ód kopalnianych 279

czenia z ruchu instalacji dowiodły, że produkow ana sól je s t bardzo dobrej jakości, zarówno pod względem czystości, ja k i granulacji i sprzedaje się bardzo dobrze, również n a eksport.

MONTAŻ INSTALACJI

W yparki i k ry stalizato r w ykonano w Szwecji i dostarczono do Polski drogą w odną statkiem i barkam i po Odrze, a n astęp n ie tran sp o rtem samochodo

wym. Wielkie w ym iary korpusów powodowały znaczne trudności tran sp o rto w e ze względu n a niskie m osty i sieć energetyczną oraz telefoniczną. Dostaw

cą podstawowych urząd zeń technologicznych je s t konsorcjum firm szwedzkich N ordcap Intern ational Ltd. z Goeteborga oraz Axel Johnson In tern atio n al ze Sztokholm u, w ram ach k o n tra k tu zaw artego przez Przedsiębiorstw o Ekspo

r tu i Im portu „Kopex”.

Inw estycja realizow ana je s t w generalnym w ykonaw stw ie KWK Dębieńsko bazu jąc na przedsiębiorstw ach budow lano-m ontażow ych działających od d a w n a w branży górnictw a, tj.: PEBEROW Rybnik, GPRInż Gliwice, PMUG Katowice, PEnPW E nergom ontaż Chorzów, EXBUD-M IM ET Mikołów, ELROW Rybnik.

Z uw agi na nowoczesną technologię oraz wysokie w ym agania techniczne sta w ia n e przez kon trahen tó w zagranicznych, budow a ta była niejednokrotnie poligonem doświadczalnym dla ww. firm . P rzedsiębiorstw a te spełniły jed n ak w szystkie w ym agania i uzyskały dobrą ocenę inspektorów zagranicznych s ta le wizytujących budowę.

WNIOSKI

Szereg lat projektow ania i pracy n a budowie zaowocowało powstaniem in stalacji, która bezodpadowo p rzetw arzać będzie wody słone z kopalń Dę

bieńsko i Budryk. W przyszłości p lanuje się również w tym zakładzie utylizo- wać wody słone z innych kopalń Gliwickiej Spółki Węglowej SA. Doświadcze

n ia zdobyte przy realizacji tej inwestycji pow inny być podstaw ą do rozw iąza

n ia problem u odsalania wód dołowych w Polsce.

Z akład O dsalania Wód Dołowych przy KWK Dębieńsko je s t w tej skali je d y n ą w świecie in stalacją ekologiczną przerab iającą z zyskiem zasolone wody kopalniane.

(12)

280 Ja nu sz Sikora, Janusz Piniożyński

LITERATURA

[1] P ostrzednik S., Piniożyński J., Sikora J.: O dsalanie wód - ważnym problem em ekologicznym oraz energetycznym . Gospodarka Paliwami

i

E nergią 1993 r. N r 4.

[2] P ostrzednik S.: A naliza energetyczna i egzergetyczna układu wyparnego odsalania wód kopalnianych. Opracowanie dla B iura Projektów Ener- gotechnika w Knurowie 1992 r.

[3] Sikora J., Szyndler K., Ludlum R.: D esalination P la n t a t Dębieńsko, Poland: M ine D rainage T re atm e n t for Zero Liquid Discharge. Materiały n a konferencje. In te rn atio n a l W ater Conference. P ittsb u rg h Pensylwa

nia. Październik 1993 r.

[4] Description of D esalination P la n t a t Dębieńsko Coal Mine. Material na konferencje Energy a t Environm ent: T ransitions in E astern Europe.

P raga, kwiecień 1992 r.

Recenzent: Prof. d r hab. inż. Stefan POSTRZEDNIK Wpłynęło do Redakcji: 10. 03. 1995 r.

A b stract

Development of a very deep coal m ining, prefered in Poland some years ago, basing m ore on political and social th a n economical reasons, has created very serious saline w ater problem. D um ping th ese w aters into th e Vistula and O dra rivers th ere is a d isaster for th e ir biocenosis, causes great economical losses due to corrosion and intensifies drin k ing and in d u strial w ater deficit in whole country.

A t th e Dqbiensko M ine is erected now th e m odern D esalination Plant, tre a te d for zero liquid discharge about 14,000 m 3/day of m ine salty drainage w ith TDS of 8,000 - 115,000 mg/1. This p lan t will recover about 300 t/day pure sodium chloride (NaCl), also can be used as a table salt, 9,000 m3/day drinking w ater, 4,000 t/day d istillate as well as other valuable chemicals like iodine, brom ine, carnallite, m agnesium chloride.

D esalination process is conducted in five stages: raw w ater pretreatment, reverse osmosis (RO), th erm al pre-co n cen tration , NaCl crystallization and purge tre a tm e n t.

The p re tre a tm e n t section prevents RO m em branes fouling. It consists of disinfection, flocculation, sedim entation, and filtration in du al-m ed ia filters, activated carbon filters and m icrofilters rem oving particles sized above 5 pm.

(13)

B e zo d p a d o w a u tylizacja zasolonych w ód kopalnianych 281

In th e reverse osmosis section, m erely saline w a te r is p re-concen trated up to 70,000 mg/1, potable w a te r is produced by p erm eatin g th e pressurized up to 6 -7 M P a feed, th ro u g h spiral-w o u nd ed m em branes, in serted in more th a n 500 p ressu re vessels. The m em branes a re splited in 7 p arallelly working stacks.

Subsequently, RO reject, m ixed w ith a p a rt of high saline m ine drainage, is concentrated in Brine C oncentrator section. T here are two Brine Concetrators (BC) operating parallel. BC is a falling film evaporator w ith m echanical vapor com pression. The falling film design gives th e h ig h est h e a t tra n sfe r coefficient of all arrang em en ts. H eat tra n s fe r surface is prevented ag ain st scaling by intro d u ce of calcium su lfate “seed” recycle system .

C ry stallizer is a single tra in of equipm ent w hich produses a crystalline sodium chloride of uniform quality, d istillate an d purge stream - containing m ain ly non-sodium chloride im p u rities w hich are en tered w ith th e feed. The cry sta lliz e r is a forced circulation su b m erg ed -tu b e evaporator equiped w ith a m echanical vapor compressor. The pu re NaCl s a lt leaving the crystallizer is centrifuged and dryed in fluidized bed dryer-cooler.

To avoid secondary river pollution h azard , th e crystallizer purge is tra n s fe re d to th e purge tre a tm e n t section, w here in addition some m arketable pro d u cts are recovered.

Economical effectiveness of th e p la n t is relatively high (as for an environm ental project) - th e payback is calculated for 10 years.

T he th erm al p la n t was s ta rte d up in A ugust, 1993. C ontinuous operation of th e p la n t has been sta rte d in Septem ber, 1994. RO will be completed in Jun e, 1995 a n d purge tre a tm e n t up to th e end of 1996.