Grupa Azoty používá elektrodialýzu pro úpravu brakické vody z řeky Odry

Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A.

Od roku 1969, kdy bylo uvedeno do provozu první oddělení závodu, se polská společnost Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police stala klíčovým hráčem v evropském hnojivářském a chemickém průmyslu.

Díky neustálé modernizaci a rozšiřování závodů zvyšuje výrobní kapacitu a přizpůsobuje svůj sortiment světovým standardům, včetně snižování dopadu výroby na životní prostředí.

Grupa Azoty je konglomerát více než 50 společností se sídlem v Polsku. Své výrobky dodává do více než 100 zemí světa.

Potřeby zákazníka

S rostoucím objemem výroby hnojiv čelí Grupa Azoty výraznému nárůstu spotřeby procesní vody, která ještě vzroste po dokončení nového chemického komplexu Polimery Police na výrobu propylenu a polypropylenu.

Původní úpravna vody založená na ionto-výměnné technologii (IEX) byla již zastaralá a nestíhala produkovat potřebné množství vody. Ani doplnění technologie úpravny o mobilní jednotku reverzní osmózy (RO) nevyřešilo tento problém.

Navíc došlo v místě odběru vody k významnému zvýšení solnosti řeky Odry z důvodu prací na novém mořském kanále, který se promítl do rozšiřování koryta řeky. Zvýšení salinity vstupní vody mělo za následek sníženou kvalitu RO permeátu, což způsobilo zvýšení spotřeby chemikálií (H₂SO₄, NaOH) pro regeneraci IEX kolon. To dále vedlo ke snížené dostupnosti procesní vody a velké produkci odpadu.

Ekonomika úpravny zatížená těmito provozními náklady byla neúnosná a bylo nutné najít moderní a současně ekonomické řešení pro čištění říční vody, složením blízké brakické vodě.

Výzva

Grupa Azoty porovnávala dvě možná technologická řešení uzlu odsolení. První bylo umístění kombinace tlakových membránových procesů ultrafiltrace (UF) a reverzní osmózy (RO). Druhou porovnávanou variantou byly elektro-membránové procesy, jmenovitě elektrodialýza (EDR).

Při prvotním vyhodnocení vycházelo lépe pro kombinaci UF + RO. Všeobecně známá membránová technologie dosahuje jednodušeji vysokého stupně odsolení při relativně nízkých investičních nákladech. Naproti tomu EDR neposkytuje tak vysoký stupeň odsolení, ale má v porovnání s kombinací UF + RO vyšší výtěžnost vody. Oproti tomu EDR nevyžaduje nákladnou membránovou předúpravu oproti RO.

Technologie EDR má ve srovnání s kombinací UF + RO o 25 % vyšší výtěžnost i při vyšší solnosti vstupní vody, a to s nižšími operačními náklady. (EDR je odolnější proti případnému zanášení). Náklady na spotřebovanou elektrickou energii jsou poloviční a náklady na spotřebu chemikálií jsou dokonce trojnásobně nižší. Se započtením běžné životnosti membrán pro EDR, která je nad deset let, vyšla technologie MEGA jako jasný vítěz.

Naše řešení

MEGA se přihlásila do tendru v roce 2019 jako subdodavatel technologie elektrodialýzy a byla vybrána na začátku roku 2020. Technologii jsme zákazníkovi předali a zprovoznili v roce 2021.

Instalované řešení jsou dvě jednotky RALEX® EWTU Twinline90 8L2S EDR-III/550-0.8, které mají celkovou plochu aktivních ionto-výměnných membrán přes 14 500 m². Technologie reverzní elektrodialýzy je součástí nové úpravny vod Grupy Azoty a dokáže zpracovat až 735,6 m³/h.

Systém EDR je navržen tak, aby produkoval 640 m³/h demineralizované vody s minimální 87% výtěžností. Potřeba vody zákazníka se během roku mění a systém EDR může reagovat na aktuální potřebu a vyrábět různá množství vody v poměrech 80, 160, 240, 320, 400, 480, 560, 640 m³/h.

Výstupy

Systém úpravy brakické vody dodaný společností MEGA je v provozu 24/7, a díky originální konstrukci MEGA Twinline90 je možné celý proces čistit bez přerušení výrobního procesu, pouze s částečným snížením výrobní kapacity o 80 m3/h. Chemické čištění (CIP) se provádí přibližně jednou za dva měsíce.

Klíčové parametry:

• Množství RAS (TDS) ve vstupní vodě je 739,4 mg/kg, z toho je Cl 300 mg/kg.
• Množství TDS v produktu je 229,4 mg/kg, z toho je Cl 89,1 mg/kg.
• Minimální garantovaná výtěžnost: 87 %.
• Kontinuální provoz 24/7.
• Flexibilita systému EDR, který může dodávat demineralizovanou vodu od 80 do 640 m³/h podle aktuální potřeby výroby.
• Nízká spotřeba chemikálií, žádné antiscalanty.
• Vysoká robustnost zařízení.

Služby pro zákazníka

Během zkušebního provozu docházelo k rozšiřování koryta řeky Odry v těsné blízkosti nátoku do úpravny vod. Následkem těchto prací se ze dna řeky uvolnilo velké množství sedimentů obsahujících huminové kyseliny a další látky, které částečně přes předúpravu vnikly do uzlu odsolení. Toto mělo za následek velmi podstatné snížení odsolovacích kapacit ionto-výměnných membrán a tím snížení možností celého uzlu odsolení.

MEGA okamžitě reagovala a po identifikaci problému vyvinula a otestovala nový unikátní systém čištění membrán, který dokázal plně obnovit funkčnost membrán na lokalitě. Technologie EDR tímto prokázala svoji robustnost, když nemuselo dojít k výměně membrán a zákazník tím ušetřil mimořádně velké množství neočekávaných finančních nákladů.