Сточные воды тепловых электрических станций. Очистка и повторное использование их. Читать лекция по экологии: "Сточные воды ТЭС и их очистка" Сточные воды котельных и тэц

Нагретые сточные воды тепловых электростанций и других производств
причиняют «тепловое загрязнение», которое угрожает довольно серьезными
последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого «цветения воды».

При использовании в технологических процессах вода загрязняется различными органическими и минеральными веществами, в том числе и ядовитыми. Одним из источников загрязнения окружающей среды вредными веществами, и в первую очередь тяжелыми металлами, являются сточные воды гальванических производств.

Расчет характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы
Технологический цикл одного из промышленных предприятий требует потребления значительных количеств воды. Источником, обычно, является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода, практически полностью возвращается в реку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические компоненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концентрацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места сброса сточных вод вода
реки берется для нужд местного водоиспользования самого разного характера
(например, бытового, сельскохозяйственного). В задаче необходимо вычислить
концентрацию наиболее вредного компонента после разбавления водой реки сточной воды предприятия в месте водопользования и проследить изменение этой концентрации по фарватеру реки. А также определить предельно допустимый сток (ПДС) по заданному компоненту в стоке. Характеристика реки: скорость течения - V, средняя глубина на участке - Н, расстояние до места водопользования - L, расход воды в реке – Q1; шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки- LS.

Характеристика стока: вредный компонент, расход воды -Q2, концентрация

вредного компонента - С, фоновая концентрация -Сф, пре дельно допустимая концентрация - ПДК.

Варианты к расчету характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы:

ε=1; LФ/Lпр=1

РЕШЕНИЕ:

Многие факторы: состояние реки, берегов и сточных вод влияют на быстроту

перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска сточных

вод (СВ)до пункта полного смешивания.

К = γ-Ql+Q2

где у - коэффициент, степень полноты сточных вод в водоеме.

Условия спуска сточных вод в водоем принято оценивать с учетом их влияния у

ближайшего пункта водопользования, где следует определять кратность разбавления.

Расчет ведется по формулам:

1- β

у = (Q1/ Q2) β

β = ехр(-α * ),

где α -коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания.

L- расстояние до места водозабора.

α = ε·(Lф/ Lnp) · ,

где ε -коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку. ε =1, при выпуске

у берега.

Lф/Lпр - коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой.

Исходя из того, что в данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, найдем D-коэффициент турбулентной диффузии,

D = V*Н = 1 ·0,9 = 0,0045

где V-средняя скорость течения, м/с;

Н - средняя глубина, м.
Зная D, найдем:

γ=

Итак, реальная кратность разбавления равна:

К=0,025*40+0,7 =2428

Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте ближайшего
водозабора вычисляется по формуле:

Св = (С - Сф) = 0.5 - 0.001 = 0.2

К 2.428

0,2 > 0.01, это значит что эта величина превышает ПДК

Необходимо также определить, какое количество загрязняющих веществ может
быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчеты проводятся только для консервативных веществ по санитарно - токсикологическому показателю вредности. Расчет ведется по формуле:

С ст.пред. = К·(ПДК - С ф) + ПДК=2,428(0,01-0,001)+0.01=0.032 мг/л=0.000032.мг/м 3

где С ст.пред.- максимальная (предельная) концентрация, которая может быть

допущена в СВ, или тот уровень очистки СВ, при котором после их смешивания с

водой в водоеме у первого (расчетного) пункта водопользования степень загрязнения

не превышает ПДК.

Предельно допустимый сток ПДС рассчитывается по формуле:

ПДС = С ст.пред ·Q2 = 0,000032 ·0,7 = 2,24·10-5 мг/с

Построим график распределения концентрации вредного компонента

В зависимости от расстояния до места сброса СВ по руслу реки с шагом LS=15 м, Св=f(L):

Выводы: Решив данную задачу, мы получили реальную концентрацию вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора, Св=0,2, она получилась больше чем предельно допустимая концентрация вредных веществ в водоеме, а это означает, что водоем очень сильно загрязнен, и требует немедленной очистки, а предприятие, сбрасывающее в него свои сточные воды необходимо проверить на санитарные нормы.

Список использованной литературы:

1) Подобедов Н.с. Природные ресурсы Земли и охрана окружающей среды.

М, Недра, 1985.

2) Сладкопевцев с»: Системы природопользования. М, МНЭПУ, 1998.

З) Арустамов Э. А. и др. Природопользование: Учебник. - 7 -е изд. перераб. И доп. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков И Ко», 2005.

4) Гурова Т. Ф., Основы экологии и рационального природопользования: Учеб.
пособие / Т. Ф. Гурова, Л. В. Назаренко. - М.: Издательство Оникс, 2005.

5) Зеленов В.А. Основы экономики природопользования и охрана окружающей
среды. Уч. пособие для ВУЗов. - Ярославль, 1987.

Эксплуатация тепловых электрических станций связана с использованием большого количества воды. Основная часть воды (более 90%) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др.

Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции.

К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации: регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок: нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут.

Составы перечисленных стоков различны и определяются типом ТЭС и основного оборудования, ее мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в основном производстве и, конечно, уровнем эксплуатации.

Воды после охлаждения конденсаторов турбин и воздухоохладителей несут, как правило, только так называемое тепловое загрязнение, так как их температура на 8...10 С превышает температуру воды в водоисточнике. В некоторых случаях охлаждающие воды могут вносить в природные водоемы и посторонние вещества. Это обусловлено тем, что в систему охлаждения включены также и маслоохладители, нарушение плотности которых может приводить к проникновению нефтепродуктов (масел) в охлаждающую воду. На мазутных ТЭС образуются сточные воды, содержащие мазут.

Масла могут попадать в сточные воды также из главного корпуса, гаражей, открытых распредустройств, маслохозяйств.

Количество вод систем охлаждения определяется в основном количеством отработавшего пара, поступающего в конденсаторы турбин. Следовательно, больше всего этих вод на конденсационных ТЭС (КЭС) и АЭС, где количество воды (т/ч), охлаждающей конденсаторы турбин, может быть найдено по формуле Q=KW гдеW - мощность станции, МВт;К -коэффициент, для ТЭСК = 100...150: для АЭС 150...200.

На электростанциях, использующих твердое топливо, удаление значительных количеств золы и шлака выполняется обычно гидравлическим способом, что требует большого количества воды. На ТЭС мощностью 4000 МВт, работающей на экибастузском угле, сжигается до 4000 т/ч этого топлива, при этом образуется около 1600...1700 т/ч золы. Для эвакуации этого количества со станции требуется не менее 8000 м 3 /ч воды. Поэтому основным направлением в этой области является создание оборотных систем ГЗУ, когда освободившаяся от золы и шлака осветленная вода направляется вновь на ТЭС в систему ГЗУ.

Сбросные воды ГЗУ значительно загрязнены взвешенными веществами, имеют повышенную минерализацию и в большинстве случаев повышенную щелочность. Кроме того, в них могут содержаться соединения фтора, мышьяка, ртути, ванадия.

Стоки после химической промывки или консервации теплосилового оборудования весьма разнообразны по своему составу вследствие обилия промывочных растворов. Для промывок применяются соляная, серная, плавиковая, сульфаминовая минеральные кислоты, а также органические кислоты: лимонная, ортофталевая, адипиновая, щавелевая, муравьиная, уксусная и др. Наряду с ними используются трилон Б, различные ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества, тиомочевина, гидразин, нитриты, аммиак.

В результате химических реакций в процессе промывок или консервации оборудования могут сбрасываться различные органические и неорганические кислоты, щелочи, нитраты, соли аммония, железа, меди, трилон Б, ингибиторы, гидразин, фтор, уротропин, каптакс и т. д. Такое разнообразие химических веществ требует индивидуального решения нейтрализации и захоронения токсичных отходов химических промывок.

Воды от обмывки наружных поверхностей нагрева образуются только на ТЭС, использующих в качестве основного топлива сернистый мазут. Следует иметь в виду, что обезвреживание этих обмывочных растворов сопровождается получением шламов, содержащих ценные вещества - соединения ванадия и никеля.

При эксплуатации водоподготовки обессоленной воды на ТЭС и АЭС возникают стоки от склада реагентов, промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей, регенерации ионитовых фильтров. Эти воды несут значительное количество солей кальция, магния, натрия, алюминия, железа. Например, на ТЭЦ, имеющей производительность химводоочистки 2000 т/ч, сбрасывается солей до 2,5 т/ч.

С предочистки (механические фильтры и осветлители) сбрасываются нетоксичные осадки - карбонат кальция, гидрооксид железа и алюминия, кремнекислота, органические вещества, глинистые частицы.

И, наконец, на электростанциях, использующих в системах смазки и регулирования паровых турбин огнестойкие жидкости типа иввиоль или ОМТИ, образуется небольшое количество сточной воды, загрязненной этим веществом.

Основным нормативным документом, устанавливающим систему охраны поверхностных вод, служат «Правила охраны поверхностных вод (типовое положение)» (М.: Госкомприроды, 1991г.).

СТОЧНЫЕ ВОДЫ
ТЭС
1

Расход воды на ТЭС

Расход воды на ТЭС зависит
от ее типа, единичной мощности турбин и параметров
пара,
вида применяемого топлива и района размещения,
специфики работы внешних потребителей тепловой
энергии и др.
Повышение единичной мощности турбин и
параметров пара, использование газа вместо твердого
топлива снижают удельный объем воды на выработку
электроэнергии.
Для КЭС на органическом топливе мощностью 1 млн.
кВт полное водопотребление составляет около 0,9 км3
воды в год.
2

По данным РАО «ЕЭС», доля энергетики в общем
объеме потребления пресной воды
промышленностью страны составляет около 70 %
(21 км3), из которых 90 % сбрасывается в
поверхностные водоемы, в том числе 4 %
загрязненных стоков.
3

КЛАССИФИКАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД ТЭС

1. Нагретые воды систем охлаждения конденсаторов турбин и
вспомогательного оборудования
2. Регенерационные и промывочные воды
водоподготовительных установок (ВПУ) и конденсатоочисток (КО)
3. Замазученные и замасленные воды
4. Промывочные и консервационные воды
5. Воды обмывки наружных поверхностей нагрева котлов
6. Воды систем ГЗУ
7. Воды гидравлической уборки помещений топливоподачи
8. Коммунально-бытовые и хозяйственные воды
9. Поверхностные ливневые и талые воды
4

Свежая (добавочная) вода - это вода, поступающая в
технологические системы ТЭС из водных объектов
совместного пользования (природного источника, каналов,
городского водопровода и др.) или очищенная сточная вода,
подаваемая для восполнения безвозвратных потерь воды и
потерь на продувку.
Безвозвратные потери воды - это потери воды при
производстве тепловой и электрической энергии в результате
естественного и дополнительного испарения, уноса капельной
влаги, утечек пара в паровом цикле и др.
Оборотная вода - это вода, использованная в
технологическом цикле электростанции и после охлаждения
или очистки идущая на те же цели.
5

Основные термины по водопотреблению и водоотведению

Повторно используемая вода - это вода, используемая в
нескольких технологических системах электростанции после ее
охлаждения или очистки, например очищенные
нефтесодержащие стоки, применяемые для подпитки оборотных
систем.
Последовательно используемая вода - это вода, используемая
поочередно в нескольких производственных процессах или
агрегатах без промежуточного охлаждения или очистки,
например охлаждающая вода, которая подается после
конденсаторов турбин в систему гидрозолоудаления или
водоподготовки.
Продувочная вода - это вода, отбираемая из системы
оборотного водоснабжения и заменяемая добавочной для
поддержания солевого состава оборотной воды и загрязненности
органическими веществами на определенном уровне.
6

Основные термины по водопотреблению и водоотведению

Водопотребление - это потребление свежей (добавочной)
воды из водного объекта или системы водоснабжения.
Полное водопотребление - это сумма объемов свежей и
оборотной воды.
Водоотведение - это отведение вод, использованных
электростанцией.
Воды, отводимые после производственной и хозяйственнобытовой деятельности электростанции, загрязненные и
нагретые, называются сточными.
Сточные воды могут сбрасываться в водоемы, закачиваться
в подземные горизонты и бессточные скважины, частично
или в полном объеме передаваться другим предприятиям.
7

Основные термины по водопотреблению и водоотведению

Нормативно чистые сточные воды - это сточные воды,
допустимые к сбросу без очистки, отведение которых в
водные объекты не приводит к нарушению качества воды
в контролируемом створе или пункте водопользования.
Нормативно очищенные сточные воды - это сточные
воды, отведение которых после очистки в водные
объекты не приводит к нарушению норм качества воды в

Загрязненные сточные воды - это воды, сброс которых
вызывает нарушение норм качества воды в
контролируемом створе или пункте водопользования.
8

Основные термины по водопотреблению и водоотведению

Предельно допустимая концентрация (ПДК) -
концентрация веществ в воде, превышение
которой делает ее непригодной для одного или
нескольких видов водопользования.
Предельно допустимый сброс веществ в водный
объем (ПДС) - масса веществ в сточных водах,
максимально допустимая к отведению с
установленным режимом в данном пункте водного
объекта в единицу времени с целью обеспечить
нормы качества воды в контролируемом створе
или пункте водопользования.
9

Основные термины по водопотреблению и водоотведению

Тепловое загрязнение - поступление теплоты в
водный объект, вызывающее нарушение норм
качества воды.
Удельный сброс загрязняющих веществ -
количество загрязняющих веществ,
сбрасываемых в водоем при производстве
единицы продукции (для ТЭС - это отпуск
электрической и тепловой энергии).
10

Классификация и характеристика сточных вод

В результате производственной и хозяйственнобытовой деятельности электростанций
образуются сточные воды, которые можно
классифицировать следующим образом:
нагретые воды систем охлаждения конденсаторов
турбин и вспомогательного оборудования;
регенерационные воды водоподготовительных
установок (ВПУ);
замазученные и замасленные воды;
промывочные и консервационные воды;
воды обмывки наружных поверхностей нагрева
котлов;
воды систем ГЗУ;
поверхностные ливневые и талые воды.
11

Общий баланс воды на ТЭС

W
св
=W
ст
+W
пер
+W
пот
W св – свежей воды поступающей на ТЭС из
источника водоснабжения
W ст - объем сточных вод
W пер - объем воды, переданной другим
потребителям
W пот - безвозвратные потери воды.
12

Полное водопотребление

W
в.п
св
об
=W +W +W
п.п
св
W - свежая вода
об
W - оборотная вода
пп
W - повторно или последовательно
используемая вода
13

Основное количество воды
85–95 % на ТЭС используется для
конденсации отработанного пара
в конденсаторах турбин.
Остальные 5 –15 % объема воды
расходуются так: (3–8 %) на
охлаждение масла и воздуха;
(0,2–0,8 %) на восполнение потерь
пара в основном паротурбинном
цикле и подпитку теплосети; (2–5
%) на удаления золы и шлака, а
также на вспомогательные
процессы, связанные с
промывкой оборудования,
регенерацией и т. д.
14

Соотношение между расходом охлаждающей воды и отработанным паром

Соотношение между расходом охлаждающей воды и
отработанным паром, попадающим в конденсатор,
называется кратностью охлаждения m
В зависимости от типа конденсатора
m = 60 ¸ 100
для конденсации 1 кг пара требуется 60 - 100 кг
воды.
15

Система охлаждения
Оборотная
Характеристика
показателя
Прямоточная
С
водохранилищем
C брызгальной
установкой
С башенной
градирней
С
воздушноконденсаци
онной
установкой
0
9
23
32
46
1000
1400
2000
2200
50
Отвод земли под
водоохладители
0
570
60
5
7
Сброс тепла в
атмосферу, Гкал/
(ГВт·ч)
1380
1450
1520
1600
1730
Сброс солей в
водоисточники, т/
(ГВт·год)
0,3
0,9
1,3
1,5
0,02
Удельные
капитальные
вложения в ценах.,
руб/ГВт уст.
мощности
12
16
17
20
60
Эксплуатационные
затраты*, млн руб/
(ГВт·год)
4,7
4,4
9,9
13,5
22,2
Расход
электроэнергии,
ГВт·ч/год
0,05
0,04
0,07
0,1
0,09
16
Показатель
Дополнительный
удельный расход
условного топлива, т/
(ГВт·ч)
Расход природных
Безвозвратное
ресурсов
водопотребление, м3/
(ГВт·ч)
Выброс в
окружающую
среду
Экономические

Использование низкопотенциального тепла

Важнейшим мероприятием для уменьшения количества
тепловых сбросов является использование
низкопотенциального тепла охлаждающей воды.
Температура воды после конденсаторов не превышает
20–26оС зимой и 35–42оС летом. Такая вода может быть
использована:
в тепловых насосах для теплофикационных целей;
для разведения рыбы;
для полива в теплицах и оранжереях;
в животноводческих комплексах;
для подогрева открытого грунта при производстве
сельскохозяйственной продукции и дополнительного
охлаждения технической воды;
для переработки отходов растениеводства и рыбоводства при
производстве грибов и т.д.
17

Регенерационные сточные воды ВПУ

Для поддержания оборудования ВПУ в
состоянии, обеспечивающем требуемое качество
добавочной воды, необходимы периодические
промывки, регенерации и т.д., связанные с
образованием сточных вод.
При обработке воды на ВПУ образуются
сточные воды двух основных типов:
воды, получающиеся на стадии предочистки воды при
ее коагуляции и известковании и содержащие
взвешенные вещества;
воды повышенной минерализации, образующиеся в
процессе умягчения и обессоливания воды.
18

Сброс таких вод в водоемы запрещен

В сточных водах предочистки в твердом виде содержатся
органические вещества, повышающие биологическое потребление
кислорода водой,
грубодисперсные примеси исходной воды,
соединения железа и алюминия,
карбонат кальция,
гидроксид магния
«недопал» при известковании.
Концентрация твердых частиц в шламовых водах от 5 до 50 кг/м3.
При известковании вода, кроме того, имеет повышенное значение
pH(10,0 ¸ 10,4)
Сброс таких вод в водоемы запрещен
19

При
обработке
вод
с
пониженной
pH £ 6,5 ¸ 7,5
щелочностью
используют только коагуляцию. В качестве реагента-коагулянта
наибольшее распространение получил сернокислый алюминий (глинозем)
Al 2 (SO 4)3 × 18H 2O
В общем виде процесс коагуляции воды сернокислым алюминием
можно представить реакцией:
Al2 (SO 4)3 +3Ca(HCO3) 2 ® 2Al(HCO3)3 +3CaSO 4
Образующийся бикарбонат алюминия неустойчив и разлагается с
образованием хлопьев гидроокиси алюминия:
2Al(HCO3)3 ® 2Al(OH)3 ¯ +6CO 2 ­
В последнее время начали использовать оксихлориды алюминия типа
AlCl2OH
AlCl(OH) 2
Al2Cl(OH)5
20

При совмещении процессов коагуляции и известкования в
качестве коагулянта используют сернокислое железо
(железный купорос)
FeSO 4 × 7H 2O
и хлорное железо
FeCl3 × 6H 2O
При умягчении воды известью образуются осадки,
содержащие малорастворимые вещества: карбонат кальция,
гидроксид магния, диоксид кремния, оксиды железа, оксиды
алюминия и непрореагировавшую известь. Скоагулированные
органические и неорганические загрязнения обычно
составляют малую часть массы осадка. Содержание твердой
фазы в осадках при известковании воды изменяется от 2 до
15 %.
21

Шламы, образующиеся в осветлителе при коагуляции или
коагуляции и известковании, выводятся с непрерывной и
периодической продувкой и обычно подаются на специально
сооружаемые шламонакопители, рассчитанные на 5-10 лет
работы. Шлам в шламонакопителях оседает и уплотняется, а
вода возвращается в осветлители. Сброс таких шламов в
водоемы запрещен.
В связи с тем, что вода после осветлителя содержит
некоторое количество взвешенных веществ, ее доосветляют
на механических (осветлительных) фильтрах, загруженных
зернистым материалом (антрацитом, кварцевым песком,
циолитом и др.). Сточные воды, образующиеся при
периодической взрыхляющей промывке этих фильтров,
собирают и равномерно подают в осветлители.
22

Процесс регенерации фильтров указанных выше
установок химического обессоливания включает в себя
три основные стадии:
взрыхляющую промывку,
ввод регенерационных растворов
отмывку от продуктов регенерации.
РегенерацияNa -катионитных фильтров осуществляется
обычно 4 %-ным раствором серной кислоты. Регенерацию
анионитов осуществляют в основном 4 %-ным раствором
едкого натра. При этом, чем выше минерализация исходной
воды и больше ступеней обработки, тем больше расход
реагентов, количество сточных вод и содержащихся в них
солей.
Воды взрыхления возвращают в осветлители, а
минерализованные сточные воды после нейтрализации и
разбавления водой до ПДК сбрасывают в водоемы.
23

Паропреобразовательные установки

На ТЭЦ с промышленными отборами пара при
дефиците исходной воды и повышенных потерях
конденсата у потребителей целесообразно
использовать паропреобразовательные установки для
получения вторичного пара.
При работе по такой схеме на ТЭС сохраняется весь
конденсат греющего пара, отведенного от отбора
турбины к паропреобразователю.
Для сокращения количества сточных вод продувочные
воды испарителей и паропреобразователей могут быть
повторно использованы для нужд ВПУ.
24

Замазученные и замасленные воды

Загрязнение воды нефтепродуктами на ТЭС
происходит:
в процессе эксплуатации и ремонта оборудования
мазутного хозяйства
за счет утечек трансформаторного и турбинного масел
из маслосистем турбин, генераторов и возбудителей
аварийного разлива масла и мазута
утечек из систем охлаждения подшипников различных
вращающихся механизмов (насосов, дымососов,
вентиляторов, мельниц и др.)
от мойки автотранспорта.
25

Нормативный расход замазученных сточных вод

Общая
производительность
котлоагрегатов, т/ч
4200
8400
12600 и более
Количество сточных вод, м3/ч
Газомазутная ТЭС Пылеугольная ТЭС
5
10
15
3
7
10
Объемы вод, загрязненных нефтепродуктами, определяются по
данным технических паспортов на оборудование, проектнотехнической документации или СНиП и уточняются при проведении
производственных испытаний.
Количество постоянных замазученных сточных вод принимается в
зависимости от общей паропроизводительности котлов ТЭС и вида
сжигаемого топлива
26

Сброс недостаточно очищенных от
нефтепродуктов сточных вод представляет
особую опасность для водоемов.
Легкие нефтепродукты образуют пленки на
поверхности воды, ухудшая условия аэрации
водоемов.
Тяжелые нефтепродукты, оседая на дне,
губительно действуют на флору и фауну.
Воздействие нефтепродуктов на водоемы имеет
длительный характер, так как они являются слабо
окисляющимися веществами.
Сточные воды этого типа после очистки должны
использоваться на ТЭС повторно.
27

Сточные воды химических промывок и консервации оборудования

Для очистки внутренних поверхностей
оборудования (в основном котлов) от отложений
применяют промывки различными химическими
растворами.
Обязательными являются промывки впервые
вводимого в эксплуатацию оборудования -
предпусковые промывки и оборудования,
выводимого из капитального ремонта.
Эксплуатационные промывки проводят
периодически, поэтому промывочные воды и воды
консервации относятся к периодическим.
28

Технология промывок и состав реагентов

Технология промывок и состав реагентов зависят от
состава отложений, удаляемых с поверхности нагрева,
и типа оборудования. При химической очистке
оборудования выполняются следующие
технологические операции:
водная промывка технической водой;
обезжиривание внутренних поверхностей растворами
щелочи или поверхностно-активных веществ (ОП-7, ОП-10);
вытеснение раствора технической водой с последующей
заменой ее на обессоленную;
химическая очистка соответствующим раствором;
пассивация очищенных поверхностей;
дренирование или вытеснение пассивирующего раствора
обессоленной водой.
29

В результате химической очистки образуются сточные
воды, содержащие как используемые реагенты, так и
отложения, удаленные с поверхностей нагрева:
сульфаты и хлориды кальция, магния и натрия,
всевозможные токсичные соединения (соли железа,
цинка, фторсодержащие соединения, гидразин).
Кроме того, в сточных водах содержатся органические
вещества (нитриты, сульфиды, аммонийные соли), для
окисления которых необходим кислород.
Наибольшую опасность на санитарный режим водоёмов
оказывают присутствующие в этих сточных водах
токсичные вещества и органические вещества,
потребляющие кислород.
30

Гидрази́н (диамид) H2N-NH2

Гидразии н (диамид) H2N-NH2
Бесцветная, сильно гигроскопическая жидкость с неприятным
запахом.
Молекула n2h4 состоит из двух групп nh2, повёрнутых друг
относительно друга, что обусловливает полярность молекулы
гидразина.
Смешивается в любых соотношениях с водой, жидким аммиаком,
этанолом; в неполярных растворителях растворяется плохо.
Гидразин и большинство его производных токсичны.
31

Концентрация веществ в сточных водах после химических очисток котлов, мг/кг

Компонент сточных вод
Хлориды
Cl
Сульфаты
SO2+
4
Фториды
F
Железо
Fe2+
Натрий
Na +
ОП-10 (ОП-7)
Формальдегид
Аммонийные соединения
Каптакс
Гидразин
Минеральные вещества в
сумме
Органические вещества
O 2 по химическому
потреблению
O 2 по биологическому
потреблению
NH +4
Способ очистки
Комплексонами с добавлением кислот
серной
НМК
лимонной
Серной
кислотой с
фторидами
4000
780
260
320
720
-
1800
780
180
200
720
20
30
780
180
200
720
20
30
780
180
200
720
20
30
3000
1300
780
180
200
1300
20
30
8000
5100
6300
5100
5100
380
1800
4800
3200
450
220
150
2700
1100
150
Соляной
кислотой
32

Общее количество вод, сбрасываемых после химических промывок и
консервации, велико и носит «залповый» характер, причем концентрации
и состав примесей в воде меняется. Отработанные растворы от всех
промывочных операций сливаются в баки – усреднители, объём которых
должен быть рассчитан на весь объём сбрасываемой воды с учетом её
трёхкратного разбавления.
Содержащиеся в отработанной воде примеси можно разделить на три
группы:
неорганические вещества – сульфаты и хлориды кальция,
натрия и магния;
токсичные вещества в большом количестве – соли железа, меди,
цинка, фторсодержащие соединения, гидразин;
органические вещества - аммонийные соли, нитриты.
Обезвреживание промывочных вод должно заключаться в выделении
веществ второй группы и окислении органических соединений. После
выделения шламов, очищенную воду используются повторно для
промывки оборудования, так как сброс её в водоёмы недопустим.
33

Сточные воды обмывки наружных поверхностей нагрева котлов

Зольные частицы, образующиеся при сжигании мазута,
обладают большой липучестью и оседают преимущественно на
конвективных поверхностях нагрева котлов и в регенеративных
воздухоподогревателях (РВП), что приводит к росту
сопротивления газового тракта котла и повышению температуры
уходящих газов.
В состав золы входят оксиды и соединения ванадия, никеля,
натрия, кальция, алюминия, железа и др.
Обмывки РВП проводят через 15–20 суток эксплуатации котла.
Объем водопотребления на промывку РВП и пиковых
водогрейных котлов зависит от ряда факторов, в том числе от
вида и качества сжигаемого топлива, типа и режима работы
котлов, схемы очистки промывочных вод и устанавливается
индивидуально для каждой ТЭС
34

Количество обмывочных вод

Поверхности
Продолжи
тельность
Расход воды
обмывки
Периодичность,
обмывки
РВП
5 м3/м2
поверхности
1,0 час
1 раз в месяц
Конвективные
поверхности нагрева
котла, произв.300 т/ч
и более
300 м3/ч
2,0 час
1 раз в год перед
ремонтом
ПТВМ-50-1
на 1
обмывку
30 мин.
1 раз в 15 суток
-“-“-
-“-“-
КВГМ-100(ПТВМ)
КВГМ-180 (ПТВМ)
35

Средний состав обмывочных вод РВП мазутных котлов.

Примеси
Механические
Кислотность
Железо
Никель
Ванадий
Медь
Сухой остаток
Концентрация примесей в сточных
водах, г/л
0,2 – 0,5
4,0 – 5,0
3,5 – 4,0
0,1 – 0,15
0,3 – 0,8
0,02 – 0,05
35 – 40
Для пиковых котлов, оборудованных дробеструйной очисткой,
периодичность обмывки принимается один раз в год
36

Продувочные воды оборотных систем ГЗУ

Образующиеся при сжигании твердого топлива шлаки
и уловленная в золоулавливающих установках зола
обычно удаляются водой на золоотвалы.
Используют прямоточные и оборотные системы
гидрозолоудаления (ГЗУ).
Расход воды в них составляет 15-40 м3/т золошлака.
В прямоточных системах грубодисперсные примеси
отстаивают на золоотвалах, а осветленная вода
сбрасывается в водоемы.
Такие системы применяют, если в воде не
растворяются токсичные примеси золы и шлака.
37

Наибольшее распространение получили оборотные
системы ГЗУ. Осветленная вода с золоотвалов насосами
осветленной воды возвращается для повторного
использования.
В процессе эксплуатации системы в воде возрастает
концентрация токсичных веществ присутствующих в
золошлаковых материалах, таких как ванадия, мышьяка,
фтора, ртути и др.
Кроме того, при мокром золоулавливании в воде
растворяются оксиды серы, азота, углекислый газ.
Значение воды в оборотных системах гидрозолоудаления
pH может быть от сильнокислотного до
сильнощелочного.
38

Поверхностные ливневые и талые воды

Качественный состав поверхностного стока
электростанций определяется интенсивностью,
повторяемостью и продолжительностью дождей,
способом уборки снега, благоустройством
территории.
Поверхностный сток может содержать почти все
загрязняющие вещества, имеющиеся в
производственных сточных водах, однако
основными загрязняющими компонентами этого
типа сточных вод являются нефтепродукты и
взвешенные вещества.
39

Основная масса (до 90 %) взвешенных веществ в
поверхностном стоке представлена
мелкодисперсными частицами размером до 40
мкм, а остальное (до 10 %) - песком, размер
частиц которого составляет от 0,1 до 3 мм.
Разработаны методики расчета количества
дождевых и талых вод в зависимости от региона
расположения ТЭС и занимаемой территории.
К ним обычно добавляются поверхностные
стоки, образующиеся в процессе поливомоечных
мероприятий, в том числе при мойке дорожных
покрытий.
40

Нормирование загрязняющих веществ в сбросных водах ТЭС

В настоящее время нормированию подлежат
сбросы загрязняющих веществ следующих
технологических схем ТЭС:
сбросные воды систем охлаждения: при прямоточной
схеме; оборотной с прудом-охладителем;
продувочные воды систем охлаждения с градирнями;
сточные воды водоподготовительных установок;
избыточные воды систем гидрозолоудаления (только
для действующих ТЭС);
дождевые и талые воды - при отведении их в водоём
через специальные выпуски.
41

Обязательный перечень нормируемых и контролируемых показателей состава сточных вод ТЭС

Показатель состава
сточных вод
Взвешенные вещества
рН
Биологическое
потребление
кислорода
Солесодержание
Хлориды
Cl сульфаты
SO4-2
Нефтепродукты
Кальций
Ca +2
Железо
Fe +3
Алюминий
Al +3
Медь
Cu +2
Источник сброса
Оборотная
система
водоподготовка
ГЗУ
охлаждения с
градирнями
+
+
+
+
+
+
+
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
±*
+
+
±*
±*
+
±*
+
+
-
-
-
+
42
* Контролируется в зависимости от применяемого реагента.

Для сокращения водопотребления и сброса
сточных вод наиболее перспективны следующие
направления:
максимальное применение систем оборотного
водопользования;
уменьшение потерь воды и повторно-последовательное
использование её в нескольких технологических циклах;
применение современных методов обработки воды, в
результате которых сточные воды не образуются вообще
либо могут быть использованы в других циклах
непосредственно или после соответствующей обработки;
выделение и использование ценных веществ,
содержащихся в производственных сточных водах.
43

Методы очистки сточных вод, схемы очистки и утилизации очищенных вод

44

Механическая очистка сточных вод

На первой стадии очистки из воды удаляются крупные
загрязнения. Для этого на очистных сооружениях устанавливаются
решетки, установленные под углом 60о к горизонту и имеющие
прорези 16−20 мм, и барабанные сита, поверхность которых
покрыта металлической сеткой.
При вращении барабана уровень жидкости в нем повышается,
что способствует его самоочищению. Для удаления из воды песка
и других взвешенных частиц используются песколовки. Они
бывают вертикальные, горизонтальные и тангенциальные.
Для выделения из воды оседающих или плавающих веществ с
размером частиц менее 0,1 мм применяются чаще всего
отстойники.
Отстойники являются наиболее простыми и надежными в
эксплуатации очистными сооружениями. Для более тонкой
очистки воды применяют механические фильтры.
45

Химическая очистка сточных вод

К химическим методам относятся нейтрализация, окисление или
восстановление.
Эти методы применяются для удаления растворенных веществ как
перед подачей на биологическую очистку, так и в оборотных
системах замкнутых системах водопользования.
Сточные воды, содержащие кислоты и щелочи, нейтрализуют путем
их смешивания с добавлением реагента. Количество реагента
рассчитывается таким образом, чтобы очищенная вода была
pH=6,5 ¸ 8,5
нейтральной
В качестве реагентов-окислителей используют хлор, гипохлориты
натрия и кальция, кислород, озон и др. В процессе окислительных
реакций токсичные вещества переходят в менее токсичные.
Следует отметить, что применение химических реагентов всегда
дает хороший эффект.
Однако их высокая стоимость препятствует их широкому внедрению.
46

Физико-химическая очистка сточных вод

Из физико-химических методов обработки
сточных вод применяются:
коагуляция,
флотация,
адсорбция,
экстракция,
ионный обмен,
ультрафильтрация,
обратный осмос,
выпаривание и др.
47

Принципиальная схема очистки замазученных
С точны е воды
сточных вод
2
3
1
В о зд у х
4
5
11
10
6
8
9
Н а сж и ган ие
В оборотную схем у
Н а ш лам оотвал
1 –сборный коллектор;
2 – бак-отстойник;
3 - нефтеловушка;
4 –флотатор;
5- эжектор;
6, 10 – промежуточный
бак;
7 – механический
антрацитовый фильтр;
8 – механический
фильтр с
активированным углем;
9 – сборный бак водномазутной эмульсии;
11 – напорный бак
На ВПУ
48

Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами,
собираются в распределительной камере 1,
откуда подаются в резервуары-отстойники 2,
которые имеют конические днища и устройства
для сбора и отвода всплывших и осевших
нефтепродуктов.
Для улучшения процесса отстаивания сточные
воды целесообразно подогревать до 40 ºС.
Вместимость резервуаров 2 рассчитана на прием
четырехчасового поступления сточных вод.
Остаточное содержание нефтепродуктов после
них составляет 35-40 мг/кг.
49

В качестве второй ступени рекомендуется применять малогабаритные
тонкослойные многоярусные нефтеловушки 3, после которых вода
собирается в баках 4. После нефтеловушек или вместо них можно
использовать многокамерные флотаторы 11.
Для насыщения воды воздухом перед флотацией применяют
флотационные насосы или эжекторы 5. Далее вода выдерживается
некоторое время в напорном баке и сбрасывается во флотатор. При
сбросе давления воды во флотаторе происходит интенсивное
всплывание пузырьков воздуха, которые перемещают частицы
нефтепродуктов на поверхность воды.
Образующаяся пена скребковым механизмом удаляется с
поверхности воды. Остаточная массовая концентрация
нефтепродуктов после флотаторов снижается до 10-15 мг/кг.
Вода собирается в промежуточном баке 6 и подается на
механические фильтры 7, загруженные антрацитом фракции 0,5-1,5
мм. Оптимальная скорость фильтрации равна 5,0-6,5 м/ч, а
остаточная концентрация нефтепродуктов после этих фильтров
обычно составляет 4 - 5 мг/кг.
50

Завершающая стадия очистки осуществляется на фильтрах 8 с
активированным углем. Возможно применение намывных фильтров с
использованием в качестве фильтрующих материалов вспученного перлита,
угольной пыли, а также их смеси.
Скорость фильтрации принимается равной 5,0-6,5 м/ч, а остаточная
концентрация нефтепродуктов в сточных водах после этих фильтров не
превышает 1 мг/кг.
Регенерация механических и угольных фильтров 7 и 8 осуществляется с
использованием пара давлением 0,4-0,5 МПа и температурой 150-160 ºС, а
также сжатого воздуха, подаваемого со скоростью 15 м/ч в течение 20-30 мин.
Образующиеся при отмывке сточные воды собираются в промежуточные
емкости и после снижения температуры подаются в распределительную
камеру 1.
Отделенные нефтепродукты собираются в баке 9, откуда их подают в
расходные баки мазутного хозяйства и сжигают в котлах. Осадки,
выделившиеся при очистке воды, складируются на шламоотвале с
водонепроницаемым основанием, рассчитанным на прием шлама в течение 5
лет.
Вывоз осадка из шламонакопителя осуществляется по согласованию с
санитарной инспекцией. Ведутся работы по переработке таких осадков, в том
51
числе с получением торфа, используемого при озеленении территории

Степень очистки сточных вод

Степень очистки сточных вод достигает 95 % и мало зависит
от исходной концентрации нефтепродуктов, т.е. для
получения остаточной концентрации 0,05 мг/кг (ПДК для
рыбохозяйственных водоемов) на очистку должны поступать
сточные воды с концентрацией нефтепродуктов не более 1
мг/кг, что практически не встречается в условиях работы
ТЭС.
При исходной концентрации нефтепродуктов 20 мг/кг ее
можно снизить до 1 мг/кг и использовать повторно в схемах
ВПУ, прежде всего при наличии известкования и коагуляции.
Для снижения затрат на строительство очистных
сооружений можно применить комбинированную установку,
совмещающую процессы флотации и фильтрации.
52

Флотация

Флотация - метод отделения диспергированных и коллоидных
примесей от воды, основанный на способности частиц прилипать к
воздушным (газовым) пузырькам и переходить вместе с ними в пенный
слой.
Сущность этого процесса заключается в специфическом действии
молекулярных сил, вызывающих слипание частиц примесей с
пузырьками высоко диспергированного в воде газа (воздуха) и
образованию на поверхности пенного слоя, содержащего извлеченные
вещества.
При сближении в воде газового пузырька с гидрофобной поверхностью
частицы примеси разделяющий их тонкий слой становится
неустойчивым и разрывается. Вследствие кратковременности контакта
частицы и пузырька при их столкновении вероятность слияния
определяется кинетикой образования краевого угла смачивания.
53

Флотатор Flotomax

54

Фильтр-флотатор для очистки замасленных
сточных вод
1
2
3
4
5
6
1 – отвод масла; 2 – желоб-пескоуло-витель; 3 – зона флотации;
4 – зона фильтрации; 5 – воздух на взрыхление; 6 – отвод фильтрата 55

Фильтр-флотатор для очистки замасленных сточных вод

Объем над флотационным отсеком и
фильтрами используется для отделения
пузырьков воды.
Нефтепродукты с поверхности воды собираются
скребковыми транспортерами в лоток.
Дренажные системы для отвода фильтрата и
подачи воздуха расположены в нижней части
фильтров и соединены с коллекторами,
находящимися под коллектором подачи
водовоздушной смеси на флотацию.
56

Для сокращения объемов замасленных и замазученных
вод следует вводить мероприятия по предотвращению
попадания нефтепродуктов в сточные воды ТЭС.
Прежде всего, рекомендуется создание маслоплотного
оборудования (в том числе маслоохладителей), применение густых
смазок, повышение культуры эксплуатации и ремонта оборудования,
создание самостоятельных систем охлаждения такого
оборудования.
Следует предусматривать устройство защитных кожухов на масло- и
мазутопроводах, обортовки и поддонов в местах установки
маслонасосов и маслобаков, установку баков сбора масла из
поддонов и от защитных кожухов и мазута от кожухов
мазутопроводов, обортовку площадок ремонта оборудования,
исключение попадания мазута в конденсат подогревателей, подачу
обводненного мазута для сжигания в котлах без отделения
содержащейся в нем воды, предотвращение фильтрации мазута в
грунт из резервуаров и сливных лотков.
57

После очистки

После очистки сточные воды необходимо использовать на
технологические нужды электростанции вместо
природной воды (водоподготовительные установки,
подпитка систем оборотного водоснабжения и т.п.).
Если для охлаждения вращающихся механизмов используется
вода из СОО с градирнями, воду следует возвращать в
систему охлаждения после очистки от нефтепродуктов
Сброс сточных вод после очистных сооружений в водоемы не
допускается, поэтому проектная схема должна исключать
такую возможность.
Допускается подача загрязненных нефтепродуктами сточных
вод в систему хозяйственной фекальной канализации при
наличии сооружений для полной биологической очистки
хозяйственно-бытовых сточных вод.
58

В систему отведения сточных вод, загрязненных
нефтепродуктами, необходимо направлять:
воды охлаждения подшипников и уплотнений сальников
насосов и других вращающихся механизмов;
дренажные воды полов главного корпуса и
вспомогательных помещений, которые могут содержать
нефтепродукты;
сливы от сети аварийных маслостоков;
дождевые и талые воды от открытых складов масла,
мазута, дизельного топлива и других территорий,
загрязняемых в процессе эксплуатации;
конденсат с концентрацией мазута более 5 г/м3 ,
отмывочные воды фильтров конденсатоочистки.
Система отведения таких сточных вод должна
быть полностью изолирована.
59

Схема очистки промывочных сточных вод
Сульфид натрия
Известковое молоко
Хлорная известь
Серная кислота
Воздух
Серная кислота
2
4
Промывочная
вода на очистку
Сброс
Бак для коррекции pH
1
3
шламоотстойник
На пресс-фильтр
60

Сокращение количества и очистка сточных вод химических промывок и консервации оборудования

Для сбора стоков от операции водных промывок, являющихся
частью технологии химической очистки, сооружаются специальные
открытые резервуары в виде бассейнов с двумя секциями: одна для
отстаивания сточных вод от механических примесей, а другая для
сбора полученной в первой секции осветленной воды, которую
можно использовать повторно в циклах ТЭС.
Осаждение соединений железа происходит при обработке
известковым молоком до соответствующего значения pH
растворов, содержащих соляную и серную кислоту с
pH=10,0до
фторидами,
растворов после очистки композициями на основе
pH=11,0 до
комплексонов
растворов после очистки фталевой кислотой доpH=11,5
после их аэрации в течение не менее двух суток
61

Для осаждения меди и цинка из
отработанных растворов, содержащих
комплексоны, применяют сульфид натрия,
который добавляется после отделения
осадка гидроксида железа.
При наличии гидразина раствор
обрабатывают хлорной известью с расходом
технического продукта около 1 кг/м 3.
Полученный шлам подается на
нефильтруемый шламоотвал, а осветленная
вода подкисляется до
pH=6,5 ¸ 8,5
62

Обезвреженная вода может быть использована

на угольных ТЭС - подача воды из отстойников в
систему ГЗУ, работающей по замкнутому
оборотному циклу;
на ТЭС любого типа - подача воды из
отстойников на сжигание в топку котла через
специально смонтированную форсунку;
сброс в хозяйственно-бытовую канализацию (по
согласованию с соответствующими органами),
имеющую в своем составе сооружение полной
биологической очистки, обеспечивающее доочистку
этих вод от органических соединений.
63

Значительное сокращение количества
химических промывок, следовательно, и
количества сточных вод этого типа, можно
обеспечить путем подпитки котлов добавочной
водой соответствующего качества.
Так, подпитка котлов марки ТГМЕ-464 на
Саранской ТЭЦ-2 дистиллятом испарителей
обеспечила их эксплуатацию в течение свыше
15 лет без водно-химических промывок.
64

Схема установки для обезвреживания и нейтрализации в
две стадии обмывочных вод котлов и РВП
Обмывочная вода
Аммиак
Известковое молоко
1
5-6ч
4
2
7-8ч
Шлам
V2O5 20 - 30 %;
Fe 2O3 40 - 60 %;
CaSO 4 × 2H 2O 6 - 10 %;
Fe2O3
3
6
5
5
Шлам
4
Осветленная
вода
на повторное
использование
35 - 40 %;
NiO3 и CuO 2 - 3 %;
CaSO 4 × 2H 2O 40 - 55 %;
65

При обработке обмывочных вод в две ступени
на первом этапе добавляют гидроксид натрия
до pH=4,5 ¸ 5,0
Объем шлама после 5-6-часового
отстаивания составляет в среднем 20 %
объема обмывочной воды и содержит до 5,5 %
твердого вещества, в том числе:
соединения ванадия
соединения железа
гипс CaSO 4 × 2H 2O
другие вещества
V2O5
Fe 2O3
20 - 30 %;
40 - 60 %;
6 - 10 %;
10 - 20 %.
66

Осветленную воду перекачивают во второй
бак-нейтрализатор и обрабатывают
известковым молоком до pH=9,5 ¸ 10,0
После 7-8-ми часового отстаивания объем
шлама составляет около 25 % объема
обработанной воды, а концентрация твердого
вещества достигает 9 %.
Основные компоненты этого шлама:
соединения железа
соединения никеля и меди
гипс
CaSO 4 × 2H 2O
другие вещества
35 - 40 %;
Fe2O3
NiO3
и
CuO
2 - 3 %;
40 - 55 %;
10 - 15 %.
67

Кроме того, в осадке содержится инертная часть известкового
молока.
Повышенное содержание ванадия в шламе, полученном на
первой ступени, упрощает его использование в металлургии.
Экспериментально отработана технология, включающая в себя
нагрев воды до кипения при добавлении соды и окислителей (
). При этом
концентрация
в осадке достигает
60 %.
pH=1,4
¸2
V2O
5
Шлам после второй стадии обработки направляется на
шламонакопитель с противофильтрационным покрытием, объем
которого рассчитывается на 10 лет работы ТЭС на полной
проектной мощности. Осветленная вода после второй ступени
обработки и из шламонакопителя используется снова для
обмывки. Эти воды имеют обычно
pH от 9,5 до 10,0 и содержат около 2 кг сульфата кальция на 1
м3. Концентрация ванадия, никеля, меди и железа в них обычно
не превышает 0,1 г/м3 . Однако в связи с использованием едкого
натра на первой стадии обработки в этих водах происходит
накопление сульфата натрия
68

Нейтрализованную воду и шлам допускается направлять
в систему гидрозолоудаления при условии ее работы по
замкнутой оборотной схеме и соблюдения водного
баланса системы.
Система отведения обмывочных вод должна быть
полностью изолированной и не иметь связи с другими
системами водо

Главная > Лекции

Национальный исследовательский

Томский политехнический университет

Кафедра теоретической и

промышленной теплотехники

Лекции по курсу:

«Природоохранные технологии в промышленной

теплоэнергетике»

Разработчик: к.т.н., Разва А.С.

Сточные воды предприятий теплоэнергетики и их очистка

1. Классификация сточных вод ТЭС

Эксплуатация тепловых электрических станций связана с использованием большого количества воды. Основная часть воды (более 90%) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др. Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции. К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации: регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок: нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут. Составы перечисленных стоков различны и определяются типом ТЭС и основного оборудования, ее мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в основном производстве и, конечно, уровнем эксплуатации. Воды после охлаждения конденсаторов турбин и воздухоохладителей несут, как правило, только так называемое тепловое загрязнение, так как их температура на 8...10 С превышает температуру воды в водоисточнике. В некоторых случаях охлаждающие воды могут вносить в природные водоемы и посторонние вещества. Это обусловлено тем, что в систему охлаждения включены также и маслоохладители, нарушение плотности которых может приводить к проникновению нефтепродуктов (масел) в охлаждающую воду. На мазутных ТЭС образуются сточные воды, содержащие мазут. Масла могут попадать в сточные воды также из главного корпуса, гаражей, открытых распредустройств, маслохозяйств. Количество вод систем охлаждения определяется в основном количеством отработавшего пара, поступающего в конденсаторы турбин. Следовательно, больше всего этих вод на конденсационных ТЭС (КЭС) и АЭС, где количество воды (т/ч), охлаждающей конденсаторы турбин, может быть найдено по формуле Q=KW где W - мощность станции, МВт; К -коэффициент, для ТЭС К = 100...150: для АЭС 150...200. На электростанциях, использующих твердое топливо, удаление значительных количеств золы и шлака выполняется обычно гидравлическим способом, что требует большого количества воды. На ТЭС мощностью 4000 МВт, работающей на Экибастузском угле, сжигается до 4000 т/ч этого топлива, при этом образуется около 1600...1700 т/ч золы. Для эвакуации этого количества со станции требуется не менее 8000 м 3 /ч воды. Поэтому основным направлением в этой области является создание оборотных систем ГЗУ, когда освободившаяся от золы и шлака осветленная вода направляется вновь на ТЭС в систему ГЗУ. Сбросные воды ГЗУ значительно загрязнены взвешенными веществами, имеют повышенную минерализацию и в большинстве случаев повышенную щелочность. Кроме того, в них могут содержаться соединения фтора, мышьяка, ртути, ванадия. Стоки после химической промывки или консервации теплосилового оборудования весьма разнообразны по своему составу вследствие обилия промывочных растворов. Для промывок применяются соляная, серная, плавиковая, сульфаминовая минеральные кислоты, а также органические кислоты: лимонная, ортофталевая, адипиновая, щавелевая, муравьиная, уксусная и др. Наряду с ними используются трилон Б, различные ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества, тиомочевина, гидразин, нитриты, аммиак. В результате химических реакций в процессе промывок или консервации оборудования могут сбрасываться различные органические и неорганические кислоты, щелочи, нитраты, соли аммония, железа, меди, трилон Б, ингибиторы, гидразин, фтор, уротропин, каптакс и т. д. Такое разнообразие химических веществ требует индивидуального решения нейтрализации и захоронения токсичных отходов химических промывок. Воды от обмывки наружных поверхностей нагрева образуются только на ТЭС, использующих в качестве основного топлива сернистый мазут. Следует иметь в виду, что обезвреживание этих обмывочных растворов сопровождается получением шламов, содержащих ценные вещества - соединения ванадия и никеля. При эксплуатации водоподготовки обессоленной воды на ТЭС и АЭС возникают стоки от склада реагентов, промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей, регенерации ионитовых фильтров. Эти воды несут значительное количество солей кальция, магния, натрия, алюминия, железа. Например, на ТЭЦ, имеющей производительность химводоочистки 2000 т/ч, сбрасывается солей до 2,5 т/ч. С предочистки (механические фильтры и осветлители) сбрасываются нетоксичные осадки - карбонат кальция, гидрооксид железа и алюминия, кремнекислота, органические вещества, глинистые частицы. И, наконец, на электростанциях, использующих в системах смазки и регулирования паровых турбин огнестойкие жидкости типа иввиоль или ОМТИ, образуется небольшое количество сточной воды, загрязненной этим веществом. Основным нормативным документом, устанавливающим систему охраны поверхностных вод, служат «Правила охраны поверхностных вод (типовое положение)» (М.: Госкомприроды, 1991г.).

2. Влияние сточных вод ТЭС на природные водоемы

Природные водоемы представляют собой сложные экологические системы (экосистемы) существования биоценоза - сообщества живых организмов (животных и растений). Эти системы создавались в течение многих тысячелетий эволюции живого мира. Водоемы являются не только сборниками и хранилищами воды, в которых вода усредняется по качеству, но в них непрерывно протекают процессы изменения состава примесей - приближение к равновесию. Оно может быть нарушено в результате человеческой деятельности, в частности сброса сточных вод ТЭС. Живые организмы (гидробионты), населяющие водоемы, тесно связаны между собой условиями жизни, и в первую очередь ресурсами питания. Гидробионты играют основную роль в процессе самоочищения водоемов. Часть гидробионтов (обычно растения) синтезируют органические вещества, используя при этом неорганические соединения из окружающей среды, такие, как СО 2 , NН 3 и др. Другие гидробионты (обычно животные) усваивают готовые органические вещества. Водоросли также минерализуют органические вещества. В процессе фотосинтеза они при этом выделяют кислород. Основная часть кислорода поступает в водоем путем аэрации при контакте воды с воздухом. Микроорганизмы (бактерии) интенсифицируют процесс минерализации органики при окислении ее кислородом. Отклонение экосистемы от равновесного состояния, вызванное, например, сбросом сточных вод, может привести к отравлению и даже гибели определенного вида (популяции) гидробионтов, которое приведет к цепной реакции угнетения всего биоценоза. Отклонение от равновесия интенсифицирует процессы, приводящие водоем в оптимальное состояние, которые называют процессами самоочищения водоема. Важнейшие из этих процессов следующие:

осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей; окисление (минерализация) органических примесей; окисление минеральных примесей кислорода; нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема (щелочности), приводящая к изменению ее рН; гидролиз ионов тяжелых металлов, приводящий к образованию их малорастворимых гидроокисей и выделению их из воды; установление углекислотного равновесия (стабилизация) в воде, сопровождающееся или выделением твердой фазы (СаСО 3), или переходом части ее в воду.

Процессы самоочищения водоемов зависят от гидробиологической и гидрохимической обстановки в них. Основными факторами, существенно влияющими на водоемы, являются температура воды, минералогический состав примесей, концентрация кислорода, показатель рН воды, концентрации вредных примесей, препятствующих или затрудняющих протеканию процессов самоочищения водоемов. Для гидробионтов наиболее благоприятен показатель рН=6,5...8,5. Так как сбросы воды из систем охлаждения оборудования ТЭС несут в основном «тепловое» загрязнение следует иметь в виду, что температура оказывает мощное воздействие на биоценоз в водоеме. С одной стороны, температура оказывает прямое влияние на скорость протекания химических реакций, с другой - на скорость восстановления дефицита кислорода. При повышении температуры ускоряются процессы размножения гидробионтов. Восприимчивость живых организмов к токсичным веществам с повышением температуры обычно увеличивается. При повышении температуры до +30 °С сокращается прирост водорослей, поражается фауна, рыбы становятся малоподвижными и перестают кормиться. Кроме того, с ростом температуры уменьшается растворимость кислорода в воде. Резкий перепад температур, который возникает при сбросе в водоем нагретых вод, приводит к гибели рыбы и представляет серьезную угрозу рыбному хозяйству. Влияние сточных вод, температура которых на 6...9 С выше температуры речной воды, губительно даже для рыб, адаптированных к летней температуре до + 25 °С. Среднемесячная температура воды в расчетном створе водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования летом после сброса нагретой воды не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению с естественной среднемесячной температурой воды на поверхности водоема или водотока для наиболее жаркого месяца года. Для рыбохозяйственных водоемов температура воды в расчетном створе летом не должна повышаться более чем на 5 °С по сравнению с естественной в месте водовыпуска. Среднемесячная температура воды наиболее жаркого месяца в расчетном створе рыбохозяйственных водоемов не должна превышать 28 °С, а для водоемов с холодноводными рыбами (лососевыми и сиговыми) не должна превышать 20 °С.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в водоемах Таблица 1

	Для водоемов санитарно-бытового водопользования			Для рыбохозяйственных водоемов
Вещество			Класс опасности	Лимитирующий показатель вредности
Аммиак NH 3	санитарно-токсикологический			токсикологический
Ванадий V 5+
Гидразин N 2 H 4
Железо Fe 2 +	органолептический (цвет)
Медь Cu 2 +	органолептический (привкус)
Мышьяк As 2 +	санитарно-токсикологический
Никель Ni 2 +
Нитраты (по NO 2 -)
Полиакриламид
Ртуть					отсутствие
Свицец Pb 2 +
Формальдегид
Фтор F -
Сульфаты (по SO 4)	органолептический (привкус)			санитарно-токсикологический
Фенолы	органолептический (запах)			токсикологический
Нефть и нефтепродукты	органолептический (пленка)			рыбохозяйственный

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) вредного вещества в воде водоема называется его концентрация, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследований, а также не нарушает биологического оптимума в водоеме. В табл.1 приведены ПДК некоторых веществ, характерных для энергетики. Какое же влияние оказывают на природные водоемы отдельные загрязнители, характерные для ТЭС? Нефтепродукты. Попадающие в водоемы стоки, содержащие нефтепродукты, вызывают появление у воды запаха и привкуса керосина, образование пленки или масляных пятен на ее поверхности и отложений тяжелых нефтепродуктов на дне водоемов. Пленка нефтепродуктов нарушает процесс газообмена и препятствует проникновению в воду световых лучей, загрязняет берега и прибрежную растительность. Попавшие в водоем нефтепродукты в результате биохимического окисления постепенно разлагаются на углекислоту и воду. Однако этот процесс протекает медленно и зависит от количества растворенного в воде кислорода, температуры воды и количества микроорганизмов в ней. В летнее время пленка нефтепродуктов разлагается на 50...80% в течение 5...7 дней, при температуре ниже +10 °С процесс разложения идет более длительно, а при +4 °С разложения вообще не происходит. Донные отложения нефтепродуктов удаляются еще более медленно и становятся источником вторичного загрязнения воды. Наличие в воде нефтепродуктов делает воду непригодной для питья. Особенно большой ущерб наносится рыбному хозяйству. Рыбы наиболее чувствительны к изменению химического состава воды и к попаданию в нее нефтепродуктов в эмбриональном периоде. Нефтепродукты, попадающие в водоем, приводят также к гибели планктона - важной составляющей кормовой базы рыб. От загрязнения водоемов нефтепродуктами страдают также водоплавающие птицы. В первую очередь повреждаются оперение и кожа птиц. При обильном поражении птицы погибают. Кислоты и щелочи. Кислые и щелочные воды изменяют показатель рН воды водоема в районе их сброса, Изменение рН отрицательно сказывается на флоре и фауне водоема, нарушает биохимические процессы и физиологические функции у рыб и других живых организмов. При повышении щелочности воды, т. е. рН>9,5 у рыб разрушается кожный покров, ткани плавников и жабры, водные растения угнетаются, ухудшается самоочищение водоема. При снижении показателя, т. е. рНг$5 неорганические (серная, соляная, азотная) и органические (уксусная, молочная, виннокаменная и др.) кислоты оказывают на рыб токсическое воздействие. Соединения ванадия обладают способностью накапливаться в организме. Они являются ядами с весьма разнообразным действием на организм и способны вызвать изменения в органах кровообращения, дыхания, в нервной системе: приводят к нарушению обмена веществ и аллергическим поражениям кожи. Соединения железа. Растворимые соли железа, образующиеся в результате воздействия кислоты на металл теплоэнергетического оборудования, при нейтрализации кислых растворов щелочи переходят в гидрат оксида железа, выпадающий в осадок и могущий отлагаться на жабрах рыб. Комплексы железа с лимонной кислотой отрицательно влияют на цвет и запах воды. Кроме того, соли железа обладают некоторым общим токсическим действием, а соединения трехвалентного (окисного) железа действуют обжигающе на пищеварительный тракт. Соединения никеля поражают ткань легких, вызывают функциональные нарушения центральной нервной системы, желудочные заболевания, снижение кровяного давления. Соединения меди обладают общим токсическим действием и при избыточном попадании в организм вызывают нарушения желудочно-кишечного тракта. Для рыб опасны даже незначительные концентрации меди. Нитриты и нитраты. Воды, содержащие нитриты и нитраты в количествах, превышающих предельно допустимые. не могут быть использованы для питьевого водоснабжения. При их употреблении наблюдались случаи тяжелой метгемоглобинемии. Кроме того, нитраты неблагоприятно воздействуют на высших беспозвоночных и рыб. Аммиак и соли аммония тормозят биологические процессы в водоемах и высокотоксичны для рыб. Кроме того, аммониевые соли в результате биохимических процессов окисляются до нитратов. Трилон Б. Растворы трилона Б токсичны для микроорганизмов, в том числе и для тех, которые участвуют в процессах биохимической очистки. Комплексы трилона Б с солями жесткости обладают значительно меньшей токсичностью, однако комплексы его с солями железа окрашивают воду водоема и придают ей неприятный запах. Ингибиторы ОП-7, ОП-10 придают запах воде и специфический привкус рыбе. Поэтому для водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей, лимитирующим показателем вредности ингибиторов ОП-7 и ОП-10 является токсикологический показатель, а для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - органолептический (вкус, запах). Гидразин, соединения фтора, мышьяка, ртути ядовиты как для человека, так и для фауны водоемов. Однако в воде, используемой для питьевых целей, должна быть определенная концентрация фтор-ионов (приблизительно 1,0-1,5 мг/л). Как меньшие, так и большие концентрации фтора вредны для человеческого организма. Повышенное солесодержание сточных вод, даже обусловленное наличием нейтральных солей, близких по составу к солям, содержащимся в обычных водах водоемов, может оказать отрицательное влияние на флору и фауну водоемов. Шлам , находящийся в сбросных водах предочисток водоподготовительных установок, содержит органические вещества. Попадая в водоем, он способствует снижению содержания кислорода в воде из-за окисления этих органических веществ, что может привести к нарушению процессов самоочищения водоема, а в зимнее время к развитию замора рыбы. Содержащиеся в шламе хлопья оксидов железа и избыток извести поражают слизистую жабр у рыбы, приводя ее к гибели. Снижение отрицательного влияния ТЭС на водоемы осуществляется следующими основными путями: очисткой сточных вод перед их сбросом в водоемы, организацией необходимого контроля; уменьшением количества сточных вод вплоть до создания бессточных электростанций; использованием сточных вод в цикле ТЭС; усовершенствованием технологии самой ТЭС. В табл.2 представлен примерный усредненный состав стоков исходя из полученных данных химического анализа проб, взятых из бассейнов-отстойников некоторых электростанций. Вещества эти по своему влиянию на санитарный режим водоемов могут быть разделены на три группы. Примерный состав стоков в бассейне-отстойнике до очистки,

при различных методах химических промывок, мг/л Таблица 2

Компоненты	Соляно-кислотный	Комплексный	Аддитиново-кислотный	Фталевокислотный	Гидразино-кислотный	Дикарбокислотный
Хлориды Cl -
Сульфаты SO 4
Железо Fe 2 + , Fe 3 +
Медь Cu 2 +
Цинк Zn 2 +
Фтор F -
ОП-7, ОП-10
ПБ-5, В-1, В-2
Каптакс
Формальдегид
Аммонийные соединения NH 4 +
Нитриты NO 2 -
Гидразин N 2 H 4
Солесодержание

К первой должны быть отнесены неорганические вещества, содержание которых в данных растворах близко к значениям ПДК. Ими являются сульфаты и хлориды кальция, натрия, магния. Сброс в водоем сточных вод, содержащих эти вещества, будет лишь несколько повышать солесодержание воды. Вторую группу составляют вещества, содержание которых значительно превышает ПДК; к ним необходимо отнести соли металлов (железа, меди, цинка), фторсодержащие соединения, гидразин, мышьяк. Эти вещества не могут быть пока биологически переработаны в безвредные продукты. Третья группа объединяет все органические вещества, а также аммонийные соли, нитриты, сульфиды. Общим для веществ этой группы является то, что все они могут быть окислены до безвредных или менее вредных продуктов: воды, углекислоты, нитратов, сульфатов, фосфатов, поглощая при этом из воды растворенный кислород. Скорость этого окисления для разных веществ различна.

3. Обработка сбросных вод водоподготовительных установок

Методы очистки сточных вод подразделяются на механические (физические), физико-химические, химические и биохимические. Непосредственное выделение примесей из сточных вод может быть осуществлено следующими путями (механические и физико-химические методы):

механическое удаление крупных примесей (на решетках, сетках); микропроцеживание (мелкие сетки); отстаивание и осветление; применение гидроциклонов; центрифугирование; фильтрование; флотация; электрофорез; мембранные методы (обратный осмос, электродиализ).

Выделение примесей с изменением фазового состояния воды или примеси (физико-химические методы):

примесь - газовая фаза, вода-жидкая фаза (дегазация или отгонка с паром); примесь - жидкая или твердая фаза, вода - жидкая фаза (выпаривание); примесь и вода - две жидкие не смешивающиеся фазы (экстракция и коалесценция); примесь - твердая фаза, вода - твердая фаза (вымораживание); примесь - твердая фаза, вода - жидкая фаза (кристаллизация, сорбция, коагуляция).

Методы очистки сточных вод путем превращения примесей с изменением их химического состава (химические и физикохимические методы) разделяются по характеру процессов на следующие группы:

образование труднорастворимых соединений (известкование и др.); синтез и разложение (разложение комплексов тяжелых металлов при вводе щелочей и др.); окислительно-восстановительные процессы (окисление органических и неорганических соединений сильными окислителями и др.); термическая переработка (аппараты с погружными горелками, сжигание кубовых остатков и др.).

Наибольшее практическое значение при очистке сточных вод ТЭС имеют методы: отстаивание, флотация, фильтрование, коагуляция и сорбция, известкование, разложение и окисление веществ. В зависимости от качества исходной воды и требований к качеству добавочной воды котлов применяются различные варианты схем водоподготовительных установок. В общем виде они включают в себя предочистку воды и ионный обмен. Непосредственный сброс сточных водоподготовительных установок в водоемы недопустим из-за резкопеременных значений рН, выходящих за пределы 6,5-8,5, оптимальных для водоемов, а также высокой концентрации в них грубодисперсных примесей и солей. Удаление грубодисперсных примесей и регулирование рН не представляют проблемы. Наиболее сложной задачей является снижение концентрации истинно-растворенных примесей (солей). Ионообменный метод здесь непригоден, так как приводит к возрастанию количества сбрасываемых солей. Более предпочтительны безреагентные методы (выпаривание, обратный осмос) или с ограниченным применением реагентов (электродиализ). Но и в этих случаях обработка воды на водоподготовительных установках производится дважды. Поэтому главной задачей при проектировании и эксплуатации водоподготовки ТЭС следует считать уменьшение сброса сточных вод. В соответствии с условиями сброса сточных вод технология их очистки состоит обычно из трех этапов:

сброса всех отработавших растворов и отмывочных вод в усреднитель; выделение из жидкости токсичных веществ второй группы с последующим обезвоживанием получающегося осадка; очистка от веществ третьей группы.

Продувочная вода осветлителей обрабатывается и повторно используется после осветления ее на шламоотвале, или в специальных отстойниках, или на фильтр-прессах, или барабанно-вакуумных фильтрах с возвратом воды во всех случаях в баки повторного использования промывочных вод механических фильтров. Шлам из отстойников периодического действия направляется на шламоотвал с использованием для этой цели нейтрализованных регенерационных вод ионитовых фильтров. Обезвоженный шлам, полученный на фильтр-прессе, необходимо вывозить в места захоронения, имеющие надежную защиту от попадания вредных веществ в окружающую среду. Схема установки для обезвоживания шлама предочистки на одной из ТЭС представлена на рис1.

Рис.1. Принципиальная схема установки для обезвоживания шлама продувки осветлителей:

1 - подвод шлама; 2 - осветленная вода на ВПУ; 3 - техническая вода; 4 - воздух; 5 - обезвоженный шлам; 6 - барабанно-вакуумный фильтр; 7 - воздуходувка; 8 - вакуум-насос; 9 - ресивер; 10 - бак постоянного уровня; 12 - насос; 12 - емкость; 13 - бункер для обезвоженного шлама Продувочная вода из осветлителя направляется в сборную емкость. Для предупреждения осаждения шлама в этой емкости через продувочную воду барботируется воздух, затем вода перекачивается в бак постоянного уровня и поступает в вакуумный фильтр, в котором происходит отделение шлама. Обезвоженный шлам сбрасывается в бункер и затем направляется на шламоотвал. Вода после отделения шлама возвращается на водоподготовительную установку.

Рис.2. Схемы самонейтрализации (а ) и нейтрализации (б ) известью сточных вод водоподготовительных установок:

1-Н-катионитный фильтр; 2-анионитный фильтр; 3-известковая мешалка; 4-насос известковой мешалки; 5-насос-дозатор известкового молока; 6-приямок сбора регенерадионных вод; 7-перекачивающий насос; 8-бак-нейтрализатор; 9-насос перекачивания и сброса; 10-охлаждающая вода после конденсаторов турбин или водоисточник Продувка осветлителей может направляться также в систему ГЗУ или на нейтрализацию кислых стоков (при рН>9). Вода от промывки механических фильтров при наличии предочистки направляется либо в линию исходной воды (при коагуляции), либо в нижнюю часть каждого осветлителя (при известковании). Для обеспечения постоянного расхода эта вода предварительно собирается в бак регенерации промывочных вод механических фильтров. При отсутствии предочистки вода от промывки механических фильтров может либо обрабатываться отстаиванием в специальном отстойнике с возвратом осветленной воды в линию исходной воды и удалением отстоявшегося шлама на шламоотвал, либо использоваться в системе ГЗУ, либо направляться в систему сбора регенерационных вод ионитовых фильтров. Сточные воды ионообменной части водоподготовительной установки, если не считать некоторого количества грубодиперсных примесей, поступающих при взрыхлении фильтров, представляют собой истинные растворы солей. В зависимости от местных условий эти воды направляются: в водоемы с соблюдением санитарно-гигиенических и рыбохозяйственных требований; в системы гидрозолоудаления; в пруды-испарители при благоприятных климатических условиях; на выпарные установки; в подземные водоносные горизонты. Сброс сточных вод в водоем возможен при соблюдении определенных условий. Так, при кислых сточных водах необходимо выполнение следующего неравенства:

;

А при щелочных

,

Где а - коэффициент смешения на участке между выпуском сточных вод и расчетным створом ближайшего пункта водопользования; Q - расчетный расход водоема, равный для незарегулированных рек наибольшему среднемесячному расходу воды 95%-ной обеспеченности; Щ - изменение щелочности воды, которое вызовет изменение рН исходной воды до предельно допустимого значения, мг-экв/кг; Q CЩ и Q СК - суточные сбросы щелочи и кислоты в сточных водах соответственно, г-экв. Сбросы кислоты и щелочи определяются по следующим выражениям:

;

,

Где G Щ и G К - суточные расходы щелочи и кислоты соответственно, кг; q Щ и q К - удельные расходы щелочи и кислоты при регенерации, г-экв/г-экв. Величина Щ определяется по формуле

,

Где Щ 0 - щелочность исходной воды водоема, мг-экв/кг; рН Д - допустимый показатель рН воды после смешения сточной воды с водой водоисточника (6,5 и 8,5); рН=рН Д -рН 0 - величина, на которую допустимо изменять показатель рН воды водоисточника; рН 0 - показатель рН воды при температуре водоема;  - ионная сила воды в водоеме; К 1 - константа первой ступени диссоциации Н 2 СО 3 при температуре воды в водоеме. Если сброс сточных вод в водоем нарушает эти условия, то необходимо применять предварительную нейтрализацию. В большинстве случаев сточные воды ионообменной части водоподготовительных установок после смешения сбросов регенеративных вод от катионитов и анионитных фильтров имеют кислую реакцию. Для нейтрализации применяют щелочные реагенты, как доломит, различные щелочи, но чаще всего известь.

Рис.3. Схема нейтрализации щелочных регенерационных вод дымовыми газами:

1 - Н-катионитный фильтр; 2 - анионитный фильтр; 3 - приямок сбора регенерационныхвод; 4 - перекачивающий насос; 5 - бак нейтрализации; 6 - распределительная труба; 7 - насос перемешивания и сброса; 8 - эжектор; 9 - дымовые газы, очищенные от золы; 10 - охлаждающая вода после конденсаторов турбин Нейтрализация известью не вызывает столь резкого повышения солесодержания воды, как при использовании других реагентов. Происходит это по той причине, что при нейтрализации известью образуется осадок, который затем выводится из воды. Положительный опыт получен также при нейтрализации сточных вод аммиачной водой. Суточный расход реагентов, необходимых для нейтрализации кислых вод, можно записать как Q СР =Q СК -Q СЩ , а щелочных - как Q СР =Q СЩ -Q СК .

При нейтрализации известью суточный расход 100%-ного СаО составляет Q СаО =28Q СР 10 -3 .

На рис.2 приведены схемы нейтрализации кислых сточных вод. Если после смешения регенерационных сбросов вода имеет щелочной характер, то ее нейтрализацию можно проводить дымовыми газами за счет растворения СО 2 , SО 3 , NО 2 . Необходимый объем дымовых газов V для нейтрализации суточного объема щелочных сточных вод определяется по формуле

Где V Г - полный объем дымовых газов, образующихся при сжигании топлива, после золоуловителя, м 3 /кг или м 3 /м 3 ; V SO2 ; V CO2 и V NO2 - объемы соответствующих газов, образующихся при сжигании топлива, м 3 /кг или м 3 /м 3 . На рис.3 приведена схема нейтрализации сточных вод водоподготовительных установок дымовыми газами с использованием барботажного способа растворения газа в воде. Для тех же целей применяются и выпарные установки для концентрирования и глубокого упаривания сточных вод (Ферганская ТЭЦ, Казанская ТЭЦ-3). Концентрат подается на установку переработки концентрированных стоков. Установка представляет аппарат с погружными горелками (рис.4), где упаривание производится до получения кристаллической соли, которая складируется в нефильтруемом хранилище.

4. Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты

Рис.4. Аппарат погружного горения для выпаривания сточных вод :

1 - погружная горелка; 2 - аппарат; 3 - вентилятор; 4 - бак; 5 - регулятор уровня

Для очистки сточных вод от нефтепродуктов применяются методы отстаивания, флотации и фильтрования. Метод отстаивания основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктов. Частицы нефтепродуктов под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 310 2 мкм. Величина, обратная размеру частицы, называется степенью дисперсности. В основе процесса отстаивания лежит принцип выделения нефтепродуктов под действием разности плотностей воды и частиц масла. Содержание нефтепродуктов в стоках находится в широких пределах и составляет в среднем 100 мг/л. Отстаивание нефтепродуктов производится в нефтеловушках (рис.5). Вода подается в приемную камеру и, пройдя под перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения воды и нефтепродуктов. Очищенная вода, пройдя под второй перегородкой, выводится из нефтеловушки, а нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды и удаляются специальным устройством. При выборе нефтеловушки необходимо принимать следующие допущения: скорость движения воды во всех точках поперечного сечения одинакова; поток воды имеет ламинарный характер; скорость всплывания частиц нефтепродуктов постоянна в течение всего времени прохождения потока.

Рис.5. Схема типовой нефтеловушки :

1-сточная вода; 2- приемная камера; 3-отстойная зона: 4-очищенная вода; 5- вертикальные полупогруженные перегородки; 6-нефтесборные трубы; 7-пленка всплы-вших нефтепродуктов Значительное влияние на эффективность работы нефтеловушки оказывает температура воды. Увеличение температуры воды приводит к снижению ее вязкости, что способствует улучшению условий выделения частиц. Например, мазут при температуре воды ниже 30 С оседает в нефгеловушке, в интервале 30...40 °С частицы мазута находятся во взвешенном состоянии и лишь свыше 40 °С проявляется эффект всплытия частиц.

Рис.6. Нефтеловушка Гипроспецпромстроя со скребковым механизмом:

1 - приемная камера; 2 - перегородка; 3 - отстойная зона; 4 - перегородка; 5 - выпускная камера; 6 - переливной лоток; 7 - скребок; 8 - поворотные щелевые трубы; 9 - приямок; 10 - гидроэлеватор
На рис.6 представлена нефтеловушка Гидроспецпромстроя. Нефтепродукты, всплывающие на поверхность в отстойных камерах, сгоняют скребковым устройством к щелевым поворотным трубам, расположенным в начале и конце отстойных зон каждой секции, через которые они выводятся из нефтеловушки. При наличии тонущих примесей в сточной воде они выпадают на дно нефтеловушки, сгребаются тем же скребковым транспортером в приямок и при помощи данного клапана (или гидроэлеватора) выводятся из нефтеловушки. Нефтеловушки такого типа рассчитаны на производительность 15...220 кг/с по сточной воде.

Рис. 5.7. Схема установки для напорной флотации:

1-вход воды; 2-приемный резервуар; 3-всасывающая труба; 4-воздухопровод; 5-насос; 6-флотационная камера; 7-пеносборник; 8-отвод очищенной воды; 9-напорная емкость Флотационный метод очистки воды заключается в образовании комплексов частица нефтепродуктов - пузырек воздуха с последующим выделением этих комплексов из воды. Скорость всплывания таких комплексов в 10 2 ...10 3 раз превышает скорость всплывания частиц нефтепродуктов. По этой причине флотация гораздо эффективнее отстаивания.

Рис.8. Схема установки для безнапорной флотации:

1-вход воды; 2-приемный резервуар; 3-всасывающая труба; 4-воздухопровод; 5-насос; 6-флотационная камера; 7-пеносборник; 8-отвод очищенной воды Различают напорную флотацию, при которой пузырьки воздуха выделяются из пересыщенного раствора его в воде, и безнапорную, которая осуществляется при помощи пузырьков воздуха, вводимых в воду специальными устройствами. При напорной флотации (рис.7) воздух растворяется в воде под избыточным давлением до 0,5 МПа, для чего в трубопровод перед насосом подается воздух, а затем водовоздушная смесь в течение 8-10 мин выдерживается в специальной напорной емкости, откуда и подается во флотатор, где происходят сброс давления, образование пузырьков воздуха и собственно флотационный процесс разделения воды и примеси. При снижении давления на входе воды во флотатор воздух, растворенный в воде, выделяется практически мгновенно, образуя пузырьки. При безнапорной флотации (рис.8) образование пузырьков происходит за счет механических (насосом, эжектором) или электрических сил и во флотатор вводится готовая дисперсная система пузырьки -вода. Оптимальные размеры пузырьков равны 15-30 мкм. Скорость всплывания пузырьков такого размера с захваченными частицами нефти составляет в среднем 0,9...10 -3 м/с, что в 900 раз превышает скорость всплывания частицы нефти размером 1,5 мкм. Фильтрование замазученных и замасленных вод осуществляется на заключительной стадии очистки. Процесс фильтрования основан на прилипании эмульгированных частиц нефтепродуктов к поверхности зерен фильтрующего материала. Так как фильтрованию предшествует предварительная очистка сточных вод (отстаивание, флотация), перед фильтрами концентрация нефтепродуктов невысока и составляет 10 -4 ...10 -6 в объемных долях. При фильтровании сточных вод частицы нефтепродуктов выделяются из потока воды на поверхности зерен фильтрующего материала и заполняют наиболее узкие поровые каналы. При гидрофобной поверхности (не взаимодействующей с водой) частицы хорошо прилипают к зернам, при гидрофильной (взаимодействующей с водой) прилипание затруднено из-за наличия гидратной оболочки на поверхности зерен. Однако прилипающие частицы вытесняют гидратную оболочку и начиная с какого-то момента времени фильтрующий материал работает как гидрофобный. Рис.9. Изменение концентрации мазута в конденсате во время пропаривания фильтра при регенерации фильтрующего материала При работе фильтра частицы нефтепродуктов постепенно заполняют объем пор и насыщают фильтрующий материал. В итоге по истечении некоторого времени устанавливается равновесие между количеством масла, выделяющегося из потока на стенки, и количеством масла, стекающего в виде пленки в следующие по ходу потока слои фильтрующего материала. С течением времени насыщенность нефтепродуктами сдвигается к нижней границе фильтрующего слоя и концентрациямасла в фильтрате увеличивается. В этом случае фильтр отключается на регенерацию. Повышение температуры воды способствует уменьшению вязкости нефтепродуктов и, следовательно, более равномерному его распределению по высоте слоя. Традиционными материалами для загрузки фильтров являются кварцевый песок и антрацит. Иногда применяют сульфоуголь, отработанный в Nа-катионитовый фильтр. В последнее время применяют доменный и мартеновский шлак, керамзит, диатомит. Специально для этих целей ЭНИН им. Г. М. Кржижановского разработал технологию получения полукокса из канско-ачинских углей.

Рис.10. Технологическая схема очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты:

1-приемный бак: 2-нефтеловушка; 3-промежуточные баки; 4-флотатор; 5-напорная емкость; 6-эжектор; 7-мазутоприемник; 8-механический фильтр; 9-угольныий фильтр; 10-бак промывочной воды: 11-ресивер; 12-компрессор; 13-насосы: 14-раствор коагулянта Регенерацию фильтра следует производить водяным паром давлением 0,03...0,04 МПа через верхнее распределительное устройство. Пар разогревает уловленные нефтепродукты, и они под давлением вытесняются из слоя. Длительность регенерации обычно не превышает 3 ч. Вытеснение масла из фильтра сопровождается сначала ростом его концентрации в конденсате, а затем ее уменьшением (рис.9). Конденсат сбрасывается в баки перед нефтеловушкой или флотатором. Эффективность очистки сточных вод в насыпных фильтрах от нефтепродуктов составляет около 80%. Содержание нефтепродуктов составляет 2...4 мг/кг, что значительно превышает ПДК. Вода с таким качеством может направляться для технологических целей ТЭС. В ряде случаев этот фильтрат необходимо доочистить на сорбционных (загруженных активированным углем) или намывных фильтрах. Полная типовая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов показана на рис.10. Сточные воды собираются в буферные усреднительные баки, в которых происходит выделение части наиболее крупных грубодисперсных. примесей и частиц нефтепродуктов. Сточная вода, частично освобожденная от примесей, направляется в нефтеловушку. Затем вода поступает в промежуточный бак и оттуда насосом подается на флотатор. Выделенные нефтепродукты направляются в мазутоприемник, затем подогреваются паром для снижения вязкости и эвакуируются из установки для сжигания. Частично очищенная вода направляется во второй промежуточный бак и подается из него на фильтровальную установку, состоящую из двух ступеней. Первая ступень представляет собой фильтр с двухслойной загрузкой из кварцевого песка и антрацита. Вторая ступень состоит из сорбционного фильтра. загруженного активированным углем. Степень очистки воды по этой схеме составляет около 95%.

5. Очистка обмывочных вод поверхностей нагрева котлов

Обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей (РВП) представляют собой кислые растворы (рН= 1,3...3), содержащие грубодисперсные примеси: оксиды железа, кремнекислоту, продукты недожога, нерастворившуюся часть золы, свободную серную кислоту, сульфаты тяжелых металлов, соединения ванадия, никеля, меди и др. В среднем обмывочная вода содержит, г/л: свободную кислоту (в пересчете на Н 2 SО 4) 4...5, железо 7...8, никель0,1...0,15, ванадий 0,3...0,8, медь 0,02...0,05, взвешенные вещества 0,5, сухой остаток 32...45. Сточные воды от обмывок РВП и конвективных поверхностей нагрева котлов обезвреживаются нейтрализацией их щелочами. При этом ионы тяжелых металлов осаждаются в шлам в виде соответствующих гидрооксидов. Так как обмывочные воды мазутных котлов содержат ванадий, шлам, образующийся при их нейтрализации, является ценным сырьем для металлургической промышленности. Поэтому процесс нейтрализации и очистки обмывочных вод организуется так. чтобы конечными продуктами являлись обезвреженная осветленная вода и обезвоженный ванадиевый шлам, который направляется на металлургические заводы. Нейтрализация обмывочных вод производится в одну или две стадии. При нейтрализации в одну стадию сточные воды обрабатываются известковым молоком до рН=9,5...10 и выпадения всех токсичных компонентов в осадок. На рис.11 показан разработанный ВТИ и Теплоэлектропроектом и внедренный на Киевской ТЭЦ-5 вариант схемы нейтрализации и обезвреживания обмывочных вод РВП. В этой схеме обмывочные воды подаются в бак-нейтрализатор, в который также дозируется и раствор извести. Раствор перемешивается насосами рециркуляции и сжатым воздухом, затем отстаивается в течение 7...8 ч, после чего часть осветленной воды (50-60%) используется повторно на обмывку котлов, а шлам подается для обезвоживания на фильтр-прессы типа ФПАКМ. Шлам шнековым транспортером отправляется на расфасовку и на склад. Производительность фильтр-пресса 70 кг/(м 2 ч). Фильтрат из фильтр-пресса поступает на катионитный фильтр для улавливания остатков катионов тяжелых металлов. Фильтрат катионитных фильтров сбрасывается в водоем.

Рис.11. Схема установки для обезвреживания и нейтрализации обмывочных вод котлов и РВП:

1-обмывочная вода; 2-бак-нейтрализатор; 3-насос; 4-фильтр-пресс; 5-техническая вода на промывку фильтровальной ткани; шнековый транспортер; 7-машина для зашивания мешков; 8-погрузчик; 9-бак-сборник; 10-насос фильтрата; 11-насос раствора соли; 12-бак-мерник раствора соли; 13-фильтрат; 14-регенерационный раствор; /5-катионитный фильтр; 16-известковое молоко; 17-мешалка; 18-насос; 19-осветленная вода на повторное использование; 20-сжатый воздух Регенерация фильтра производится раствором NаСl, регенерационные воды сбрасываются в бак-нейтрализатор. Вода обезвреживается, однако получаемый шлам обогащен оксидами железа, сернокислым кальцием и беден соединениями ванадия (пентаоксида ванадия менее 3...5%). Челябинским научно-исследовательским институтом металлургии (ЧНИИМ) совместно с Киевской ТЭЦ-5 разработан метод повышения содержания ванадия в осадке. При одностадийной нейтрализации в качестве реагента-осадителя используют смесь, содержащую гидрооксид железа Fе(ОH) 2 , кальция Са(ОН) 2 , магния Мg(ОН) 2 и силикат-ион SiO 3 2 - . Процесс осаждения производится при рН=3,4...4,2. Для повышения концентрации соединения ванадия в шламе процесс осаждения можно организовать в две стадии. На первой стадии производится обработка щелочью (NаОН) до рН=4,5-4,0, при котором происходит осаждение Fе(ОН) 3 и основной массы ванадия, а на второй стадии процесс нейтрализации проводится при рН=8,5...10, при котором осаждаются остальные гидроокиси. Вторая стадия осуществляется известью. В этом случае ценность представляет шлам, полученный на первой стадии нейтрализации.

6. Очистка сточных вод химических промывок и консервации оборудования

Сточные воды от предпусковых (после окончания монтажа) и эксплуатационных химических промывок и консервации оборудования представляют резкие, «залповые» сбросы с большим разнообразием содержащихся в них веществ. Общее количество загрязненных стоков от одной химической промывки, подлежащих очистке, м 3 , можно определить из выражения

Где а -суммарный объем промывочных контуров, м 3 ; К -коэффициент, равный 25 для газомазутных ТЭС и 15 дляпылеугольных, так как в последнем случае часть отмывочных вод с содержанием железа менее 100 мг/л может быть сброшена в ГЗУ. Различают два основных варианта очистки отмывочных и консервационных вод:

на ТЭС, работающих на жидком и газообразном топливе, а также на угольных ТЭС с разомкнутой (прямоточной) системой ГЗУ; на ТЭС, работающих на твердом топливе с оборотной системой ГЗУ.

По первому варианту предусматриваются следующие стадии очистки: сбор всех отработанных растворов в емкости-усреднители, выведение из раствора токсичных веществ второй группы, очистка воды от веществ третьей группы. Сбор и обезвреживание сточных вод производятся на установке, включающей двухсекционный открытый бассейн или емкость-усреднитель, баки-нейтрализаторы и бак для коррекции рН. Стоки первоначальных водных промывок оборудования, загрязненные продуктами коррозии и механическими примесями, направляются в первую секцию открытого бассейна. После отстаивания осветленная вода из первой секции должна перепускаться во вторую - усреднитель бассейна. В эту же секцию отводятся стоки с рН=6...8 от водных промывок после завершения операции по вытеснению кислых и щелочных растворов. Вода из секции-усреднителя должна повторно использоваться для подпитки оборотных систем водоснабжения или ГЗУ. Примерный состав стоков в бассейне-отстойнике указан в табл.2. Кислые и щелочные растворы от химических очисток оборудования собираются в баки-нейтрализаторы (рис.12), вмещающие 7...10 объемов очищаемого контура, для их взаимной нейтрализации. Растворы из баков-нейтрализаторов и использованные растворы от консервации оборудования направляются в бак для коррекции рН в целях проведения их окончательной нейтрализации, осаждения ионов тяжелых металлов (железа, меди, цинка), разложения гидразина, разрушения нитратов. Донейтрализация и осаждение железа производятся путем подщелачивания растворов известью до рН=10...12 в зависимости от состава обезвреживаемых сточных вод. Для осаждения шлама и осветления вода отстаивается не менее двух суток, после чего шлам удаляется на шламоотвал предочисток водоподготовительных установок или на золоотвал. Если в промывочных растворах на основе лимонной кислоты кроме железа присутствуют также медь и цинк, то для осаждения меди и цинка следует применять сульфид натрия, который необходимо добавлять в раствор после отделения шлама гидрооксида железа. Осадок сульфидов меди и цинка должен уплотняться отстаиванием не менее суток, после чего шлам удаляется на шламоотвал предочистки.

Рис.12. Схема очистки промывочных сточных вод:

1 - бак; 2 - бак-нейтрализатор; 3 - шламоотстойник; 4 - бак для коррекции рН; 5 - подача известкового молока; б - подача хлорной извести; 7 - подача сульфида натрия (Nа 2 S); 8 - серная кислота: 9 - подача воздуха; 10 - вода на очистку; 11 - вода на фильтр-пресс: 12 - сброс
Для обезвреживания промывочных и консервирующих растворов, содержащих нитриты, можно использовать кислые промывочные растворы или производить обработку растворов кислотой. При этом следует учитывать, что при разрушении нитритов образуются газы NO и NО 2 , плотность которых выше плотности воздуха. Поэтому доступ в емкость, в которой проводилось обезвреживание растворов, содержащих нитрит, может быть разрешен только после тщательной вентиляции этой емкости и проверки ее на загазованность. Гидразин и аммиак, содержащиеся в сточных водах, могут быть разрушены обработкой растворов хлорной известью. При этом гидразин окисляется хлорной известью с образованием свободного азота. Для практически полного разрушения гидразина количество хлорной извести должно быть увеличено по сравнению со стехиометрическим примерно на 5%. При взаимодействии аммиака с хлорной известью образуется хлорамин, который в присутствии небольшого избытка аммиака окисляет его с образованием азота. При большом избытке аммиака в результате его взаимодействия с хлорамином образуется гидразин. Поэтому при обезвреживании хлорной известью растворов, содержащих аммиак, необходимо строго выдерживать стехиометрическую дозу извести. Аммиак можно нейтрализовать в результате взаимодействия его с углекислотой воздуха при аэрации раствора в бакенейтрализаторе или в баке для коррекции рН. Осветленная вода, образующаяся после обезвреживания промывочных и консервирующих растворов, должна быть дополнительно обработана для придания ей нейтральной реакции (рН=6,5...8,5) и повторно использована на технологические нужды электростанции. Гидразин присутствует в стоках лишь в течение нескольких суток после слива растворов в усреднитель. Позже гидразин уже не обнаруживается, что объясняется его окислением при каталитическом участии железа и меди.

Рис.13. Схема узла очистки консервирующих растворов:

1 - сброс консервирующего раствора; 2 - подвод реагентов; 3 - бак сбора консервирующего раствора; 4 - подвод греющего пара: 5 - насос; 6 - сброс обезвреженного раствора: 7 - циркуляционный насос; 8 - эжектор: 9 - линия рециркуляции Технология очистки стоков от фтора заключается в обработке известью и сернокислым глиноземом в следующем соотношении: на 1 мг фтора - не менее 2 мг Аl 2 О 3 . Остаточное содержание фтора достигается не более 1,4...1,6 мг/л. Осветленная вода из бака для коррекции рН отправляется на биохимическую очистку, являющуюся универсальным методом очистки. В основе процесса биохимической очистки лежит жизнедеятельность некоторых видов микроорганизмов, которые могут использовать органические и минеральные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве питательных веществ и источников энергии. Для биологической очистки применяют аэротенки и биофильтры. Существуют ограничения для концентраций некоторых веществ в воде, направляемой на биоочистку. При повышенных концентрациях эти вещества становятся ядовитыми для микроорганизмов. Максимально допустимые концентрации веществ в воде, направляемой на биологическую очистку, составляют, мг/кг:

гидразина 0,1; железа сернокислого 5; хлора активного 0,3; фталевого ангидрида 0,5.

Трилон Б в чистом виде подавляет процессы нитрификации при концентрации более 3 мг/л. Трилонаты при исходных концентрациях менее 100 мг/л полностью поглощаются активным илом очистных биологических сооружений. На практике применяется также совместная очистка осветленной воды с бытовыми стоками на районных и городских очистных сооружениях. Такое решение узаконено существующими санитарными нормами и правилами, в которых указываются также и условия приема на очистные сооружения стоков и предельно допустимые концентрации в них вредных веществ. На ТЭС с замкнутой системой ГЗУ возможен сброс промывочных и консервационных растворов непосредственно на золоотвалы, если рН>8. В противном случае промывочная вода предварительно нейтрализуется во избежание коррозии оборудования трубопроводов системы ГЗУ. Токсичные примеси сорбируются золой. При отсутствии оборотной системы ГЗУ на ТЭС консервационные растворы подвергаются обработке различными окислителями: кислородом воздуха, хлорной известью и др. На рис.13 приведена принципиальная схема установки для очистки консервационных растворов. Отработанный раствор собирается в баке, емкость которого должна быть достаточной для приема сразу всего его количества. К баку подводятся пар и реагенты. Для ускорения процесса организуется циркуляция раствора с одновременным подводом воздуха при помощи эжектора. Продувка воздухом содействует разложению нитритов и гидразина.

7. Обезвреживание сточных вод систем гидрозолоудаления

Количество сточных вод систем ГЗУ во много раз превышает суммарный объем всех остальных загрязненных стоков ТЭС. По этой причине очистка сточных вод систем ГЗУ, а для оборотных систем очистка продувочной воды весьма затруднительны. Очистка этих стоков усложняется высокой концентрацией фторидов, мышьяка, ванадия, ртути, германия и некоторых других элементов, обладающих токсичными свойствами. В применении к таким водам более целесообразно их обезвреживание, т. е. снижение концентрации вредных веществ до значений, при которых возможны их сбросы в водоемы. Основные методы обезвреживания:

осаждение примесей; сорбция примесей на различных сорбентах, в том числе на золе; предварительная обработка с применением окислительно-восстановитель-ных процессов.

Наиболее проверенным методом, применяемым для удаления токсичных примесей из сточных вод, является осаждение примесей в результате образования малорастворимых химических соединений или в результате их адсорбции на поверхности образуемых в воде твердых частиц. В качестве реагента используется, как правило, известь. При необходимости применяются дополнительные реагенты, усиливающие процесс осаждения. Некоторые образующиеся комплексы токсичных веществ с кальцием обладают достаточно высокой растворимостью. Например, даже наименее растворимый из комплексов мышьяк с кальцием ЗСа(АsО 4) 2 Са(ОН) 2 имеет растворимость 4 мг/кг, что в 18 раз превосходит санитарную норму концентрации мышьяка в водоемах. Для улучшения вывода мышьяка из воды одновременно с известью используют сернокислое железо (железистый купорос) FеSO 4 7Н 2 О. При этом образуется труднорастворимое соединение FеАsО. Этот процесс усиливается адсорбцией мышьяка хлопьями гидрооксида железа. В результате совместной с известкованием коагуляции можно снизить содержание мышьяка в сточной воде ГЗУ при рН=9...10 до его ПДК в водоемах (ниже 0,05 мг/кг). Одновременно происходит и соосаждение хрома. Соединения фтора хорошо осаждаются при добавочном вводе хлористого магния (МgСl 2) в сточную воду. Фтор осаждается совместно с хлопьями образующегося гидрооксида Мg(ОН) 2 . Например, на Рефтинской ГРЭС, сжигающей экибастузский уголь, оптимальными условиями для снижения концентрации фтора являются рН= 10,2...10,4 при дозе магния, равной 50 мг/кг фтора. На ТЭС должно быть создано специальное хранилище для захоронения там осажденных веществ из продувочных вод систем ГЗУ. Применяется и ряд других веществ для осаждения фтора, например, на Рефтинской ГРЭС испытана коагуляция сточных вод ГЗУ сернокислым алюминием. При рН=4,5...5,5 и дозе сернокислого алюминия в виде безводного Аl 2 (SO 4) 3 , равной 18...23 мг на 1 мг удаляемого фтора, его концентрация снижалась почти до нуля. Сорбционная очистка основана на способности сорбентов извлекать токсичные примеси из сточных вод с образованием или без образования с сорбентами химических соединений. Сточные воды ГЗУ содержат сорбент - золу. В золе большинства углей содержится до 60% SiO 2 и до 30% Аl 2 О 3 , которые образуют в процессе сжигания топлива алюмосиликаты. Последние являются ионообменными материалами, способными сорбировать ионы многих металлов. Наличие в золе недожога приводит к сорбции золой органических и малодиссоциированных соединений из воды. Наладка системы ГЗУ позволяет откорректировать соотношение воды и золы, значение рН и в результате получить достаточно глубокое удаление токсичных примесей из сточных вод ГЗУ, используя свойства золы. Благодаря такой наладке можно избежать строительства специальных очистных сооружений. Принципиальным решением проблемы обезвреживания сточных вод систем ГЗУ является переход на пневматические сухие системы транспортировки и хранения золы и шлака с полным их использованием в народном хозяйстве.

8. Очистка сточных вод сероочистных установок

На ряде ТЭС Германии действуют установки по очистке сточных вод, образующихся на стадии осветления суспензии гипса в концентраторах. Например, на блоке 750 МВт ТЭС Бергкамен очистка сточных вод ведется в одноступенчатой установке, схема которой показана на рис.14. Загрязненная вода 1 поступает в двухкамерный резервуар 2 , куда для осаждения металлов подается 45%-ый раствор едкого натра из емкости 3 . Расчетное время действия NaOH - 5 мин. Этого достаточно для поддержания рН в диапазоне 8,7...9,3. Из резервуара 2 вода поступает в резервуар 4 , куда из емкости 5 подается флокулянт. После ввода флокулянта сточная вода направляется в осветлитель 6 . По опускной трубе, образованной внутренней и наружной оболочками осветлителя, вода поступает в промежуточный объем. Скорость нисходящего потока в этом объеме равна 10...15 м/с. Окончательное разделение воды и шлама происходит при изменении направления потока воды после внутренней оболочки. Поток движется вверх со скоростью 3 мм/с и в это время происходит агломерация и осаждение твердых частиц, которое опускается в нижнюю часть осветлителя и удаляются из него скребковым механизмом. Осветленная вода отводится через внутреннее сборное устройство 7 в бак отбора чистой воды 10 .
Рис.14. Схема установки очистки сточных вод на блоке 750 МВт ТЭС Бергкамен: 1 - загрязненная вода; 2 - двухкамерный резервуар; 3 - емкость едкого натра; 4 - резервуар; 5 - емкость флокулянта; 6 - осветлитель; 7 - сборное устройство осветлителя; 8 - шламонакопитель; 9 - фильтр-пресс; 10 - бак сбора чистой воды; 11 - насос; 12 - уровнемер; 13 - клапаны; 14 - расходомер и регулирующий клапан; 15, 16 - регулирующий клапан; 17 - очищенная вода; 18 - задвижка Концентрация твердой фазы в шламе, удаляемом из осветлителя, составляет около 10%. Шлам поступает в специальный шламонакопитель 8 . Небольшая часть шлама возвращается в стадию подщелачивания в качестве затравки. Объем шламонакопителя расчитан на двое суток работы установки при полной нагрузке для предотвращения ее аварийного останова в случае повреждения фильтр-пресса. Время работы фильтр-пресса 9 составляет 8 ч в сутки. За это время перерабатывается 3...4 загрузки. После опрессовки одной загрузки образуется 2 т шлама, содержание сухого вещества в нем 30...35%. Химический состав исходной и очищенной воды приводится в табл.3. Очищенная вода 17 возвращается в цикл сероочистки. Схема управления установкой показана также на рис.14. Раствор едкого натра дозируется в зависимости от исходной воды (расходомер и регулирующий клапан 14 ); флокулянт вводится пропорционально расходу воды (регулирующий клапан 15 ). Химический состав исходной и очищенной воды

после сероочистной установки Таблица 3

Показатель	Сточные воды
	до очистки	после очистки
рН
Взевешенные вещества, мг/л
ХПК, мг/л
Кадмий, мг/л
Ртуть, мг/л
Хром, мг/л
Никель, мг/л
Цинк, мг/л
Свинец, мг/л
Медь, мг/л
Сульфиты, мг/л
Фториды, мг/л
Сульфаты, мг/л

Очищенные стоки откачиваются насосм из сборного бака 10 . Если рН обработанной воды ниже требуемого значения, то закрывается задвижка 18 и прекращается подача исходной воды, а клапан 16 переключается и обработанная вода возвращается на подщелачивание. Уравнемерами 12 непрерывно контролируется уровень шлама в осветлителе и шлакосборнике. В целом установка работает надежно. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ 1. Почему на ТЭС образуются сточные воды? 2. Какие сточные воды имеют место на угольных и газомазутных ТЭС? 3. Как влияют на флору и фауну водоемов нефтепродукты? 4. Что такое тепловое загрязнение природных водоемов? 5. Что Вы знаете о вреде для человека сточных вод ТЭС? 6. Как образуются сбросные воды водоподготовительных установок? Основные пути их обезвреживания. 7. Из каких элементов состоит система очистки воды от нефтепродуктов? 8. Как можно уловить ценные компоненты из обмывочных вод РВП мазутных ТЭС? 9. В чем различия очистки и использования сточных вод химических промывок на газовых, мазутных и угольных ТЭС? 10. Для чего используются биохимические методы очистки сточных вод? 11. Как ориентировочно определить количество сточной воды при химической промывке оборудования? 12. Какие методы обезвреживания используются применительно к сточным водам систем ГЗУ? 13. Как осуществить осаждение мышьяка и фтора? 14. Какую роль играют сорбционные свойства золы углей в очистке сточных вод ТЭС?