При выборе метода обессоливания воды решающее значение имеет экономическая эффективность процессов, показателями которой являются объем капитальных вложений и величина эксплуатационный затрат. В связи с этим интересно сопоставить экономичность различных методов деминерализации воды, выявить области их целесообразного применения. На Украине основными способами получения деминерализованной воды являются ионный обмен и дистилляция.

В ОАО "Концерн "Стирол" существовали оба способа получения обессоленной воды. Для приготовления глубоко обессоленной воды систем парообразования трех агрегатов аммиака были смонтированы две водоподготовки с двухступенчатым катионированием и анионированием и последующей доочисткой на фильтрах смешанного действия. Исходной водой для этих водоподготовок служила речная вода из канала "Северский Донец - Донбасс" с общей минерализацией до 700 мг/л. Общий объем забора речной воды составлял при этом около 1000 м³/ч или 8,76 млн.м³/год. При эксплуатации ионнообменный смол на этих водоподготовках ежегодно затрачивалось для проведения регенераций около 12 тысяч тонн серной кислоты и каустической соды. Эти два фактора (забор большого объема речной воды из канала "Северский Донец - Донбасс" и ежегодный сброс в водоемы Донбасса до 14 тысяч тонн различных солей) очень отрицательно сказывались на экологической ситуации в регионе. Себестоимость приготовления 1 м³ глубоко обессоленной воды методом ионного обмена составляла $1-1,2. Высокая себестоимость воды приводила к снижению конкурентоспособности продукции предприятия на мировом рынке в условиях жесткой конкуренции.

Наряду с водоподготовками на базе ионного обмена в ОАО "Концерн "Стирол" эксплуатировались две многоступенчатые испарительные установки (МИУ) с двадцатью испарителями типа И-1000. Дистиллят этих установок с солесодержанием до 10 мг/л подавался в качестве исходной воды для фильтров смешанного действия водоподготовок агрегатов аммиака и использовался в качестве питательной воды для котлоагрегатов ГМ-50 с давлением 4,0 МПа. Исходной водой для предочисток испарительных установок должна была быть смесь речной воды из канала и регенерационных стоков ионнообменных водоподготовок аммиаков с общей минерализацией 3-4 г/л. Себестоимость получения дистиллята составляла $2 за 1 м³. При этом энергетические затраты в структуре себестоимости составляли 70%.

В свете указанных выше недостатков большой интерес представляет безреагентный мембранный метод очистки воды - обратный осмос. Метод обратного осмоса заключается в фильтровании воды под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие растворенные вещества.

В 1996 году руководство ОАО "Концерн "Стирол" приняло решение о радикальной модернизации водоподготовок с использованием мембранной технологии и обратного осмоса. Тендер на проектирование и изготовление водоподготовки на базе обратного осмоса для концерна выиграла фирма "Осмоникс" (США). В качестве исходной воды для обратного осмоса была запроектирована сточная вода, состоящая из смеси шахтных вод и ливневых вод промышленной площадки с суммарной минерализацией 2 г/л. В состав водоподготовки вошли десять механических фильтров с загрузкой из марганцевого песка, шесть обратноосмотических машин, четыре декарбонизатора, шесть фильтров смешанного действия и все необходимое вспомогательное оборудование (установка химической промывки мембран, блоки фильтров тонкой очистки, модули по вводу реагентов). Общая производительность водоподготовки по глубоко обессоленной воде составила 700 м³/ч с солесодержанием не более 0,2 микросименса и 870 м³/ч по пермеату после машин обратного осмоса с солесодержанием до 50 мг/л и общей жесткостью до 10 мкг-экв/л. В конце 1998 года новая водоподготовка на базе обратноосмотической технологии была пущена в ОАО "Концерн "Стирол" в эксплуатацию.

Финансовым отделом концерна в 1998 году был разработан бизнес-план инвестиционного проекта "Модернизация установки обессоливания воды с применением технологии обратного осмоса". Финансирование данного проекта осуществлялось за счет средств концерна - прибыли, полученной в результате хозяйственной деятельности и накопленной амортизации. Инвестиционные затраты проекта составили $5,5 млн.

Себестоимость получения 1 м³ глубоко обессоленной воды на базе обратного осмоса составила $0,64. При этом около 40% себестоимости составляет амортизация нового оборудования. Вся водоподготовка полностью автоматизирована и управляется при помощи компьютера. Пуск обратноосмотической водоподготовки позволил сократить забор речной воды из канала "Северский Донец-Донбасс" почти на 10 млн.м³ в год (рисунок 1), сократить потребление тепловой энергии на нужды предварительной очистки исходной воды на 170 тыс. ГКал в год, снизить сброс солей в водоемы Донбасса на 12 тысяч т в год.

Рисунок 1 - Динамика потребления речной воды (в тыс.м³)

Общий суммарный экономический эффект составил свыше $2,5 млн. в год. Срок окупаемости новой обратноосмотической технологии получения обессоленной воды составил 2,3 года.