5.21.1. Основные проблемы сточных вод в энергетике

Эксплуатация современных тепловых электрических станций сопряжена с появлением ряда жидких отходов сточных вод. К ним относятся воды после охлаждения различных аппаратов - конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и пр.; сбросные воды из систем гидрозолоудаления (ГЗУ); отработавшие растворы после химических очисток теплосилового оборудования или его консервации; регенерационные и шламовые воды от водоочистительных установок; нефтезагрязнённые стоки; растворы, возникающие при обмывках наружных поверхностей нагрева главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлоагрегатов, работающих на сернистом мазуте. Составы всех этих стоков и их количества весьма различны; они определяются типом ТЭС и установленного на ней оборудования, её мощностью, видом используемого топлива, составом исходной воды, принятым способом водоподготовки в основном производстве и другими менее существенными обстоятельствами. За последние годы в энергетике проведена значительная работа по уменьшению количества сточных вод, содержания в них различных загрязнений и по созданию оборотных систем водопользования. Намечены пути создания полностью бессточных ТЭС, что требует решения ряда сложных технических и организационных задач, а также определенных капиталовложений.

Создание ТЭС, не загрязняющих природные водоемы, возможно двумя путями - глубокой очисткой всех стоков до предельно допустимых концентраций (ПДК) или организацией систем повторного использования стоков. Первый путь неперспективен, так как органы охраны водоёмов непрерывно повышают требования к степени очистки сбрасываемых производственными предприятиями вод. Так, несколько лет назад очистка стоков от нефтепродуктов до остаточного содержания 0,3 мг/л считалась достаточной. Позже была принята в качестве предельно допустимой концентрация 0,1 мг/л. Ныне эта норма снижена до 0,05 мг/л, и не исключено, что для рыбохозяйственных водоемов произойдет дальнейшее её сокращение. Надо также иметь в виду, что применение в технологии водообработки новых материалов и реагентов потребует и для них установления ПДК. Повышение же глубины очистки стоков потребует значительного увеличения затрат как на сооружение соответствующих установок, так и на их эксплуатацию. Все эти обстоятельства делают первый путь весьма мало перспективным. Более реален второй путь создание оборотных систем с многократным использованием воды. При этом глубокой очистки стоков уже не требуется, достаточно довести их качество до уровня, приемлемого для осуществления соответствующих технологических процессов. Такой путь даёт существенное сокращение водопотребления, т. е. резко уменьшается то количество воды, которое предприятие забирает из водоисточника. Кроме того, при таком подходе резко сокращается число вопросов, подлежащих согласованию с органами, контролирующими качество стоков. Именно поэтому пути и идёт разработка бессточных ТЭС.

Количество вод, образующихся после охлаждения аппаратуры, определяется в основном количеством отработавшего пара, поступающего в конденсаторы турбин. 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. Однако 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.

Наиболее надежным направлением решения этой задачи является выделение охлаждения таких аппаратов, как маслоохладители и им подобные, в особую автономную систему, отделенную от системы охлаждения «чистых» аппаратов.

На ТЭС, использующих твердое топливо, удаление значительных количеств золы и шлака выполняется обычно гидравлическим способом, что требует большого количества воды. Так, ТЭС мощностью 2400 МВт, работающая на экибастузских углях, сжигает до 2500 т/ч этого топлива, при этом образуется до 1000 т/ч золы и шлака. Для эвакуации этого количества со станции на золошлаковые поля требуется не менее 5000 м 3 /ч воды. Поэтому основным направлением в этой области является создание оборотной системы ГЗУ, когда освободившаяся от частичек золы и шлака осветленная вода вновь направляется по обратному трубопроводу на ТЭС для выполнения той же функции. Часть воды при этом обороте выходит из системы, так как задерживается в порах осевшей золы, вступает в химические соединения с компонентами этой золы, а также испаряется и в некоторых случаях просачивается в грунт. В то же время в систему происходит и поступление воды за счет главным образом атмосферных осадков. Поэтому важнейшим вопросом при создании оборотных систем ГЗУ является обеспечение баланса между поступлением и расходом воды, что необходимо учитывать в различных технологических процессах, в том числе в золоулавливании. Например, при использовании мокрых золоуловителей главную роль в решении этой задачи играет организация их питания осветленной водой. Отсутствие же сбалансированности создает необходимость систематического сброса части воды из системы ГЗУ.

Необходимость создания оборотных систем ГЗУ обусловлена также тем, что такие воды содержат в ряде случаев повышенную концентрацию фторидов, мышьяка, ванадия, реже ртути и германия (донецкие угли) и некоторых других элементов, обладающих вредными свойствами. Воды ГЗУ также часто содержат канцерогенные органические соединения, фенолы и т. п.

Стоки после химической промывки или консервации теплосилового оборудования весьма разнообразны по своему составу вследствие обилия рецептов промывочных растворов. Кроме минеральных кислот - соляной, серной, плавиковой, сульфаминовой, применяется много органических кислот (лимонная, ортофталевая, адипиновая, щавелевая, муравьиная, уксусная и т. д.). Наряду с ними используются трилон и различные смеси кислот, являющиеся отходами производств, а в качестве ингибиторов коррозии вводятся каптакс, поверхностно-активные вещества, сульфированные нафтеновые кислоты и т. д. Для связывания в комплекс меди в промывочные смеси вводится тиомочевина. Консервационные растворы содержат гидразин, нитриты, аммиак.

Большинство органических соединений, применяемых в промывочных растворах, поддается биологической переработке и, следовательно, может быть направлено вместе с хозяйственно-бытовыми сточными водами на соответствующие установки. Перед этим необходимо удалить из отработавших промывочных и консервационных растворов токсичные вещества, пагубно действующие на активную микрофлору. К таким веществам относятся ноны металлов - меди, цинка, никеля, железа, а также гидразин и каптакс. Трилон относится к биологически «жестким» соединениям, к тому же он подавляет активность биологических факторов, но в форме кальциевых комплексов допустим в довольно высоких концентрациях в стоках, направляемых на биологическую переработку. Все эти условия диктуют определенную технологию переработки стоков от химической очистки оборудования. Они должны быть собраны в ёмкость, в которой осуществляется нейтрализация кислотной смеси, причём происходит осаждение гидратов окисей железа, меди, цинка, никеля и т. д. Если для очистки применялся трилон, то при нейтрализации может быть осаждено только железо, комплексы же меди, цинка и никеля не разрушаются даже при высоких значениях рН. Поэтому для разрушения этих прочных комплексов применяют осаждение металлов в виде сульфидов, вводя в жидкость сернистый натрий.

Осаждение сульфидов или гидратов окисей происходит медленно, поэтому после добавления реагентов выдерживают жидкость в течение нескольких суток. За это время совершается также полное окисление гидразина кислородом воздуха. Затем прозрачную жидкость, содержащую только органические вещества и избыток реагентов-осадителей, постепенно откачивают в магистраль хозяйственно-бытовых стоков.

Освободившуюся емкость заполняют стоками от следующей промывки и повторяют операцию осаждения. Накопившиеся после нескольких очисток осадки эвакуируют; эти осадки часто содержат значительное количество ценных металлов, которые могут быть извлечены металлургами. В тех случаях, когда ТЭС расположена в отдалении от поселений, имеющих устройства для биологической переработки хозяйственно-бытовых сточных вод, осветленная жидкость может быть направлена для полива участков или в систему замкнутого охлаждения в качестве добавочной воды. На ТЭС, располагающих гидрозолоудалением, стоки после химических очисток оборудования, часто даже без предварительного осаждения металлов (железа, меди, цинка и др.), могут быть сброшены в пульпопровод. Измельченные частички золы обладают высокой абсорбционной способностью по отношению к примесям отработавших растворов после химических очисток оборудования.

Воды от обмывки наружных поверхностей нагрева образуются только на ТЭС, использующих в качестве основного топлива сернистые мазуты. Зольные элементы, образующиеся при сгорании мазута, обладают большой липучестью и оседают преимущественно на поверхности элементов воздухоподогревателей, которые вследствие этого приходится регулярно очищать. Периодически очистка совершается путем обмывок; их результатом является обмывочная жидкость, содержавшая свободную серную кислоту и сульфаты железа, ванадия, никеля, меди и натрия. В качестве незначительной примеси в этой жидкости присутствуют и другие металлы.

Обезвреживание этих обмывочных растворов сопровождается получением шламов, содержащих ценные вещества - ванадий, никель и т. д.

При эксплуатации водоочисток на электростанциях возникают стоки от промывок механических фильтров, от удаления шламовых вод осветлителей и в результате регенерации катионитных и анионитных материалов.

Промывочные воды содержат только нетоксичные осадки - карбонат кальция, гидроокиси магния, железа и алюминия, кремнекислоту, органические, преимущественно гуминовые вещества, глинистые частицы. Поскольку все эти примеси не обладают токсичным свойством, то эти стоки могут быть сброшены после отделения шлама в водоёмы. На современных ТЭС эти воды после некоторого осветления возвращают на водоочистку, а именно - в головную её часть.

Регенерационные стоки содержат в растворе значительное количество солей кальция, магния и натрия.

С целью уменьшения соленых сбросов от химводоочисток предлагаются различные способы предварительной обработки воды, поступающей на водоочистку. Например, на электродиализных установках или на установках обратного осмоса минерализация исходной воды может быть несколько уменьшена. Однако количество соленых стоков и при этих способах остается значительным, так как во всех случаях отбирается чистая вода, а соли, в ней содержавшиеся, возвращаются в водоём с тем или иным количеством реагентов.

Предлагается замена химического обессоливания испарителями или применение их для выпаривания соленых стоков. Установка испарителей взамен химобессоливания возможна на чисто конденсационных ТЭС, но весьма обременительна на ТЭЦ с большой отдачей пара производственным его потребителям. Выпаривание же соленых стоков, очевидно, не решает задачу их удаления, а только сокращает объёмы объектов, подлежащих эвакуации.

Несколько более привлекательной представляется следующая схема переработки стоков: после смешивания кислых (от Н-катионита) и щелочных (от анионита) стоков проводится обработка их известью и содой для осаждения ионов кальция и магния. Раствор после отделения от образовавшихся осадков содержит только соли натрия, хлориды и сульфаты. Этот раствор подвергают электролизу, получая при этом кислые и щелочные растворы. Они направляются взамен привозных кислот и щелочей на регенерацию соответствующих фильтров. Расчёты показывают, что таким способом количество избыточных солей может быть уменьшено в несколько раз.

Предыдущая

Состояние окружающей среды напрямую зависит от степени очистки промышленных сточных вод близко расположенных предприятий. В последнее время экологические вопросы стоят очень остро. За 10 лет было разработано множество новых эффективных технологий очистки сточных вод промышленных предприятий.

Очистка производственных сточных вод разных объектов может происходить в одной системе. Представители предприятия могут договориться с коммунальными службами о сливе своих сточных вод в общую централизованную канализацию населенного пункта, где она расположено. Что бы это стало возможно, предварительно проводят химический анализ стоков. Если они имею допустимую степень загрязнения, то промышленные сточных вод будут сливаться совместно с бытовыми стоками. Возможна предочистка сточных вод предприятий специализированным оборудованием для ликвидации загрязнений определенной категории.

Нормы состава промышленных стоков для слива в канализацию

Промышленные использованные воды могут иметь в составе вещества, которые будут разрушать канализационный трубопровод и станции очистки города. Если они попадут в водоемы, то отрицательно повлияют на режим использования воды и жизнь в нем. К примеру, ядовитые вещества при превышении ПДК нанесут вред окружающим водоемам и, возможно, человеку.

Что бы избежать подобных проблем, перед очисткой проводится проверка предельно допустимых концентраций различных химических и биологических веществ. Подобные действия являются профилактическими мерами правильной работы канализационного трубопровода, функционирования очистных сооружений и экологии окружающей среды.

Требования к стокам учитываются во время проектирования монтажа или реконструкции всех промышленных учреждений.

Заводы должны стремиться работать на технологиях с малым количеством отходов или вообще без них. Вода должна использоваться повторно.

Отводимые в центральную канализационную систему сточные воды должны соответствовать следующим нормам:

• БПК 20 должен быть меньше допустимого значения проектной документации очистной станции канализационной сети;
• стоки не должны стать причиной сбоев или остановки работы канализации и очистной станции;
• сточные воды не должны иметь температуру выше 40 градусов и рН 6,5-9,0;
• сточная вода не должна содержать абразивные материалы, песок и стружку, которые могут образовывать осадок в элементах канализации;
• не должно быть примесей, которые засоряют трубы и решетки;
• стоки не должны иметь агрессивные компоненты, приводящие к разрушению труб и других элементов станций очистки;
• сточные воды не должны иметь в своем составе взрывоопасные компоненты; не разлагающиеся биологическим методом примеси; радиоактивные, вирусные, бактериальные и токсичные вещества;
• ХПК должен быть меньше БПК 5 на 2,5 раза.

Если сбрасываемые воды не соответствуют указанным критериям, то организуют местную предочистку сточных вод. Примером может быть очистка сточных вод гальванического производства. Качество очистке должно быть согласована монтирующей организацией с муниципальными властями.

Виды загрязнений промышленных сточных вод

Очистка воды должна удалить негативные для окружающей среды вещества. Используемые технологии должны нейтрализовать и утилизировать компоненты. Как видно, методы очистки должны учитывать первоначальный состав стоков. Кроме токсичных веществ, следует контролировать жесткость воды, ее окисляемость и т.д.

Каждый вредный фактор (ВФ) имеет собственный набор характеристик. Иногда один показатель может говорить о существовании нескольких ВФ. Все ВФ разделяют по классам и группам, которые имеют свои методы очистки:

• грубодисперсные взвешенные примеси (взвешенные примеси с фракцией свыше 0,5 мм) – просеивание, отстаивание, фильтрация;
• грубодисперсные эмульгированные частицы – сепарация, фильтрация, флотация;
• микрочастицы – фильтрация, коагуляция, флокуляция, напорная флотация;
• стабильные эмульсии – тонкослойная седиментация, напорная флотация, электрофлотация;
• коллоидные частицы – микрофильтрация, электрофлотация;
• масла – сепарация, флотация, электрофлотация;
• фенолы – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем, флотация, коагуляция;
• органические примеси – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем;
• тяжелые металлы – электрофлотация, отстаивание, электрокоагуляция, электродиализ, ультрафильтрация, ионный обмен;
• цианиды – химическое окисление, электрофлотация, электрохимическое окисление;
• четырехвалентный хром – химическое восстановление, электрофлотация, электрокоагуляция;
• трехвалентный хром – электрофлотация, ионный обмен, осаждений и фильтрация;
• сульфаты – отстаивание с реагентами и последующей фильтрацией, обратный осмос;
• хлориды – обратный осмос, вакуумное выпаривание, электродиализ;
• соли – нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ, вакуумное выпаривание;
• ПАВ – сорбция активированным углем, флотация, озонирование, ультрофильтрация.

Виды сточных вод

Загрязнения стоков бывают:

• механические;
• химические – органические и неорганические вещества;
• биологические;
• тепловые;
• радиоактивные.

В каждой отрасли промышленности состав сточных вод разный. Выделяют три класса, которые содержат:

1. неорганические загрязнения, в том числе и токсичные;
2. органику;
3. неорганические примеси и органику.

Первый вид загрязнений присутствует у содовых, азотных, сульфатных предприятий, которые работают с различными рудами с кислотами, тяжелыми металлами и щелочами.

Второй тип свойственен предприятиям нефтяной промышленности, заводам органического синтеза и др. В воде много аммиака, фенолов, смол и других веществ. Примеси при окислении приводят к снижению концентрации кислорода и снижению органолептических качеств.

Третий тип получается в процессе гальванообработке. В стоках много щелочей, кислот, тяжелых металлов, красителей и т.д.

Методы очистки сточных вод предприятий

Классическая очистка может происходить с применением различных методов:

• удаление примесей без изменения их химического состава;
• модификация химического состава примесей;
• биологические способы очистки.

Удаление примесей без изменения их химического состава включает:

• механическая очистка с использованием механических фильтров, отстаивания, процеживания, флотации и т.д.;
• при постоянном химическом составе меняется фаза: выпаривание, дегазация, экстракция, кристаллизация, сорбция и т.д.

Местная система очистки стоков основывается на многих методах очистки. Они подбираются под определенный вид сточных вод:

• взвешенные частицы удаляются в гидроциклонах;
• загрязнения мелкой фракции и осадок удаляют в непрерывных или периодических центрифугах;
• флотационные установки эффективны в очистки от жиров, смол, тяжелых металлов;
• газообразные примеси удаляются дегазаторами.

Очистка стоков с изменением химического состава примесей так же подразделяется на несколько групп:

• переход в труднорастворимые электролиты;
• образование мелкодисперсных или комплексных соединений;
• распад и синтез;
• термолиз;
• окислительно-восстановительные реакции;
• электрохимические процессы.

Эффективность биологических методов очистки зависит от видов примесей в стоках, которые могут ускорить или замедлить разрушение отходов:

• наличие токсичных примесей;
• повышенная концентрация минеральных веществ;
• питание биомассы;
• структура примесей;
• биогенные элементы;
• активность среды.

Что бы очистка промышленных сточных вод была результативной, то должен быть выполнен ряд условий:

1. Существующие примеси должны быть подвержены биологическому распаду. Химический состав стоков влияет на скорость биохимических процессов. К примеру, первичные спирты окисляются быстрее, чем вторичные. При повышении концентрации кислорода биохимические реакции протекают быстрее и качественнее.
2. Содержание токсичных веществ на должно негативно влиять на работу биологической установки и технологии очистки.
3. ПКД 6 так же не должно нарушать жизнедеятельность микроорганизмов и процесс биологического окисления.

Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий

Очистка сточных вод происходит в несколько этапов с использованием разных методов и технологий. Это объясняется довольно просто. Нельзя производить тонкую очистку, если в стоках присутствуют крупнодисперсные вещества. Во многих методах предусмотрены предельные концентрации по содержанию определенных веществ. Таким образом, сточные воды должны быть предварительно очищены перед главным методом очистки. Комбинация из нескольких методах является максимально экономной на предприятиях промышленности.

Каждое производства имеет определенное количество стадий. Оно зависит от вида очистительных станций, способов очистки и состава сточных вод.

Самым целесообразным способом является четырехстадийная очистка воды.

1. Удаление крупных частиц и масел, нейтрализация токсинов. Если сточные воды не содержат данный вид примесей, то первая стадия пропускается. Является предварительной очисткой. В нее входит коагуляция, флокуляция, смешивание, отстаивание, просеивание.
2. Удаление всех механических примесей и подготовка воды к третьей стадии. Является первичной стадией очистки и может состоять из осаждения, флотации, сепарации, фильтрации, деэмульгации.
3. Удаление загрязняющих веществ до определенного заданного порога. Вторичная обработка включает химическое окисление, обезвреживание, биохимия, электрокоагуляция, электрофлотация, электролиз, мембранная очистка.
4. Удаление растворимых веществ. Является глубокой очисткой – сорбция активированным углем, обратный осмос, ионный обмен.

Химический и физический состав определяет набор методов на каждом этапе. Допускается исключение некоторых стадий при отсутствии определенных загрязнений. Однако вторая и третья стадия являются обязательными в очистке промышленных сточных вод.

Если соблюдать перечисленные требования, то отвод сточных вод предприятий не нанесет ущерб экологической обстановки окружающей среды.

Введение

Энергетика и окружающая среда

Характеристика сточных вод

Обоснование выбора схемы очистки сточных вод

Схема очистки сточных вод

Заключение

Литература

Приложение

Введение

На протяжении тысячелетий человечество оказывало крайне ограниченное влияние на окружающую среду, но во второй половине ХХ века в связи с резким увеличением антропогенной нагрузки на нее и тяжелыми экологическими последствиями наиболее остро встала проблема охраны окружающей среды, нахождения равновесия между обеспечением экономических и социальных потребностей общества и сохранением окружающей среды. В условиях растущей угрозы окружающей среде и здоровью населения практически во всех странах мира были приняты законодательные акты, ограничивающие и регулирующие антропогенное давление на природу. Одновременно разрабатываются и внедряются новые технологии, исключающие или минимизирующие вредное воздействие производственных процессов на воздух, воду и почву.

Проблема утилизации промывной воды является актуальной для крупных станций водоподготовки в России. В процессе водоподготовки на фильтровальных станциях образуется большое количество промывной воды фильтров и контактных осветлителей (15 - 30 % от объема обрабатываемой воды). Для промывной воды, сбрасываемой со станций, характерны высокие значения концентраций алюминия, железа, взвешенных веществ, окисляемости, что негативно сказывается на состоянии водоемов, принимающих данный вид сточных вод.

Согласно СНиП 2.04.02-84 промывные воды следует направлять на повторное использование, однако на практике не удается таким образом полностью утилизировать промывные воды по ряду причин: ухудшение процессов хлопьеобразования и отстаивания взвеси, сокращение продолжительности фильтроциклов. В настоящее время большая часть (~75%) промывных вод либо сбрасывается в бытовую канализацию, либо, после предварительного отстаивания (или без него), в природный водоем. При этом в первом случае значительно возрастает нагрузка на канализационные сети и сооружения биологической очистки, нарушается их нормальный режим работы. Во втором случае происходит загрязнение природных водоемов токсичным осадком, что негативно сказывается на их санитарном состоянии.

Таким образом, необходимы новые подходы, исключающие загрязнение окружающей среды и позволяющие получить дополнительное количество очищенной воды без увеличения водозабора.

В данной работе мы исследуем схему очистки сточных вод тепловых электроцентралей и влияние их на окружающую среду.

Проблематика данной работы: исследование выбросов сточных вод промышленных предприятий, влияние сточных вод на окружающую среду.

1. Энергетика и окружающая среда

Современный период развития человечества иногда характеризуют через три параметра: энергетика, экономика, экология.

Энергетика среди данных показателей занимает особое место. Она является определяющим показателем, как и для экономики, так и для экологии. От энергетических показателей зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей.

Спрос на электроэнергию и тепло растет с каждым годом, и в нашей стране и за рубежом, соответственно.

Появляется необходимость увеличения мощностей существующих производств и модернизация оборудования для того, чтоб повышения получения энергии и тепла.

Между тем, получение большего количества электроэнергии негативно влияет на природные ресурсы.

Производство электроэнергии в больших масштабах, влияет на:

атмосферу;

гидросферу;

литосферу;

биосферу.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическую энергию.

Основные виды производства электроэнергии в РФ

Современный энергетический комплекс РФ включает почти 600 электростанций единичной мощностью свыше 5 МВт. Общая установленная мощность электростанций России составляет 220 тыс. МВт. Установленная мощность парка действующих электростанций по типам генерации имеет следующую структуру: 21% - это объекты гидроэнергетики, 11% -атомные электростанции и 68% - тепловые электростанции.

Тепловая энергия

Тепловые электроцентрали - это комплекс сооружений и оборудования для вырабатывания электроэнергии и тепла.

Тепловые электроцентрали различают:

По степени загрузки:

· базовые;

· пиковые.

По характеру потребляемого топлива:

· на твердом;

· жидком;

· газообразном.

Данные типы электростанций, большой мощности, требуют огромного количества воды, необходимой для охлаждения пара.

При этом поступающая охлаждающая вода, проходит через охлаждающие устройства и возвращается в источник.

В РФ используется паротурбинные виды ТЭС.

Энергетика г. Екатеринбург

Основным видом развития электрической энергии в Екатеринбурге припадет на тепловые электростанции.

Энергосбережение г. Екатеринбурга обеспечивает 6 ТЭЦ и 172 котельные различной мощности от 0,1 до 515 Гкал/час.

Установленная электрическая мощность ТЭЦ составляет 1 906 МВт (выработка более 6,1 млрд. кВт часов в год).

Общая тепловая мощность энергоисточников составляет 9 200 Гкал/час. В год производится более 19 млн. Гкал тепловой энергии, в том числе:

56% - на станциях «Свердловэнерго»;

39% - котельными промышленных предприятий;

5% - муниципальными котельными.

Годовой расход топлива составляет 3 млн. т.у.т., более 99% из которых приходится на природный газ, остальное - каменный уголь, мазут (последнее в качестве резервного топлива).

Протяженность магистральных тепловых сетей в г. Екатеринбурге составляет 188км, разводящих и квартальных тепловых сетей - более 3200 км.

Характеристика сточных вод

Сточными водами принято называть пресные воды, изменившие вследствие хозяйственно-бытовой и промышленной деятельности человека свои физико-химические и биохимические свойства. По происхождению сточные воды разделяют на следующие классы: хозяйственно-бытовые, промышленные и дождевые сточные воды.

Степень равномерности распределения (периодичность) загрязняющего компонента.

Таблица 1 Состав и концентрация загрязнений в сточных водах ТЭЦ

Показатели		Качество воды приемника сточных вод	Система гидрозолоудаления
			До очистки	После очистки	Метод очистки	Дальнейшее использование		Приращение концентрации загрязняющих воду веществ в стоках после очистки
Взвешенные вещества
Нефтепродукты					Очистные сооружения отсутствуют	Сброс в водоемы
Щелочность общая	мг-экв/дц3
Жесткость общая	мг-экв/дц3
Сульфаты
Сухой остаток

Таблица 2 Показатели сточных вод ТЭЦ

Показатели	Концентрация вещества	До очистки	После очистки	Метод очистки	Дальнейшее использование	Приращение концентрации загрязняющих воду веществ в стоках до очистки
Взвешенные вещества
Нефтепродукты		8,64×10-4/1,44×10-4	2,16×10-3/0,36×10-3	8,64×10-41,44×10-4
Щелочность общая	мг-экв/дц3
Жесткость общая	мг-экв/дц3
Сульфаты
		2,05×10-4/0,34×10-4	2,16×10-4/0,36×10-4	2,05×10-4/0,34×10-4
		6,48×10-4/1,08×10-4	8,64×10-4/1,44×10-4	6,48×10-4/1,08×10-4
Сухой остаток

Обоснование выбора схемы очистки сточных вод

Как мы уже выяснили, основным видом развития электроэнергии в Екатеринбурге - это тепловые электростанции. Потому в данной работе мы анализируем влияние развития тепловых электростанций и влияние их на окружающую среду.

Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на:

атмосферу;

гидросферу;

литосферу;

биосферу.

В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.

Важнейшими факторами функционирования окружающей среды является живое вещество биосферы, которое играет существенную роль в естественном круговороте почти всех веществ.

Влияния ТЭС на окружающую среду

Соединения азота практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и существование их почти не ограничено.

Сернистые соединения - токсический газообразный выброс ТЭЦ, и при пребывании в атмосфере, в присутствии кислорода окисляется до SO 3 и, вступает в реакцию с водой, и образует при этом слабый раствор серной кислоты.

В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот, в свою очередь образует ряд соединений: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 и N 2 O 5 .

В присутствии влаги окись азота (IV) легко вступает в реакцию с кислородом, образуя при этом НNO 3 .

Рост выбросов токсичных соединений в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения, ухудшает качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климатические условия отдельных регионов мира, состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны.

Физико-химические методы очистки

Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются:

флотация;

ионообменная и электрохимическая очистка;

гиперфильтрация;

нейтрализация;

экстракция;

эвапорация;

выпаривание, испарение и кристаллизация.

Производственные сточные воды

Производственные сточные воды в основном загрязнены отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав таких стоков разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. По составу сточные воды делятся три основные группы, содержащие:

Неорганические примеси (в том числе токсические);

Органические примеси;

Неорганические и органические загрязняющие примеси.

Сточные воды тепловых электростанций

Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.

Методы очистки сточных вод можно разделить на:

механические;

химические;

физико-химические;

биологические.

Схема очистки сточных вод

Очистка сточных вод проходит последовательно.

На начальном этапе, сточные воды очищают от нерастворенных загрязнений, а потом от растворенных органических соединений.

Химической очисткой очищают производственные сточные воды (химическое производство, ТЭС).

Физико-химические методы очистки сточных вод можно проводить до биохимической очистки и после биохимической очистки.

Дезинфекцию, как правило, проводится уже в конце процесса обработки сточных вод.

электростанция сточный вода

Рис. 1. Схема механической и биохимической очистки сточных вод

Осадок сбраживается в метантенках, обезвоживается и сушится на иловых площадках.

Механическая очистка заключается в процеживании сточной жидкости через решетки.

Загрязнения, уловленные на решетках, дробятся на специальных дробилках и возвращаются в поток очищаемой воды до или после решеток.

Биохимическая очистка осуществляется аэробными микроорганизмами.

Осадок из вторичных отстойников также направляют в метантенки.

Для дезинфекции воды используют хлор.

Обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах.

Рис. 2. Схема механической и биохимической очистки сточных вод

В этой схеме для биохимической очистки применены аэротенки.

Принцип очистки воды в них такой же, как и в биологических фильтрах. Вместо биологической пленки здесь используют активный ил, представляющий собой колонии аэробных микроорганизмов.

По этой схеме осадок обезвоживают на вакуум-фильтрах, а сушат в термических печах.

Схема химической очистки производственных сточных вод наряду с сооружениями, применяемыми при механической очистке сточных вод, включает ряд дополнительных сооружений: реагентов, а также смешения их с водой.

Заключение

В данной работе мы исследовали схемы очистки сточных вод.

Сточными водами принято называть пресные воды, изменившие вследствие хозяйственно-бытовой и промышленной деятельности человека свои физико-химические и биохимические свойства. По происхождению сточные воды разделяют на следующие классы: хозяйственно-бытовые, промышленные и дождевые сточные воды.

Промышленные сточные воды образуются в ходе производственной деятельности предприятий, заводов, комплексов, электростанций, автомоек и т.д.

Основными характеристиками сточных вод являются:

Виды загрязнений и их концентрация (содержание) в сточных водах;

Количество сточных вод, скорость их поступления, расход;

Степень равномерности распределения (периодичность) загрязняющего компонента.

Как мы выяснили, на производство электроэнергии приводит к массовым выбросам вредных соединений, которые в свою очередь вредно влияют на атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу.

В приложениях приведены нормативные показатели по составу и перечням веществ, что сбрасываются в водоем.

Для снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду, человечеству надо переходить на альтернативные источники энергии.

Альтернативные источники энергии направлены на разрешение глобально - экологических проблем.

Стоимость альтернативных источников энергии значительно ниже стоимости традиционных источников, причем строительство альтернативных станций окупается быстрее. Альтернативные источники энергии позволят сэкономить топливные ресурсы страны для использования их в других промышленностях, поэтому здесь решается экономическая причина.

Альтернативные источники энергии помогут сохранить здоровье и жизнь многим людям.

Литература

1. В.И. Кормилицын, М.С. Цицкшивили, Ю.И. Яламов «Основы экологии», изд-во - Интерстиль, Москва 1997.

2. Н.А. Воронков «Экология - общая, социальная, прикладная», изд-во - Агар, Москва 1999.

3. В.М. Гарин, И.А. Клёнова, В.И. Колесникова «Экология для технических ВУЗов», изд-во - Феникс, Ростов-на-Дону 2001.

4. Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. - М.: Энергия, 1975. -131 с.

5. Романенко В.Д. и др. Методика экологической оценки качества поверхностных вод по соответствующим критериям. - К., 1998.

6. Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС. Контроль за радиоактивным загрязнением природной среды в окрестностях АЭС / Под ред. К.П. Махонько. - Обнинск: НПО «Тайфун», 1989. - 350 с.

7. Семенов И.В. и др. Мониторинг в системе обеспечения экологической безопасности гидротехнических объектов // Гидротехническое строительство. - 1998. - № 6.

8. Скалин Ф.В., Канаев А.А., Кооп Л.З. Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 280 с.

9. Тарханов А.В., Шаталов В.В. Новые тенденции развития мировой и российской минерально-сырьевой базы урана // Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая. - М.: ВИМС, 2008. - № 26. - 79 с.

10. Толковый словарь экологических терминов / Г.А. Ткач, Э.Г. Братута и др. - К.: 1993. - 256 с.Тупов В.Б. Охрана окружающей среды от шума в энергетике. - М.: МЭИ, 1999. - 192 с.Ходаков Ю.С. Оксиды азота и теплоэнергетика. - М.: ООО «ЭСТ-М», 2001. - 370 с.

Приложение

Перечень загрязняющих веществ, удаляемых из сточных вод на сооружениях биологической очистки

Вещество

Макс. конц. для биолог. очистки мг/л

Эффективность удаления, %

При сбросе очищ. сточных вод в водный объект хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

При сбросе очищ. сточных вод в водный объект рыбохозяйственного водопользования

Класс опасности

Класс опасности

Акриловая кислота

Акролеин

Аллиловый спирт

Алюминий

Аммонийный азот(ион)хх)

Ацетальдегид

Бензойная кислота

Бутилакрилат

Бутилацетат

Бутиловый спирт нормальн.

-"- вторичный

-"- третичный

Винилацетат

Гидразин

Гидрохинон

Гликозин

Глицерин

Дибутилфталат

Диметилацетамид

Диметилфенил-карбинол

Диметилфенол

Динитрил адипиновой кислоты

Дициандиамид

Диэтаноламид

Диэтиламин

ЖелезоFe+3

Жиры (растит, и животн.)

Нормируются по БПК

нормируются по БПК

Изобутиловый спирт

Изопропиловый спирт

Капролактам

Карбометил-целлюлоза

Карбомол

Кротоновый альдегид

Нормируется по БПК

Малеиновая кислота

Марганец2+

Масляная кислота

Метакриламид

Метакриловая кислота

Метилметакрилат

Метилстирол

Метилэтилкетон

Молибден

Молочная кислота

нормируются по БПК

Моноэтаноламин

Моноэтиловый эфир этиленгликоля

Мочевина (карбамид)

Муравьиная кислота

Нефть и нефтепродукты в раств. и эмульгир. виде

Нитробензол

Нитраты (по NО3)

Нитриты (по NО2)

Октанол (спирт октиловый)

Пирокатехин

Полиакриламид

Поливиниловый спирт

Пропиленгликоль

Пропиловый спирт

Резорцин

Сероуглерод

Синтамид

СПАВ (анионные)

Стронций

Сульфиды (натрия)

Тиомочевина

Трикрезилфосфат

Триэтаноламин

Уксусная кислота

Формальдегид

Фосфатыхх)

токс сан-токс

2 (поР) 00,5-0,2

Фталевая кислота

Фториды (анион)

Хромолан

Цианиды (анион)

Этиловый спирт

Эмукрил С

Этамон ДС

2-этилгексанол

Этиленгликоль

Этилен-хлоргидрин

х) ЛПВ - лимитирующий показатель вредности: "с-т" - санитарно-токсикологический; "токс" - токсикологический; "орг." - органолептический; "общ." - общесанитарный; "рыб.-хоз." - рыбохозяйственный; "сан" - санитарный. хх) эффективность удаления аммонийного азота и фосфора дана для существующей обычной технологии биологической очистки. При использовании специальных технологий (схем с нитрификацией-денитрификацией, реагентного или биологического удаления фосфатов и др.), требующих реконструкции очистных сооружений, эффективность удаления может быть повышена до 95-98%. ПДК для рыбохозяйственных водоемов зависит от трофности водоемов прочерк - означает отсутствие данных

ПЕРЕЧЕНЬ агрязняющих веществ, не удаляемых из сточных вод на сооружениях биологической очистки

	Вещество	При сбросе в водный объект хоз-питьевого и культурно-бытового водопользования			При сбросе в объект рыбохозяйственного водопользования
				Класс опасности			Класс опасности
	Анизол (метоксибензол)
	Ацетофенон
	Бутилбензол
	Гексахлоран (гексахлорциклогексан)
	Гексахлорбензол
	Гексахлорбутадион
	Гексахлорбутан
	Гексахлорциклопентадиен
	Гексахлорэтан
	Гексоген
	Диметилдиоксан
	Диметилдитиофосфат
	Диметилдихлорвинилфосфат
	Дихлоранилин
	Дихлорбензол
	Дихлорбутен
	Дихлоргидрин
	Дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ)
	Дихлорнафтохинон
	Дихлорпропионат натрия
	Дихлофос
	Дихлорэтан
	Диэтиланилин
	Диэтиленгликоль
	Диэтиловый эфир
	Диэтиловый эфир малеиновой кислоты
	Диэтилртуть
	Изопропиламин
	Карбофос
	В-меркаптодиэтиламин
	Метилнитрофос
	Нитробензол
	Нитрохлорбензол
	Пентаэритрит
	Петролаум (смесь твердых углеводородов)
	Пикриновая кислота (тринитрофенол)
	Пирогаллол (триоксибензол)
	Полихлорпинен
	Полиэтиленимин
	Пропилбензол
	Тетрахлорбензол
	Тетрахлоргептан
	Тетрахлорметан (четыреххлористый углерод)
	Тетрахлорнонан
	Тетрахлорпентан
	Тетрахлорпропан
	Тетрахлорундекан
	Тетрахлорэтан
	Тиофен (тиофуран)
	Трибутилфосфат
	Триэтиламин
	Фосфамид
	Фурфурол
	Хлорбензол
	Хлоропрен
	Хлорофос
	Хлорциклогексан
	Этилбензол
	Циклогексан
	Циклогексанол
	Сульфаты

Перечень веществ и материалов, запрещенных к сбросу в системы канализации населенных пунктов

1. Вещества и материалы, способные засорять трубопроводы, колодцы, решетки или отлагаться на их стенках:

металлическая стружка;

строительные отходы и мусор;

твердо-бытовые отходы;

производственные отходы и шламы от локальных (местных) очистных сооружений;

всплывающие вещества;

нерастворимые жиры, масла, смолы, мазут и др.

окрашенные сточные воды с фактической кратностью разбавления, превышающей нормативные показатели общих свойств сточных вод более чем в 100 раз;

биологически жесткие поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Вещества, оказывающие разрушительное действие на материал трубопроводов, оборудования и других сооружений систем канализации:

щелочи и др.

Вещества, способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях токсичные газы, взрывоопасные, токсичные и горючие газы:

сероводород;

сероуглерод;

окись углерода;

цианистый водород;

пары летучих ароматических соединений;

растворители (бензин, керосин, диэтиловый эфир, дихлорметан, бензолы, четыреххлористый углерод и т.п.).

Концентрированные и маточные растворы.

Сточные воды с зафиксированной категорией токсичности "гипертоксичная";

Сточные воды, содержащие микроорганизмы - возбудители инфекционных заболеваний.

Радионуклиды, сброс, удаление и обезвреживание которых осуществляется в соответствии с "Правилами охраны поверхностных вод" и действующими нормами радиационной безопасности

Усредненные характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами жилищного фонда населенных пунктов

	Перечень загрязняющих веществ	Усредненная характеристика хозяйственно-бытовых сточных вод (концентрация, мг/л)
	Взвешенные вещества
	БПК полн.
	Азот аммонийный
	Сульфаты
	Сухой остаток
	Нефтепродукты
	СПАВ (анионные)
	Железо общее
	Алюминий
	Марганец
	Фосфор фосфатов

Примечание: При необходимости данные, приведенные в таблице, могут уточняться и корректироваться на основе проведенных натурных исследований.

Энергетическая промышленность является крупнейшим потребителем воды. ТЭС мощностью 2 400 МВт только для установок обессоливания расходует около 300 т/ч воды.
При работе энергетических установок образуется большое количество сточных вод различного состава. Промышленные стоки разделяют по категориям и подвергают локальной очистке.
В энергетической промышленности выделяют следующие категории сточных и отработанных вод: «горячие» стоки - воды, полученные после охлаждения оборудования; сточные воды, содержащие повышенные концентрации неорганических солей; нефте- и маслосодержащие стоки; отработанные растворы сложного состава, содержащие неорганические и органические примеси.
Разберем более подробно методы очистки и утилизации различных категорий сточных вод.
Очистка и утилизация «горячих» стоков. Такие стоки не имеют механических или химических загрязнителей, но их температура на 8- 10 °С превышает температуру воды в природном водоеме.
Мощность крупнейших электростанций России составляет от 2 400 до 6 400 М Вт. Средний расход охлаждающей воды и количество отводимой с этой водой теплоты, приходящейся на 1 000 МВт установленной мощности, составляет для ТЭС 30 м3/ч и 4 500 ГДж/ч (для АЭС, соответственно, 50 м3/ч и 7 300 ГДж/ч).
При сбросе такого количества воды в природные водоемы температура в них повышается, что приводит к снижению концентрации растворенного кислорода. В водоемах нарушаются процессы самоочищения воды, что приводит к гибели рыбы.
Согласно нормативным документам Российской Федерации, при сбросе горячих вод в водоемы температура в них не должна повышаться более чем на 3 К по сравнению с температурой воды самого жаркого месяца года. Дополнительно установлен верхний предел допустимой температуры. Максимальная температура воды в природных водоемах не должна быть выше 28 °С. В водоемах с холодолюбивыми рыбами (лососевые и сиговые) температура не должна превышать 20 °С летом и 8 °С зимой.
Аналогичные запреты действуют и в западных странах. Так, в США допустимый подогрев воды в природных водоемах не должен превышать 1,5 К. По федеральному закону США максимальная температура сбросной воды должна быть не более 34 °С для водоемов с теплолюбивыми рыбами и 20 °С - для водоемов с холодолюбивыми рыбами.
Во многих странах ограничивают верхний предел температуры сбросной воды. В западноевропейских странах максимальная температура воды при сбросе ее в реку не должна быть выше 28 - 33 °С.
Для предотвращения вредного теплового воздействия на естественные водные объекты используют два пути: строят отдельные проточные водохранилища, в которые сбрасывают теплую воду, обеспечивая интенсивное перемешивание сбросной воды с основной массой холодной воды; применяют циркуляционные оборотные системы с промежуточным охлаждением нагретой воды.
На рис. 7.1 приведена схема прямоточного охлаждения воды со сбросом ее в водоемы в летнее и зимнее время.
Вода после турбины 1 поступает в конденсатор 2 и оттуда направляется в устройство для охлаждения воды 4 (обычно градирню). Затем через промежуточную емкость вода попадает в источник водоснабжения.
На рис. 7.2 приведена схема оборотного охлаждения воды, отличительной особенностью которой является организация замкнутого контура циркуляции воды. После охлаждения в градирне 5 вода насосом 4 вновь подается в конденсатор. В случае необходимости предусмотрен забор воды из природного источника насосом 3. Оборотные системы водоснабжения с испарительным охлаждением циркуляционной воды позволяют в 40 - 50 раз уменьшить потребности электростанций в свежей воде из внешних источников.
Очистка сточных вод, содержащих примеси солей. Такие сточные воды образуются при работе установок по подготовке обессоленной воды (ВПУ), а также в системах гидрозолоудаления (ГЗУ).
Сточные воды в системах ВПУ. При работе водоочистительных установок на электростанциях образуются стоки от промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей и в результате регенерации ионообменных фильтров. Промывочные воды

Рис. 7.2. Схема оборотного охлаждения воды:

содержат нетоксичные примеси - карбонат кальция, гидроксиды магния, железа и алюминия, кремнекислоту, гуминовые вещества, частицы глины. Концентрации солей невелики. Поскольку все эти примеси не являются токсичными, после осветления воду возвращают в головную часть водоочистки и используют в процессе водоподготовки.
Регенерационные стоки, содержащие значительные количества солей кальция, магния и натрия, обрабатывают на установках с использованием электродиализа. Схемы таких установок были приведены ранее (см. рис. 5.19 и 5.23). После электрохимической обработки получают очищенную воду и небольшой объем высококонцентрированного раствора солей.
Утилизация сточных вод систем гидрозолоудаления (ГЗУ). Для удаления золошлаковых отходов на большинстве электростанций применяется гидротранспорт. Степень минерализации воды в системах ГЗУ бывает достаточно высокой. Например, при удалении золы, полученной при горении таких видов топлива, как сланцы, торф и некоторые сорта углей, вода насыщается Са(ОН)2 до концентрации 2 - 3 г/л и имеет pH gt; 12.
Сброс воды из систем ГЗУ во много раз превышает суммарный объем всех остальных загрязненных жидких стоков ТЭС. Организация замкнутого водооборота сточных вод в системах ГЗУ позволяет существенно снизить количество сбросной воды. В этом случае осветленная на золоотвале вода возвращается на электростан
цию для повторного использования. В России с 1970 г. все строящиеся электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуются системой замкнутых циклов оборота, забирающих воду с установок ГЗУ.
Сложность работы этих систем обусловлена образованием отложений в трубопроводах и аппаратуре. Наиболее опасными с этой точки зрения являются отложения CaC03, CaS04, Са(ОН)2 и CaS03. Они образуются в коммуникациях осветленной воды при pH gt; 11 и пульпопроводах при гидротранспорте золы, содержащей более 1,4% свободного оксида кальция.
Основные мероприятия по предотвращению отложений направлены на снятие перенасыщения осветленной воды. Воду выдерживают в бассейне золоотвала в течение 200 - 300 ч. При этом часть солей выпадает в осадок. После отстоя воду из бассейнов забирают на повторное использование.
Очистка сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Загрязнение воды нефтепродуктами на ТЭС происходит при ремонте мазутного хозяйства, а также за счет утечек масла из маслосистем турбин и генераторов.
В среднем содержание нефтепродуктов составляет 10 - 20 мг/л. Многие потоки имеют гораздо меньшую загрязненность - 1 - 3 мг/л. Но бывают и кратковременные сбросы вод с содержанием нефти и масла до 100 - 500 мг/л.
Очистные установки аналогичны тем, которые применяются на нефтеперерабатывающих заводах (см. рис. 9.11). Стоки собирают в приемные резервуары, в которых их выдерживают 3 -5 ч, а затем направляют в двухсекционную нефтеловушку, представляющую собой горизонтальный отстойник, оборудованный скребковым транспортером. В отстойнике в течение 2 ч происходит разделение загрязнений - легкие частицы всплывают на поверхность и удаляются, а тяжелые оседают на дно.
Затем стоки проходят через флотационную установку. Флотацию производят с помощью воздуха, подаваемого в аппарат под давлением 0,35 - 0,4 МПа. Эффективность удаления нефтепродуктов во флотаторе составляет 30 - 40%. После флотатора вода поступает в двухступенчатую напорную фильтровальную установку. Первой ступенью являются двухкамерные фильтры, загруженные дробленым антрацитом с размером зерен 0,8 -1,2 мм. Скорость фильтрации при прохождении этих фильтров равна 9-11 м/ч. Эффект очистки воды достигает 40%. Второй ступенью служат фильтры с активированным углем марок ДАК или БАУ-20 (скорость фильтрации 5,5 -6,5 м/ч; степень очистки - до 50 %).
Исследованиями последних лет установлена хорошая адсорбция нефтепродуктов частицами золы, получаемыми на ТЭС при горении углей. Так, при исходной концентрации нефтепродуктов в воде 100 мг/л остаточное содержание их после контакта с золой не превышает 3 - 5 мг/л. При исходной концентрации нефтепродуктов 10 - 20 мг/л, что встречается при эксплуатации ТЭС наиболее часто, их остаточное содержание не выше 1 -2 мг/л.
Таким образом, при контакте сточной воды с золой практически достигается тот же эффект, как и при использовании дорогих очистительных установок. Обнаруженный эффект послужил основой для ряда проектных разработок по очистке сточных вод, загрязненных нефтью. Предложено организовать замкнутые циклы по использованию нефте- и маслосодержащих сточных вод в системах ГЗУ без их предварительной очистки.
Очистка сточных вод сложного состава после консервации и промывки теплосилового оборудования. Сточные воды, получаемые после промывки и консервации оборудования, имеют разнообразный состав. В них входят минеральные (соляная, серная, плавиковая) и органические (лимонная, уксусная, щавелевая, адипиновая, муравьиная) кислоты. Веточные воды переходят комп- лексообразователи - трилон и ингибиторы коррозии.
По своему влиянию на санитарный режим водоемов примеси в этих водах разделяют на три группы: неорганические вещества, содержание которых в сточных водах близко к ПДК, - сульфаты и хлориды кальция, натрия и магния; вещества, содержание которых значительно превышает ПДК, - соли железа, меди, цинка, фторсодержащие соединения, гидразин, мышьяк. Эти вещества не могут быть переработаны биологическим путем в безвредные продукты; все органические вещества, а также аммонийные соли, нитриты и сульфиды. Общим для всех этих веществ является то, что они могут быть окислены биологическим методом до безвредных продуктов.
Исходя из состава сточных вод, их очистку проводят в три стадии.
Первоначально воды направляют в усреднитель. В этом аппарате происходит корректировка раствора по pH. При создании щелочной среды образуются гидроксиды металлов, которые должны выпадать в осадок. Однако сложный состав сточных вод создает трудности при образовании осадков. Например условия осаждения железа определяются формой его существования в растворе. Если в воде не содержится трилон (комплексообразователь), то осаждение железа происходит при pH 10,5-11,0. При этих же значениях pH будут разрушены трилонатные комплексы трехвалентного железа Fe3+. В случае присутствия в растворах комплекса двухвалентного железа Fe2+ последний начинает разрушаться только при pH 13. Трилонатные комплексы меди и цинка сохраняют устойчивость при любом значении pH среды.
Таким образом, для того чтобы выделить металлы из стоков, содержащих трилон, необходимо провести окисление Fe2+ до Fe3+ и добавить щелочь до pH 11,5- 12,0. Для цитратных растворов достаточно добавление щелочи до pH 11,0-11,5.
Для осаждения меди и цинка из цитратных и комплексонатных растворов подщелачивание неэффективно. Осаждение может быть осуществлено только при добавлении сульфида натрия. При этом образуются сульфиды меди и цинка и медь может быть осаждена практически при любом значении pH. Для цинка необходимо, чтобы значение pH было выше 2,5. Железо может быть выделено в осадок в виде сульфида железа при pH gt; 5,7. Достаточно высокую степень осаждения для всех трех металлов можно получить только при некотором избытке сульфида натрия.
Технология очистки стоков от фтора заключается в обработке их известью с сернокислотным глиноземом. На 1 мг фтора должно быть добавлено не менее 2 мг А1203. При соблюдении этих условий остаточная концентрация фтора в растворе будет не более 1,4- 1,6 мг/л.
Гидразин (NH2)2 является высокотоксичным веществом (см. табл. 5.20). Он присутствует в стоках только в течение нескольких суток, поскольку со временем происходит окисление гидразина и его разрушение.
Большинство органических соединений, имеющихся в стоках, разрушается при биологической очистке. Для сточных вод, содержащих неорганические вещества, этот метод может быть применен для окисления сульфидов, нитритов, аммонийных соединений. Хорошо поддаются биологической очистке органические кислоты и формальдегид. «Жесткими» соединениями, не окисляющимися биохимическим путем, являются трилон, ОП-Ю и ряд ингибиторов.
На заключительном этапе очистки сточные воды направляют в систему коммунальных стоков. При этом большинство загрязняющих веществ окисляется, а те вещества, которые не изменили свой состав, при разбавлении бытовыми водами будут иметь значение ниже ПДК. Такое решение узаконено санитарными нормами и правилами, в которых указываются условия приема на очистные сооружения промышленных стоков ТЭС.
Таким образом, технология очистки стоков, имеющих сложный состав, проводится в следующей последовательности.
Воды собирают в емкость, в которую добавляют щелочь до заданного значения pH. Осаждение сульфидов и гидроксидов происходит медленно, поэтому после добавления реагентов жидкость выдерживают в реакторе в течение нескольких суток. За это время совершается полное окисление гидразина кислородом воздуха.
Затем прозрачную жидкость, содержащую только органические вещества и избыток реагентов-осадителей, откачивают в магистраль хозяйственно-бытовых стоков.
На ТЭС, располагающих гидрозолоудалением, стоки после химических очисток оборудования могут быть сброшены в пульпопровод. Частицы золы обладают высокой адсорбционной способностью по отношению к примесям. После отстоя такая вода направляется в систему ГЗУ.

Технологические циклы производства химических, металлургических, предприятий энергетики и оборонного комплекса используют, кроме основных материалов и сырья и обычную воду, играющую большую роль в технологии производства продукции. Большие объемы пресной воды, применяемые для приготовления растворов реагентов и в качестве вспомогательных операций охлаждения, имеют в своем составе просто огромное количество химических примесей и добавок, делающих такую воду опасной даже в виде промышленных стоков.

Проблему очистки таких вод, их использование в дальнейшем технологическом цикле или сброса в систему общей канализации сегодня вполне справляется оборудование химической очистки сточных вод, обеспечивающее не только подготовку воды к стандартам бытовых стоков, но и даже приводя очистку до норм очищенной пресной воды, пригодной для технического использования.

Основные методы химической очистки промышленных стоков

Химические методы проведения очистки промышленных стоков сегодня используются в основном для связывания и удаления из объема технической воды опасных химических элементов и приведения основных параметров таких стоков к нормам, позволяющим в дальнейшем провести обычную биологическую очистку.

Буквально в процессе такой очистки используются основные типы химических реакций:

• Нейтрализация опасных соединений и элементов;
• Окислительная реакция;
• Реакция восстановления химических элементов.

В технологическом цикле очистных сооружений промышленных предприятий химическая очистка применима:

• Для получения очищенной технической воды;
• Очистке стоков производства от химических соединений перед сбросом в канализацию для дальнейшей биологической очистки;
• Извлечения ценных химических элементов для дальнейшей переработки;
• При проведении доочистки воды в отстойниках для сброса в открытые водоемы.

Химическая очистка сточных вод перед выбросом стоков в канализацию общего назначения, позволяет существенно повысить безопасность и ускорить процесс биоочистки.

Нейтрализация промышленных стоков

Большинство промышленных предприятий использующих химическую очистку промышленных стоков наиболее часто используют в своих очистных сооружениях и комплексах средства нейтрализации кислотных и щелочных показателей воды до приемлемых для дальнейшей обработке уровня кислотности 6,5– 8,5 (рН). Снижение или наоборот, повышение уровня кислотности стоков позволяет в дальнейшем использовать жидкость для технологических процессов поскольку такой показатель уже не является опасным для человека.

Доведенная до такого показателя воды может быть использована для технологических нужд предприятий, на вспомогательных производствах или для дальнейшей очистки с применением биологических средств.

Важно, что нормализация химическим путем воды проводимая на предприятиях эффективно обеспечивала нейтрализацию кислот и щелочей, растворенных в стоках, и не допускала их попадание в грунт и водоносные слои.

Превышение количества показателей кислот и щелочей в сбрасываемых отходах ведет к ускорению старения оборудования, коррозии металла трубопроводов и запорной арматуры, растрескиванию и разрушению железобетонных конструкций фильтровальных и очистительных станций.

В дальнейшем для нормализации кислотно-щелочного баланса отходов в отстойниках, резервуарах и на полях фильтрации необходимо больше времени на проведение биологической очистки на 25-50% времени больше чем нейтрализованных стоков.

Промышленные технологии нейтрализации жидких отходов

Проведение мероприятий химической очистки жидких отходов методом нейтрализации связана с выравниванием необходимого показателя уровня кислотности определенного объема сточных вод. Основными технологическими процессами, задействованными в нейтрализации, выступают:

• определение уровня загрязнений химическими соединениями стоков;
• расчет дозировки химических реагентов, необходимых для нейтрализации;
• осветление воды до необходимого уровня норм для жидких отходов.

Подбор оборудования средств очистки, его расположение, подключение и работа зависит, прежде всего, от уровня загрязнения и необходимых объемов очистки сбросов.

В отдельных случаях для этого достаточно мобильных установок химической очистки, обеспечивающих очистку и нейтрализацию относительно небольшого количества жидкости из накопителя предприятия. А в отдельных случаях требуется применение постояннодействующей установки химической очистки и нейтрализации.

Основным видом технологического оборудования для таких станций выступает установки проточной очистки или контактного типа. Обе установки позволяют обеспечить:

• контроль уровня загрязнения;
• возможность использования в технологии схемы взаимной нейтрализации кислотного и щелочного компонентов;
• возможность использования естественного процесса нейтрализации в технологических водоемах.

Технологические схемы химической очистки методом нейтрализации должны обеспечивать возможность изъятия или удаления из резервуаров очистки твердых, нерастворимых частиц осадка.

Вторым важным моментом работы очистительных установок выступает возможность своевременной корректировки необходимого количества и концентрации реагентов для реакции, в зависимости от уровня загрязнения.

Обычно в технологическом цикле применяется оборудование, имеющее несколько накопительных резервуаров, позволяющих обеспечить своевременный прием, хранение, смешивание и сброс стоков, доведенных до необходимой кондиции.

Химическая нейтрализация стоков смешиванием кислотной и щелочной составляющих

Использование метода нейтрализации стоков путем смешивания кислотных и щелочных составляющих позволяет, проводить контролируемую реакцию нейтрализации без использования дополнительных реагентов и химикатов. Контроль количества сбрасываемых сточных вод кислотного и щелочного составов позволяет своевременно проводить операции по аккумулированию обеих составляющих и дозирование при смешивании. Обычно для непрерывной работы очистных сооружений такого вида используется суточный объем сбросов. Каждый из видов отходов проверяется и в случае необходимости доводится до необходимой концентрации путем добавления объема воды или определения объема пропорции для реакции очистки. Непосредственно на установке очистки это проводится в накопительных и регулирующих резервуарах станции. Использование данного метода требует правильного химического анализа составляющих кислотной и щелочной составляющей, проведение залповой или многоступенчатой реакции нейтрализации. Для небольших предприятий использование такого метода может быть проведено как в локальных очистительных сооружениях цеха или участка, так и при помощи очистных предприятия в целом.

Очистка при помощи добавления реагентов

Метод очистки жидких отходов реагентами применяется в основном для очистки вод содержащих большое количество загрязнений одного вида, когда нормальное соотношение щелочной и кислотной составляющей в воде значительно в одну из сторон.

Чаще всего это необходимо когда загрязнение имеет ярко выраженный вид и очистка методом смешивания результатов не дает или же попросту из-за повышенной концентрации нерациональна. Единственным и наиболее надежным методом нейтрализации в таком случае выступает метод добавления реагентов – химикатов, вступающих в химическую реакцию.

В современных технологиях такой метод чаще всего используется для кислых сточных вод. Самым простым и эффективным методом нейтрализации кислоты обычно выступает использование местных химикатов и материалов. Простота и эффективность метода заключается в том, что отходы, например, доменного производства отлично нейтрализуют загрязнение серной кислотой, а шлак с тепловых электростанций и централей часто используется для добавления в резервуары с кислотными сбросами.

Использование местных материалов позволяет значительно удешевить процесс очистки, ведь шлак, мел, известняк, доломитовые породы отлично нейтрализуют большое количество сильнозагрязненных стоков.

Отходы доменного производства и шлак с тепловых электростанций и централей не требует дополнительной подготовки, кроме измельчения, пористая структура и наличие в составе многих соединений кальция, кремния и магния позволяют применять материалы без предварительной обработки.

Мел, известняк и доломит, используемые в качестве реагентов, в обязательном порядке проходят подготовку и измельчение. Кроме того, для очистки в некоторых технологических циклах используется подготовка жидких реагентов, например, с использованием извести и аммиачного раствора воды. В дальнейшем, аммиачная составляющая отлично помогает при процессе биологической очистки воды.

Метод окисления сточных вод

Метод окисления сточных вод дает возможность получать безопасные по своим характеристикам токсичности сточных вод в опасных химических производствах. Чаще всего окисление используется для получения стоков, которые не требуют дальнейшего извлечения твердых частиц, и могут быть сброшены в общую систему канализации. В качестве добавок используются окислители на основе хлора, это сегодня самый популярный материал для очистки.

Материалы на основе хлора, натрия и кальция озон и пероксид водорода используются в многоступенчатой технологии очистки стоков, при которой каждый новый этап позволяет значительно снижать токсичность, связывая опасные токсические вещества в нерастворимые соединения.

Установки окисления, имеющие многоступенчатые системы очистки делают этот процесс относительно безопасным, но применение таких токсичных окислителей, как хлор постепенно вытесняется более безопасными, но не менее эффективными методами окисления стоков.

К высокотехнологическим методам очистки стоков, относятся методы, использующие в своем технологическом цикле новые разработки, позволяющие при помощи специфического оборудования обеспечить очистку от вредных и ядовитых примесей широкого спектра загрязнителей.

Наиболее прогрессивным и перспективным методом очистки выступает метод озонирования стоков. Озон, при попадании в сточные воды воздействует как на органические так и на неорганические вещества, проявляя при этом широкий спектр действия. Озонирование сточных вод позволяет:

• обесцветить жидкость, значительно повысив ее прозрачность;
• проявляет обеззараживающий эффект;
• практически полностью устраняет специфические запахи;
• устраняет сторонние привкусы.

Озонирование применимо при загрязнении воды:

• нефтепродуктами;
• фенолами;
• сероводородными соединениями;
• цианидами и производными от них веществами;
• канцерогенными углеводородами;
• уничтожает пестициды;
• обезвреживает поврехностно-активные вещества.

Вдобавок к этому практически полностью уничтожаются опасные микроорганизмы.

Технологически озонирование как метод очистки может быть реализован как в локальных очистных установках, так и в стационарных станциях очистки.

Использование различных методов химической очистки сточных вод приводит к снижению вредных и опасных для человека и экосистем выбросов веществ от 2 до 5 раз, и сегодня именно химическая очистка позволяет добиться наиболее высокой степени очистки воды.