СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЛЕТНИХ И ЗИМНИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОДЫ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ТУРАКУРГАНСКОЙ ТЭС

АННОТАЦИЯ

Исследован сезонный состав воды в системе охлаждения Туракурганской ТЭС по четырём точкам: исходная вода канала, техническая вода после коагуляции/флоккуляции и мембранной фильтрации, циркуляционная (продувка) после градирни и очищенный выпуск перед сбросом. Полевые ряды летней и зимней кампаний оценены по pH, общей жёсткости (в т. ч. Ca²⁺), щёлочности, электропроводности κ, хлоридам, мутности и взвешенным веществам, с учётом суточных объёмов забора/выпуска. Показано, что техническая вода существенно осветляется (мутность и взвешенные вещества снижаются до 1–5 NTU и 1 мг/л) без десалинации. В оборотном контуре фиксируется концентрационное сгущение: летом циклы концентрации по неметучим индикаторам (κ, Cl⁻, жёсткость, Ca²⁺) составляют ~2,5–3, зимой ~2; pH остаётся щелочным. Очищенный выпуск осветлён, но по ионному составу близок к продувке, что соответствует схеме ЛОС без удаления растворённых солей. Результаты обосновывают сезонную настройку уставок по κ и Cl⁻, оптимизацию продувки и дозирования реагентов и подтверждают необходимость контроля соответствия параметров выпуска фоновым значениям канала.

ABSTRACT

The seasonal composition of water in the cooling system of the Torakurgan thermal power station was studied at four points: the initial channel water, the process water after coagulation/flocculation and membrane filtration, the circulation (blowdown) after the cooling tower, and the purified discharge before discharge. Field series of summer and winter campaigns were assessed by pH, total hardness (including Ca²⁺), alkalinity, electrical conductivity κ, chlorides, turbidity, and suspended solids, taking into account the daily intake/discharge volumes. It was shown that the process water is significantly clarified (turbidity and suspended solids are reduced to 1–5 NTU and 1 mg/l) without desalination. In the return circuit, concentration thickening is recorded: in summer, the concentration cycles for non-volatile indicators (κ, Cl⁻, hardness, Ca²⁺) are ~2.5–3, in winter ~2; pH remains alkaline. The purified discharge is clarified, but in terms of ionic composition it is close to the blowdown, which corresponds to the LTP scheme without removing dissolved salts. The results justify the seasonal adjustment of the κ and Cl⁻ settings, optimization of the blowdown and dosing of reagents, and confirm the need to control the compliance of the discharge parameters with the background values of the channel.

Ключевые слова: Туракурганская ТЭС; система оборотного охлаждения; канал; техническая вода; продувка; очищенный выпуск; электропроводность; жёсткость; хлориды; мутность; сезонная изменчивость; циклы концентрации.

Keywords: Turakurgan TPS; circulating cooling system; channel; process water; blowdown; purified discharge; electrical conductivity; hardness; chlorides; turbidity; seasonal variability; concentration cycles.

Введение

Теплоэлектростанции формируют комплекс разнородных сточных потоков: продувка градирен, воды золошлакоудаления, сбросы установок мокрой сероочистки, промывки оборудования и площадочные стоки, а также малые потоки вроде продувки котлов, регенерации ионообменников и лабораторных стоков. Эти потоки характерны повышенной минерализацией и температурой, присутствием ингибиторов коррозии, биоцидов, фосфонатов/фосфатов, металлов и взвешенных веществ, что обуславливает значимую санитарно-экологическую нагрузку и внимание регуляторов [1-4].

Сезонность напрямую влияет на состав и свойства этих сточных вод и на их воздействие на водные объекты: летом возрастает температура исходной и оборотной воды, усиливаются биологические процессы, меняются режимы продувки и дозирование реагентов; зимой увеличивается температурный контраст сбросов с приемником и меняется самоочищающаяся способность водоема. Отсюда необходимость сопоставления летних и зимних показателей по температуре, электропроводности/ТДС, pH, остаточным бицидам и ингибиторам, взвешенным веществам и металлам, а также микробиологическим индикаторам [5-8].

Повышенные требования к контролю подтверждаются актуальными нормотворческими изменениями для паросиловых электростанций, где регулярно пересматриваются предельно допустимые сбросы по приоритетным загрязнителям и условиям выдачи разрешений. Для обоснованного выполнения таких требований необходим репрезентативный сезонный мониторинг именно по потокам ТЭС, а не только по смешанным промышленным стокам [9-12].

Туракурганская ТЭС использует воду Большого Наманганского канала для технологических нужд с предварительной реагентной подготовкой и мембранной фильтрацией, работает по оборотной схеме охлаждения с продувкой и осуществляет сброс очищенного стока в тот же водный объект. Качество исходной и технологических вод подвержено сезонной изменчивости, что влияет на склонность к накипеобразованию и коррозии в оборотном контуре, устойчивость мембранной стадии, величину продувки и показатели сброса. Для обоснования режимов эксплуатации требуется количественная оценка параметров воды в летний и зимний периоды с учётом их взаимосвязей.

Цель работы установить сезонные диапазоны и взаимосвязи ключевых показателей различные образцы воды, оценить степени концентрационного сгущения в оборотном контуре и сопоставить качество очищённого выпуска с фоновыми значениями канала. Полученная эмпирическая база предназначена для оптимизации дозирования реагентов и режимов продувки, снижения водопотребления при сохранении технологической надёжности и соблюдения требований к качеству сброса.

Материалы и методы

Объектом исследования являются четыре вида вод, формируемые при водопользовании Туракурганской ТЭС и гидравлически связанные с Большим Наманганским каналом:

• исходная вода канала в месте водозабора;
• техническая вода после реагентной подготовки исходной воды (коагуляция и флокуляция) с последующей мембранной фильтрацией;
• продувочная вода оборотной системы охлаждения после градирни (удаляемая часть циркуляционной воды для ограничения солесодержания);
• общий очищенный сток перед сбросом в канал (комбинированный поток после локальных очистных сооружений).

Станция работает по оборотной схеме охлаждения с подпиткой из канала и периодической продувкой для поддержания солесодержания. По эксплуатационным данным за период наблюдений суточный забор из канала составлял ориентировочно 23,7–25,9 тыс. м³ в сутки (≈ 990–1080 м³ в час), а суточный дренаж/выпуск 8,4–9,6 тыс. м³ в сутки (≈ 350–400 м³ в час). Разность между забором и выпуском отражает суммарные потери воды на испарение в градирнях и прочие технологические отборы. Если принимать выпуск как продувку оборотного контура, оценочные циклы концентрации составляют порядка 2,5–2,8; фактическое значение уточняется по контролю электропроводности воды в чаше градирни и в подпитке.

Исследование проводится в двух сопоставимых сериях: летняя (июнь–август) и зимняя (декабрь–февраль), с идентичным набором точек и показателей, что позволяет сравнивать качество исходной воды канала, продувки градирни и очищенного выпуска по сезонам.

Исследование выполнено на трёх точках: водозабор из канала (подпиточная вода), продувочная вода оборотной системы после градирни (циркуляционная вода) и общий очищенный выпуск. Для каждой точки определялись только показатели, приведённые в первичной таблице за 01.08.2025: водородный показатель pH (ISO 10523), общая жёсткость, выраженная в мг-экв/л (ISO 6059), щёлочность, мг/л (ISO 9963-1), массовая концентрация кальция, мг/л (ISO 11885/ГОСТ Р ИСО 11885), электропроводность (ISO 7888), массовая концентрация хлорид-ионов, мг/л (ISO 9297). Для циркуляционной воды дополнительно определялась мутность в NTU (ISO 7027-1). Суточные объёмы забора воды из канала и дренажа/выпуска учитывались по данным приборов количественного учёта в м³/сут. Фактический расход реагентов фиксировался в кг/сут по сменным отчётам предприятия (в том числе позиции B10 и B50 по внутренней номенклатуре). Показатель «Transp–Ca, %», присутствующий в первичных формах, приводится как отчётный относительный параметр по кальцию без перерасчёта методики.

Результаты и их обсуждение

Сезонная изменчивость качества воды Большого Наманганского канала и технологических потоков Туракурганской ТЭС (исходная вода; техническая вода после коагуляции/флокуляции и мембран; продувка оборотного контура после градирни; общий очищенный выпуск) определяет риски накипеобразования и коррозии, стабильность работы мембран и величину продувки. Суточный мониторинг в летний и зимний периоды по ключевым показателям (pH, щёлочность, жёсткость/Са, электропроводность κ, Cl⁻, мутность для циркуляционной воды) и по суточным объёмам забора/выпуска позволяет установить сезонные диапазоны и взаимосвязи параметров, количественно оценить циклы концентрации и обоснованно корректировать дозирование реагентов и режим продувки. Полученные ряды обеспечивают проверку соответствия качества очищенного выпуска фоновым значениям канала и нормативам, а также служат базой для снижения водопотребления при сохранении технологической надёжности.

Таблица 1.

Характеристики подпиточной воды (из канала)

Как показывает в августе 2025 г. исходная вода была стабильно слабо-щелочной: pH 7,94–8,25. Общая жёсткость 3,4–4,5 мг·экв/л при узкой вариабельности щёлочности 2,0–2,5 мг/л (2,2). Кальций 48–64 мг/л (50,1); доля кальциевой жёсткости оценивается ~0,68 от общей (остальное магний). Электропроводность κ 481–725 мкСм/см (576) с максимумом 05–08.08 и минимумом 15.08; хлориды 25–41 мг/л (31) с тенденцией снижения к середине месяца и частичным ростом к 18–20.08. Отмечены тесные связи κ с Cl⁻ (r≈0,87) и с общей жёсткостью (r≈0,85), а также согласование жёсткости с Ca (r≈0,70), что указывает на ведущую роль основных ионов в формировании минерализации. В целом pH и щёлочность менялись мало, а наблюдаемая изменчивость минерализации носила умеренный характер с кратковременными пиками в первой неделе месяца.

Таблица 2.

Характеристики циркуляционной воды (после градирни)

Циркуляционная вода после градирни сохраняет устойчиво щелочной характер: pH 8,50–8,80. Минерализация повышенная и относительно стабильная: κ=1211–1559 мкСм/см, Cl⁻=67,3–95,2 мг/л; общая жёсткость 9,4–12,0 мг·экв/л, щёлочность 4,8–5,4 мг/л, кальций 124–163 мг/л. Мутность низкая, 2,87–4,80 NTU. Наибольшие κ и Cl⁻ наблюдались в первой декаде, к середине месяца, снижение до 1211–1353 мкСм/см и 67–77 мг/л при сохранении щёлочного pH и близких значений щёлочности.

Относительно подпиточной воды канала (Табл. 1) наблюдается концентрационное сгущение порядка 2,3–2,8: по κ ≈×2,3, по Cl⁻ ≈×2,5, по Жобщ ≈×2,7, по Ca ≈×2,8, по щёлочности ≈×2,3. По корреляциям: κ тесно согласуется с жёсткостью (r≈0,96) и кальцием (через жёсткость; r≈0,93), умеренно — с Cl⁻ (r≈0,74); pH практически не связан с κ, а мутность остаётся низкой и слабо зависит от ионных маркеров. Совокупно это соответствует работе оборотного контура при циклах концентрации около 2,5±0,3 и контроле продувки по электропроводности/ионным индикаторам.

Из анализа табл. 3 исходная вода канала слабо-щелочная (pH 8,18), с умеренной минерализацией (κ 550 мкСм/см), жёсткостью 3,8 мг·экв/дм³ (Ca 48 мг/л, Mg 17 мг/л) и повышенной мутностью 13,4 NTU и взвешенными 23 мг/л. После реагентной подготовки и мембранной фильтрации («техническая вода») мутность и взвеси снижаются до 2,73 NTU и 1 мг/л соответственно, при этом ионный состав практически не меняется (κ 590 мкСм/см; жёсткость 3,8 мг·экв/дм³; Cl⁻ 28,3 мг/л), что указывает на осветление/ультрафильтрацию без опреснения.

В циркуляционной воде фиксируется концентрационное сгущение солевого состава: κ 1358 мкСм/см, Cl⁻ 75,3 мг/л, общая жёсткость 10,5 мг·экв/дм³ (Ca 138 мг/л, Mg 43,7 мг/л) при pH 8,66 и щёлочности 5,3 мг/л. Относительно подпитки коэффициенты составляют: по электропроводности ≈2,47, по жёсткости ≈2,76, по Ca ≈2,88, по Cl⁻ ≈3,10; суммарно циклы концентрации оцениваются как 2,5–3,1 (среднее ≈2,8). Карбонатная и некарбонатная части жёсткости в обороте сопоставимы (5,3 и 5,2 мг·экв/дм³), что при pH ~8,6 указывает на потенциальную склонность к карбонатным отложениям, контролируемую продувкой. Мутность в обороте низкая (3,02 NTU), что подтверждает адекватную фильтрацию/осветление.

Таблица 3.

Гидрохимические характеристики воды по точкам водопользования Туракурганской ТЭС (22.08.2025)

Таблица 4.

Гидрохимические показатели (зимний отбор, 06.02.2025)