Сточные воды котельных и тэц. Сточные воды ТЭС

Сточные воды от разных источников очищают соответствующими методами.

· От систем охлаждения теплоэнергетического

оборудования

Применяют оборотные системы охлаждения: с градирнями,

с брызгальными устройствами, с прудом-охладителем. С внедрением оборотных систем охлаждения происходит ухудшение качества воды в процессе испарения и капельного уноса, которое существенно ухудшает технико-экономические показатели работы теплоэнергетического оборудования.

Для борьбы с биологическими обрастаниями и минеральными отложениями в трубках конденсаторов используют следующие методы: механические (резиновые шарики, циркулирующие в трубках конденсаторов); электромагнитную обработку воды; химические (подкисление, декарбонизация, обработка фосфатами – ОЭДФК, хлором и т.д.).

Применяют метод поддержания оптимального солевого баланса в системе, направляя продувочные воды градирен на ВПУ для подготовки подпиточной воды теплосети (этот вариант применен на многих ТЭЦ).

К биологическим методам борьбы относится, в частности, разведение растительноядных рыб в водоемах (в системе с прудами-охладителями). Если в системы охлаждения не производится сбросов других видов сточных вод, то практически с химической стороны они не угрожают водоемам. Однако следует сказать, что в системы охлаждения обычно включаются также и маслоохладители турбин, что часто приводит к перетоку масла в охлаждающую воду, которое затем попадает в водоемы. В последнее время используют надежные пластинчатые маслоохладители, снявшие и эту проблему.

· От водоподготовок и конденсатоочисток

С экономической точки зрения, основным направлением по сокращению количества сбрасываемых солей с установок ВПУ является применение современных технологий обработки воды со сниженными расходами реагентов.

При обработке стоков ВПУ следует различать две группы сточных вод: сбросы с установок предочистки и сбросы с установок обессоливания.

Методы предочистки органично входят в существующие схемы ВПУ и должны сохранять свое значение и в ближайшей перспективе. Важным преимуществом предочистки перед другими методами, с точки зрения охраны водоемов, является то, что сбрасываемые примеси находятся в воде в виде осадков. Это значительно упрощает их отделение от воды.

Наиболее предпочтительны схемы обработки продувочной воды осветлителями, при использовании которых осветленная продувочная вода может быть возвращена обратно в ВПУ. С точки зрения уменьшения габаритов площадей, занятых под установку нейтрализации и утилизации шлама, наиболее интересна схема с возвратом продувочной воды в ВПУ без ее нейтрализации и с обезвоживанием шлама на пресс-фильтрах или барабанно-вакуумных фильтрах. При этом на ВПУ может быть возвращено максимально возможное из всех вариантов количество осветленной воды, а следовательно, возможные расходы реагентов на предочистке и количество сбрасываемых примесей (в частности, в виде шлама) будут минимальны. В этом случае также существенно сокращаются площади, необходимые для организации шламоотвала. В России в свое время проводили опытно-промышленные испытания по обжигу шлама осветлителей в аппаратах погружного горения и получению из него вновь извести, которую можно опять использовать в схеме ВПУ. Широкого применения этот метод не нашел из экономических соображений. В настоящее время, как правило, продувочные воды подвергают отстою, после чего осветленная вода возвращается в цикл, а концентрированный шлам с частью воды направляется через систему ГЗУ на золоотвал.

Если не считать некоторого количества грубодисперсных примесей, поступающих в сточные воды с обессоливающей части ВПУ при взрыхлении фильтров, эти воды представляют собой истинные растворы солей, что в значительной мере затрудняет задачу их обработки. Это относится и к продувочным водам испарителей и паропреобразователей.

В настоящее время такие сточные воды в зависимости от местных условий рекомендуется направлять: 1) в водоемы с соблюдением санитарно-гигиенических и рыбохозяйственных требований к качеству воды водоема в расчетном растворе; 2) в систему гидрозолоудаления с использованием на нужды гидротранспорта и золы и шлама; 3) в пруды-испарители при благоприятных климатических условиях; 4) на выпарные установки; 5) в подземные водоносные горизонты, не пригодные для хозяйственных целей и надежно изолированные от подземных вод, используемых для водоснабжения. Промывочные воды электромагнитных фильтров сбрасываются в золо- и шламоотвалы.

При сбросе сточных вод ВПУ следует учитывать их резкопеременный расход и значительные колебания значений рН. Поэтому рекомендуется собирать сточные воды ВПУ в специальные баки-усреднители. Емкость таких баков надо выбирать с учетом циклов регенераций фильтров. При сбросе сточных вод ВПУ в системе гидрозолоудаления (ГЗУ) эти воды не должны изменять состав воды, циркулирующей в системе, т.е. не приводить к появлению отложений.

Однако наибольшее распространение получил процесс нейтрализации известковым молоком, так как в этом случае не столь резко повышается солесодержание, как при применении других реагентов. Объясняется это тем, что нейтрализация известью сопровождается образованием осадка, который может быть выведен из воды.

Технологический процесс нейтрализации состоит в заполнении баков-нейтрализаторов кислыми и щелочными водами, подаче определенного количества нейтрализующего реагента и перемешивания жидкости в баке до установления постоянного значения рН нейтрализованной воды.

Для снижения выбросов на ВПУ повторно используют взрыхляющие, регенерационные и промывочные воды. Однако существенно сократить сбросы можно лишь в случае применения современных технологий обработки воды (противоточные и двухпоточно-противоточные схемы ионирования), которые позволяют снизить расход реагентов (кислоты и щелочи) до 1,5 стехиометрий по отношению к количеству задержанных солей. Эти технологии в различных модификациях широко и давно применяются за рубежом и все большее применение находят и в России. Обессоливающая установка по данной технологии длительное время находится в эксплуатации на Волжской ТЭЦ-2, при этом удельные расходы реагентов составляют 1,7…1,8 г-экв./ г-экв.

Значительно отличаются от химического обессоливания мембранные технологии обессоливания воды (электродиализ и обратный осмос). В этом случае обессоливание происходит практически без применения реагентов, только за счет ионообменных мембран, т.е. в природу возвращают то же количество солей, которое было взято из нее с водой, но только в более концентрированном виде (в меньшем количестве воды). Необходимо иметь в виду, что мембранные технологии очистки воды экономически целесообразны, как правило, при низком качестве исходной воды в 2…4 раза худшем, чем средняя вода. Установка обратного осмоса (УОО) производительностью 50 м3/ч находится в эксплуатации на Воронежской ТЭЦ. Предварительная очистка воды перед подачей ее на УОО осуществляется на предочистке (коагуляция с известкованием и очистка от взвешенных на механических фильтрах) и последующем умягчении на Na-катионных фильтрах. Одноступенчатая электродиализная установка (УЭО-100-4/25) производительностью 100 м3/ч позволила, например, снизить содержание солей в воде на 75 \%. Принципиальная схема ХВО на базе электродиализных установок строится по принципу: предочистка; доочистка на фильтрах тонкой очистки; обессоливание на электродиализных установках; доочистка на ионообменных фильтрах и ФСД.

Широкое применение в энергетике (как в России, так и за рубежом) нашел метод подготовки добавочной воды паровых котлов с использованием испарителей. Наиболее перспективными и оптимальными с экономической точки зрения являются испарители мгновенного вскипания (ИМВ). Перед подачей воды на испарители необходима такая же предварительная очистка, как и для УОО.

Применяемый в настоящее время практически на всех российских электростанциях с прямоточными котлами кислородный водно-химический режим позволяет увеличить фильтроцикл фильтров конденсатоочистки (БОУ) в 3…5 раз, снижая тем самым сбросы в окружающую среду в такое же количество раз.

· от нефтепродуктов

Отстаивание – наиболее распространенный метод выделения нефтепродуктов из сточных вод различных предприятий. Главные причины этого – самопроизвольность, экономичность процесса и кажущаяся очевидной простота расчета и проектирования отстойных сооружений.

Флотация дисперсных частиц из сточных вод основана на способности их закрепляться на погруженной в воду гидрофобной поверхности. В качестве такой поверхности обычно используют поверхность пузырьков газа, которым до этого насыщают обрабатываемую жидкость. Всплывающие или образующиеся в объеме жидкости пузырьки захватывают частицы и транспортируют их к поверхности, откуда частицы удаляют в виде концентрата.

Насыщение воды воздухом в установках напорной флотации производят растворением его под давлением в напорных резервуарах. Сточную воду забирают насосом из накопительного резервуара и подают в напорный бак. На линии рециркуляции воды из напорного патрубка насоса во всасывающий патрубок установлен воздушный эжектор, подающий воздух в объеме 3…5\%-го расхода воды через насос. Сжатая в насосе паровоздушная смесь выдерживается в напорном резервуаре в течение 3…5 мин, после чего через дросселирующую арматуру подается во флотоотстойник, где пузырьки, проходя через слой воды, флотируют частицы нефтепродуктов.

Средняя эффективность очистки воды по схеме напорной флотации в таких флотоотстойниках при давлении в напорном резервуаре 4,0…4,5 кгс/см2 и с применением коагуляции составляет около 88 \%.

Фильтрование обычно используют на заключительных стадиях очистки сточных вод и на этом основании его часто относят к методам доочистки. Однако метод фильтрования может быть с успехом использован и в качестве основного, если концентрация нефтепродуктов в сточных водах, подаваемых на очистку, не превышает 10…20 мг/дм3.

Процесс фильтрования сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, основан на адгезии (прилипании) эмульгированных капель нефтепродуктов к поверхности зерен фильтрующего материала. В общем случае процесс фильтрования определяется множеством технологических параметров, в первую очередь свойствами пористой и фильтруемой сред, гидродинамическими режимами процесса и температурой.

При фильтровании частицы масла улавливаются слоем, заполняя часть объема пор и насыщая этот объем. Увеличение насыщения приводит к тому, что фильтрующий материал не в состоянии удержать захваченное масло и оно в виде пленки стекает по стенкам канала слоя в направлении потока. В какой-то момент времени в сечении слоя устанавливается равновесие между количеством масла, выделяющегося из потока на поверхность слоя, и количеством масла, стекающего из этого объема в виде пленки в более глубокие слои. При этом концентрация достигает критического значения, которое можно считать максимальным насыщением слоя маслом при данных условиях проведения процесса фильтрования. С течением времени фронт максимальной насыщенности сдвигается к нижней границе слоя и концентрация масла в фильтрате увеличивается. Это служит сигналом к отключению фильтра на регенерацию, если он не отключается по перепаду давления воды.

В схемах очистных сооружений тепловых электростанций в более или менее полном объеме представлены описанные выше методы очистки воды от нефтепродуктов. Загрязненные нефтепродуктами сточные воды собираются в усреднительный бак, рассчиты-ваемый обычно на двухчасовую производительность сооружений.

В баке происходит первичное отстаивание грубодисперсных нефтепродуктов и тонущих примесей (песка, продуктов коррозии и др.). Удаление всплывших нефтепродуктов производят через воронку, устанавливаемую на поплавке, а осевших примесей – через патрубок в нижней части бака. После первичного отстоя сточные воды направляются в нефтеловушку. Очищенная в нефтеловушке вода сливается в промежуточный бак и насосом подается в установку напорной флотации, после которой подвергается очистке в двух степенях фильтрования. Обычно в качестве первой ступени используют фильтры, загруженные антрацитом. Во второй ступени очистку производят на фильтрах активированного угля. Отмывку загрязненных фильтров производят горячей водой со сбросом ее в усреднительный бак.

Емкость поглощения нефтепродуктов, г/г, для различных марок активированных углей в среднем составляет: АГ-5 – 0,15; АГ-3 – 0,08; АП-3 – 0,06; БАУ – 0,04; березовский – 0,03. Как видно, наибольшей емкостью обладает уголь марки АГ-5, емкость же остальных намного ниже и примерно одного порядка. Учитывая дефицит активированных углей и их высокую стоимость, ведут поиски других сорбентов. В настоящее время взамен активированного угля предлагается биоадсорбент С-верад, не уступающий ему по емкости поглощения и в несколько раз дешевле. Поскольку С-верад иммобилизует бактерии, перерабатывающие нефтепродукты в активный ил, через определенное время в отработанном адсорбенте нефти не остается, поэтому проблем с его утилизацией не возникает.

При применении реагентной флотации сооружения дополняются реагентным хозяйством (коагулянтом), аналогичным химводоочисткам. Подачу коагулянта производят перед флотоотстойником (в энергетике схемы с применением коагулянта не нашли широкого применения из-за отсутствия существенного эффекта в его применении). Выделенные в установках сооружений нефтепродукты и осадок собирают в специальные баки, откуда перекачиваются насосами на обезвреживание (сжигание, захоронение).

Оптимальным типом сооружений как с точки зрения экономики, так и с учетом получаемого качества очистки являются: отстой, флотация, механические фильтры и фильтры активированного угля, регенерируемые паром – все аппараты выполняются из металла в наземном исполнении. Эта схема позволяет получить качество очищенной воды не более 1 мг/дм3 , при нефтесодержании подаваемой на очистку воды до 100 мг/дм3 .

· ОТ обмывок РВП и поверхностей нагрева котлов

Учитывая наличие токсичных веществ в этих сточных водах, необходимо до сброса в водоем предусмотреть их нейтрализацию и обезвреживание. Обмывочные воды направляют в баки-нейтрализа-торы, причем каждый бак-нейтрализатор должен вмещать обмывочные воды от обмывки одного РВП и реагенты для их обработки. В баках предусматривается осаждение ванадийсодержащего шлама, удовлетворяющего требованиям металлургических заводов.

На первой стадии нейтрализация осуществляется едким натром до величины рН, равной 4,5…5, для осаждения окислов ванадия и последующего отделения ванадийсодержащего шлама – на фильтр-прессах типа ФПАКМ. На второй стадии осветленную воду первого этапа раствором извести обрабатывают до величины рН, равной 9,5…10 – для осаждения окислов железа, никеля, меди, а также сульфата кальция. Полученный шлам направляют на нефильтруемый шламоотвал, а осветленная вода повторно используется для обмывок.

Средний ориентировочный размер стока обмывочных вод для крупной ГРЭС составляет 10…15 т/ч.

· Сточные воды химических очисток

Одним из основных недостатков этих сбросов являются их резкопеременный, «залповый» расход и меняющиеся концентрации, и состав примесей во время промывки. Это приводит к необходимости иметь емкости, которые как минимум должны быть рассчитаны на весь объем сбрасываемой воды с учетом ее трехкратного разбавления.

Наличие и концентрации некоторых примесей полностью зависят от метода промывки (С1-, формальдегид, гидразин и др.), в то время как концентрации железа, образователей пены практически одинаковы для всех методов. Для удобства подбора метода очистки промывочных вод их можно условно разделить на три группы по признаку влияния содержащихся в них примесей на санитарный режим водоемов:

1) неорганические вещества, концентрация которых не превышает значения их ПДК в водоемах; это сульфаты и хлориды кальция, магния и натрия;

2) токсичные вещества, содержание которых значительно превышает их ПДК в водоемах; это соли железа, меди, цинка, фторсодержащие соединения, гидразин;

3) органические вещества, аммонийные соли, нитриты, сульфиды, которые могут подвергаться бактериальному или непосредственному окислению; сброс таких веществ должен рассчитываться по БПК в водоеме.

Практически при обезвреживании промывочных вод должны подвергаться выделению вещества второй группы, а окислению до допустимых БПК – вещества третьей группы.

В основном способ очистки промывных и консервационных вод зависит от вида применяемого топлива и принятой схемы удале-ния золы. С этой точки зрения есть два варианта очистки таких вод:

1) очистка на ТЭС, работающих на жидком и газовом топливе, а также на ТЭС, работающих на твердом топливе с разомкнутой системой ГЗУ;

2) очистка на ТЭС, работающих на твердом топливе с замкнутой системой ГЗУ. На газомазутных ТЭС сбросы воды от водных промывок, содержащие грубодисперсные примеси, должны для их отделения направляться в открытую емкость, объем которой выбирается в зависимости от типа котлов и объемов промываемых контуров.

На газомазутных ТЭС и ТЭС с разомкнутой системой ГЗУ схема очистки промывных вод предполагает три стадии:

1) сбор всех отработавших растворов и части наиболее загрязненных отмывочных вод (рН < 6) в емкости-усреднители;

2) выделение из раствора токсичных веществ второй группы

с утилизацией осадка в баках-нейтрализаторах;

3) очистка воды от веществ третьей группы.

При обезвреживании сточных промывочных вод основными задачами являются разрушение образовавшихся при промывках комплексов металлов с реагентами, выделение этих металлов в осадок и разрушение органических соединений. Осаждение ионов тяжелых металлов (Fe, Cu, Zn) достигается при повышении рН до 11,0 (раствором извести) в случае применения для промывок растворов соляной, адипиновой, фталевой и дикарбоновых кислот. В случае же применения цитратного раствора при рН = 10 наблюдается полное разрушение цитратных комплексов железа. Комплексы меди и цинка с трилоном не разрушаются во всем интервале значений рН.

На ТЭС с замкнутой системой ГЗУ можно проводить сброс отработавших промывочных растворов непосредственно на золоотвал, если рН осветленной воды золоотвала выше 8,0. В противном случае требуется предварительная нейтрализация промывочных растворов. В любом случае для предотвращения коррозии багерных насосов значение рН в системе ГЗУ в результате сброса не должно быть ниже 7,0. Экспериментальные данные подтверждают высокую адсорбционную способность золы по отношению к примесям второй и третьей групп.

В сбросных водах после консервации оборудования в больших количествах присутствуют гидразин, нитрит натрия и аммиак. Удобным способом разложения гидразина является обработка раствора хлорной известью или жидким хлором.

Для осуществления процесса очистки сбрасываемых консервирующих растворов используется такая схема. Отработавший раствор собирается в баке, емкость которого должна быть достаточной для приема сразу всего его количества. В качестве таких емкостей используют баки для приготовления консервирующих растворов. Если процесс очистки организуется в баке-нейтрализаторе объемом около 20 м3, то в него направляют также реагенты и пар. Для ускорения процесса очистки и продувки раствора воздухом с коэффициентом эжекции не менее 10 организуется циркуляция при помощи насоса производительностью 80…150 м3/ч и напором до 20 кгс/см

с установкой водо-воздушного эжектора.

Для разложения нитрита вводится серная кислота в количестве, на 10…15 \% большем стехиометрического. Установлено, что нитрит разлагается более интенсивно, если кислоту подавать в два приема: сначала 50 \% расчетного количества, а через 1 ч – остальную часть. Продувка воздухом содействует ускорению разложения нитрита и гидразина и отдувке аммиака. Повышение температуры позволяет сократить процесс разложения примесей и расход воздуха на отдувку газообразных компонентов.

Недостатком обезвреживания кислотой является образование вредных окислов азота, утилизация которых при данной схеме не проводится. Общий недостаток описанных выше процессов очистки промывочных и консервирующих растворов – это большой расход реагентов, который существенно увеличивает солесодержание сбра-сываемых потоков воды.

Последние 15…20 лет широкое внедрение находит экологичный способ предпусковых и эксплуатационных очисток без применения реагентов, так называемый метод горячей водо-парокисло-родной очистки и пассивации теплоэнергетического оборудования. Метод заключается в обработке поверхностей горячей водой высокой чистоты (с электрической проводимостью не более 1 мкСм/см) и паром с определенной температурой и скоростью и высокими концентрациями кислорода (до 2…3 г/дм3). В результате этой обработки удается удалить отложения (до 300 г/м2) и создать на металле прочную защитную пленку, которая имеет стойкость по отношению к агентам коррозии такую же, как нержавеющая сталь.

· Системы гидрозолоудаления

ВТИ предложен опытно-промышленный способ очистки воды ГЗУ от фтора, ванадия, мышьяка, а также фенолов, который состоит из двух стадий. На первой стадии осуществляется обработка воды известью и углекислотой от дымовых газов, что приводит к осаждению карбоната кальция из-за превышения пределов его растворимости. При этом частично снижается и содержание фтора. Вторая стадия заключается в обработке полученной жидкости сернокислым алюминием с дозировкой его около 70 мг/дм3 в пересчете на безводный продукт. Такая двухстадийная обработка позволяет снизить содержание фтора от 60 до 1,5 мг/дм3 и полностью освободить от ванадия, мышьяка и фенолов.

С появлением замкнутых систем ГЗУ поддержание оптимального солевого баланса системы стало весьма необходимым и выполняется различными способами исходя из реальных условий и экономических соображений. Где это возможно, осуществляется продувка системы в водные объекты с соблюдением необходимых условий, а также выпаривание продувочной воды при помощи специальных устройств. Для удаления отложений на трубопроводах и оборудовании ГЗУ воду обрабатывают дымовыми газами (очистка системы от отложений). Для предотвращения отложений дозируют комплексоны (ИОМС), которые при чрезвычайно малых количествах предотвращают отложения солей.

· Воды тракта топливоподач

Загрязненные воды в основном подвергают отстаиванию, а осветленную воду используют повторно. Осевшие примеси, шлам периодически удаляют, отвозя его на штабель угля.

· Очистка и повторное использование

поверхностного стока ТЭС

При выборе схем очистки и использовании поверхностного стока нужно учитывать водный баланс электростанции, специфику ее эксплуатации (т.е. необходимую степень очистки стока) и экономическую целесообразность различных вариантов очистки и использования этих вод.

Возникновение дождевого стока вызывает необходимость строительства регулирующей емкости. Схема включает: песколовку, разделительную камеру, водосливное устройство, регулирующую емкость и отстойник. Если технология использования поверхностного стока не позволяет ограничиться полученной глубиной очистки (отстаиванием), необходимо предусмотреть дополнительное фильтрование. Доочищать сток можно на фильтрах, загруженных полукоксом канско-ачинских углей (КАУ) или антрацитом.

В зависимости от условий эксплуатации ТЭС можно рассматривать следующие основные схемы применения поверхностного стока: в оборотной системе охлаждения, для подпитки станционных систем водопользования (на химводоочистке или в испарительной установке), совместно с внутристанционными нефтесодержащими стоками, для смыва золы и шлака в систему гидрозолоудаления.

При использовании поверхностного стока для подпитки оборотной системы охлаждения, несмотря на повышенную в отдельные периоды минерализацию стока, карбонатная щелочность относительно невысока, поэтому подача его в оборотную систему не приведет к заметному нарушению ее водно-химического режима.

На химводоочистку с предварительной очисткой поверхностный сток может быть подан после отстаивания; на водоочистках без предочистки требуется дополнительная фильтрация. Если на электростанции имеются сооружения для очистки нефтесодержащих сточных вод, то поверхностный сток может направляться на них. При наличии нефтеловушек сток только аккумулируется, при их отсутствии он направляется на очистные сооружения после отстаивания. При подаче поверхностных вод в систему гидрозолоудаления требуется только аккумулирование стока. Очистка и использование поверхностного стока в цикле электростанции позволяет уменьшить загрязнение водоемов и водопотребление ТЭС.

Загрязненные сточные воды ТЭС и их водоподготовительных установок состоят из различных по количеству и качеству потоков. В их состав входят (в порядке убывания количества):

а) сточные воды как оборотных, так и прямоточных (разомкнутых) систем гидрозолошлакоудаления (ГЗУ) электростанций, работающих на твердом топливе;

б) продувочные воды оборотных систем водоснабжения ТЭС, сбрасываемые постоянно;

в) сточные воды водоподготовительных (ВПУ) и конденсатоочистительных (КОУ) установок, сбрасываемые периодически, в том числе: пресные, зашламленные, засоленные, кислые, щелочные, замасленные и замазученные воды главного корпуса, мазутного и трансформаторного хозяйства ТЭС;

г) продувочные воды паровых котлов, испарителей и паропреобразователей, сбрасываемые постоянно;

д) замасленные и зашламленные снеговые и дождевые стоки с территории ТЭС;

е) обмывочные воды РВП и поверхностей нагрева котлов (стоки от РВП котлов, работающих на мазуте, сбрасываются 1-2 раза в месяц и реже, а от других поверхностей и при сжигании твердых топлив - чаще);

ж) замасленные, загрязненные внешние конденсаты, пригодные после их очистки для питания паровых котлов-испарителей;

з) сбросные, отработанные, концентрированные, моющие кислые и щелочные растворы и отмывочные воды после химических промывок и консервации паровых котлов, конденсаторов, подогревателей и другого оборудования (сбрасываются несколько раз в год, обычно летом);

и) воды после гидроуборки топливных цехов и других помещений ТЭС (сбрасываются обычно 1 раз в сутки в смену, чаще днем).

Взаимосвязь между свежими и сточными водами тэс

На ТЭС должны существовать единая система водоснабжения - водоотведения, при которой сбросные воды одного типа непосредственно или после некоторой обработки могли бы быть исходными для других потребителей той же ТЭС (или внешних). Например, сбросные воды прямоточных систем водоснабжения после конденсаторов, а также продувочные воды оборотных систем при небольшом (в 1,3-1,5 раза) их упаривании, а также загрязненным нефтью сточные воды ТЭЦ могут являться исходной водой ВПУ, равно как и последние порции отмывочной воды обессоливающих фильтров.

Все возвращаемые в «голову» процесса сбросные воды не должны нуждаться в обработке реагентами на предочистке, в случае же необходимости обработки известью, содой и коагулянтом они должны перемешиваться (усредняться) в сборном баке. Вместимость этого бака должна быть рассчитана на сбор 50 % всех сточных вод ВПУ за сутки, в том числе 30 % сточных вод ионитной части. Нежелательно смешивать прозрачные мягкие и шламовые сбросные воды. Следует учитывать, что не менее 50 % всех сбросных вод ВПУ, в том числе все сточные воды предочисток всех типов, включая сбросные воды после взрыхления ионитных фильтров пресной водой, последние порции отмывочной воды ионитных фильтров обессоливающих установок, а также воды, сбрасываемые при опорожнении осветлительных и ионитных фильтров, имеют солесодержание, жесткость, щелочность и другие показатели такие же или даже лучшие, чем предочищенная и тем более исходная вода, и поэтому могут быть без дополнительной обработки реагентами возвращены в «голову» процесса, в осветлители или, что еще лучше, на осветлительные, Н- или Na-катионитные фильтры.

Кроме единой общей канализации для всех видов пресных вод ВПУ должны иметься и отдельные сбросные каналы для засоленных и кислых вод (щелочные должны полностью использоваться в цикле, в том числе для нейтрализации). Эти воды нужно собирать в специальные баки-котлованы.

Ввиду периодической работы земляных котлованов (преимущественно в летнее время) для моющих растворов и отмывочных вод котлов после химических промывок, после установок для нейтрализации этих вод и обмывочных вод РВП следует предусматривать возможность подачи на эти сооружения различных сбрасываемых кислых, щелочных и засоленных вод ВПУ для совместной или попеременной нейтрализации, отстаивания, окисления и передачи их в систему ГЗУ или другим потребителям. При получении из обмывочных вод РВП окиси ванадия эти воды до выделения ванадия с другими не смешивают. При этом нейтрализованная установка или, по крайней мере, ее насосы и арматура должны размещаться в утепленном помещении.

Засоленные воды после Na-катионитных фильтров делят на три части по их качеству и используют по-разному.

Концентрированный отработавший раствор соли, содержащий 60-80 % удаленной жесткости при 50-100 %-ном избытке соли и составляющий 20-30 % общего объема засоленных вод, должен направляться в систему ГЗУ или на умягчение с возвратом на ВПУ, или на выпаривание с получением твердых солей Са, Mg, Na, CI, S0 4 , или в земляные котлованы, откуда после смешения с другими стоками, разбавления и совместной нейтрализации его можно направлять в канализацию, на нужды ТЭС или внешним потребителям. Вторая часть отработавшего раствора, содержащая 20-30 % всей удаляемой жесткости при 200-1000 %-ном избытке соли, должна собираться в бак для повторного использования. Третья, последняя часть - отмывочная вода - собирается в другой бак для использования при взрыхлении, если ее еще нельзя направить в «голову» процесса или для первой стадии отмывки.

Концентрированные засоленные воды после Na-катионитных фильтров и нейтрализованные воды Н-катионитных и анионитных фильтров (первые порции) можно подавать в системы ГЗУ для транспортировки золы и шлака. Накопление в воде ГЗУ Са(ОН) 2 , CaS0 4 приводит к насыщению и пересыщению воды этими соединениями с выделением их в твердом виде на стенках труб и оборудования. Масла и нефтепродукты из сточных вод, оставшиеся в них после нефтеловушек, при сбросе их в систему ГЗУ сорбируются золой и шлаком. Однако при большом содержании нефтепродуктов они могут сорбироваться не полностью и находиться на золоотвалах в виде плавающих пленок. Для предотвращения попадания их с сбрасываемой водой в водоемы общего пользования на золоотвалах сооружаются приемные колодцы для сбросных вод с затворами («запанями») для задержки плавающих нефтепродуктов.

Мягкие щелочные, иногда горячие продувочные воды паровых котлов, испарителей, паропреобразователей после использования их выпара и теплоты, а также мягкие щелочные отмывочные воды анионитных фильтров могут служить питательной водой менее требовательных паровых котлов, а также (при отсутствии в теплофикационной системе теплообменников с латунными трубами) подпиточной водой закрытых систем теплоснабжения. При содержании в них фосфатов Na 3 P0 4 в количестве более 50 % общего солесодержания их можно использовать для стабилизационной обработки оборотной воды, а также для растворения соли с целью умягчения ее раствора содержащимися в продувочной воде щелочами и фосфатами.

При выборе способа обработки засоленных, кислых или щелочных вод после регенерации ионитных фильтров следует учитывать резкие колебания концентраций растворимых веществ в этих водах: максимальные концентрации в первых 10-20 % общего объема сбрасываемой воды (собственно отработанные растворы) и минимальные концентрации в последних 60-80% (отмывочные воды). Такие же колебания концентрации отмечаются и в отработанных растворах и отмывочных водах после химических промывок паровых и водогрейных котлов и других аппаратов.

В то время как отмывочные воды с небольшой концентрацией растворимых веществ сравнительно легко могут быть нейтрализованы (взаимно), окислены и вообще очищены от удаляемых загрязнений, очистка большого объема более концентрированной смеси отработанных растворов и отмывочных вод требует больших объемов оборудования, значительных затрат труда, средств и времени.

Отработанные щелочные растворы и отмывочные воды после регенерации анионитных фильтров (кроме первой порции раствора после фильтров 1-й степени) должны быть повторно использованы внутри ВПУ. Первая же порция направляется на нейтрализацию кислых сбросных вод ВПУ, и ТЭС.

Схема бессточной ТЭС

На рис. 13.18 в качестве примера приведена схема бессточного водоснабжения ТЭС, работающей на угле. Зола и шлак из котлов подаются на золоотвал 1. Осветленная вода 2 с золоотвала возвращается в котлы. При необходимости часть этой воды подвергается очистке на установке локальной очистки 3. Образующиеся при этом твердые отходы 4 подаются на золоотвал 1. Частично обезвоженные зола и шлак утилизируются. Возможно также сухое шлакозолоудаление, что упрощает утилизацию золы и шлака.

Дымовые газы 5 котлов проходят очистку в установке десульфуризации газов 6. Образующиеся сточные воды очищаются по технологии с использованием реагентов (извести, полиэлектролитов). Очищенная вода возвращается в систему газоочистки, а образовавшийся гипсовый шлам вывозится на переработку.

Сточные воды 7, образующиеся при химических промывках, консервации оборудования и обмывке конвективных поверхностей нагрева котлов, подаются в соответствующие установки по очистки 8, где обрабатываются с использованием реагентов по одной из описанных ранее технологий. Основная часть очищенной воды 9 используется повторно. Ванадий содержащий шлам 10 вывозится на утилизацию. Осадки 11, образовавшиеся при очистке сточных вод, вместе с частью воды подаются на золоотвал 1 либо складируются в специальных шламонакопителях. В то же время, как показал опыт работы Саранской ТЭЦ-2, при подпитке котлов дистиллятом МИУ эксплуатационная очистка котлов практически не нужна. Следовательно, сточные воды такого типа будут практически, отсутствовать либо их количество будет незначительным. Аналогичным образом утилизируется вода от консервации оборудования, либо применяются методы консервации, не сопровождающиеся образованием сточных вод. Часть этих сточных вод после обезвреживания может равномерно подаваться на ВПУ для обработки совместно с продувочными водами 12 СОО (системы оборотного охлаждения).

Исходная вода непосредственно либо после соответствующей обработки на ВПУ подается в СОО. Необходимость обработки и ее вид зависят от конкретных условий работы ТЭС, в том числе от состава исходной воды, необходимой степени ее упаривания в СОО, типа градирен и др. С целью сократить потери воды в СОО градирни могут быть оборудованы каплеуловителями либо применены полусухие или сухие градирни. Вспомогательное оборудование 13, при охлаждении которого возможно загрязнение оборотной воды нефтепродуктами и маслами, выделено в самостоятельную систему. Вода этой системы подвергается локальной очисткеот нефтепродуктов и масла в узле 14 и охлаждается в теплообменниках 15 водой 16 из основного контура СОО охлаждения конденсаторов турбин. Часть этой воды 17 используется для восполнения потерь в контуре охлаждения вспомогательного оборудования 13. Выделенные в узле 14 масло- и нефтепродукты 18 подаются на сжигание в котлы.

Часть воды 12, подогретой в теплообменниках 15, направляется на ВПУ, а ее избыток 19 - на охлаждение в градирни.

Продувочная вода 12 СОО проходит обработку на ВПУ по технологии, с использованием реагентов. Часть умягченной воды 20 подается на подпитку закрытой теплосети перед подогревателями 21 сетевой воды. При необходимости часть умягченной воды может быть возвращена в СОО. Необходимое количество умягченной воды 22 направляется в МИУ. Сюда же подаются продувки 23 котлов, а также конденсат 24 с мазутного хозяйства непосредственно либо после очистки в узле 25. Выделенные из конденсата нефтепродукты 18 сжигаются в котлах.

Пар 26 первой- ступени МИУ подается на производство и в мазутное хозяйство, а полученный дистиллят 27 поступает на подпитку котлов. Сюда же подается конденсат с производства и конденсат сетевых подогревателей 21 после обработки в конденсатоочистке (КО). Сточные воды 28 КО и блочной обессоливающей установки БОУ используются в ВПУ. Сюда же подается продувочная вода 29 МИУ для приготовления регенерационного раствора по описанной ранее технологии.

Ливневые стоки с территории ТЭС собираются в накопителе ливне стоков 30 и после локальной очистки в узле 31 также подаются в СОО либо на ВПУ. Выделенные из воды нефте- и маслопродукты 18 сжигаются в котлах. В СОО могут также подаваться грунтовые воды без или после соответствующей обработки.

При работе по описанной технологии в значительных количествах будет образовываться известковый и гипсовый шлам.

Перспективны два направления создания бессточных ТЭС:

Разработка и внедрение экономичных и экологически совершенных инновационных технологий подготовки добавочной воды парогенераторов и подпиточной воды теплосети;

Разработка и внедрение инновационных нанотехнологий максимально полной переработки и утилизации образующихся сточных вод с получением и повторным использованием в цикле станции исходных химических реагентов.

Рисунок 13. Схема ТЭС с высокими экологическими показателями

За рубежом (особенно в США) в связи с тем, что лицензия на работу электростанции выдается зачастую при условии полной бессточности, схемы водоподготовки и очистки стоков взаимоувязаны и представляют собой комбинацию мембранных методов, ионитного и термического обессоливания. Так, например, технология подготовки воды на электростанции Норт-Лейк (Техас, США) включает в себя две параллельно работающие системы: коагуляция сульфатом железа, многослойная фильтрация, далее обратный осмос, двойной ионный обмен, ионный обмен в смешанном слое или электродиализ, двойной ионный обмен, ионный обмен в смешанном слое.

Подготовка воды на ядерной станции Брайдвуд (Иллинойс, США) представляет собой коагуляцию в присутствии хлорирующего агента, известкового молока и флокулянта, фильтрацию на песчаном или активноугольном фильтрах, ультрафильтрацию, электродиализ, обратный осмос, катионообменный слой, анионообменный слой, смешанный слой.

Анализ технологий, реализуемых для переработки высокоминерализованных сточных вод на отечественных электростанциях, позволяет утверждать, что полная утилизация осуществима только путем испарения в различных типах испарительных установок. При этом получают в качестве продуктов, пригодных к дальнейшей реализации – шлам осветлителей (в основном – карбонат кальция), шлам на гипсовой основе (в основном – двухводный сульфат кальция), хлорид натрия, сульфат натрия.

На Казанской ТЭЦ-3 создан замкнутый цикл водопотребления путем комплексной переработки высокоминерализованных сточных вод термообессоливающего комплекса с получением регенерационного раствора и гипса в виде товарного продукта. При работе по этой схеме образуется избыточное количество продувочной воды испарительной установки в объеме около 1 м³/ч. Продувка представляет собой концентрированный раствор, в котором в основном содержатся катионы натрия и сульфат-ионы.

Рисунок 14. Технология переработки стоков термообессоливающего комплекса Казанской ТЭЦ-3.

1, 4 – осветлители; 2, 5 – баки осветленной воды; 3, 6 – механические фильтры; 7 – натрий-катионитовые фильтры; 8 – бак, химочищенной воды; 9 – химочищенная вода на подпитку теплосети; 10 – бак концентрата испарительной установки; 11 – бак-реактор; 12, 13 – баки различного назначения; 14 – бак осветленного раствора для регенерации (после подкисления и фильтрации) натрий-катионитовых фильтров; 15 – кристаллизатор; 16 – кристаллизатор-нейтрализатор; 17 – термохимический умягчитель; 19 – бункер; 20 – приямок; 21 – избыток продувки испарителя; 22 – фильтр с активноугольной загрузкой; 23 – электромембранная установка (ЭМУ).

Разработана инновационная нанотехнология переработки избытка продувочной воды термообессоливающего комплекса на базе электромембранной установки с получением щелочи и умягченной воды. Сущность электромембранного метода заключается в направленном переносе диссоциированных ионов (растворенных в воде солей) под влиянием электрического поля через селективно проницаемые ионообменные мембраны.

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

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.).

Лекция 17

Анализ методов снижения и предотвращения загрязнения водных бассейнов стоками ТЭС

К сточным водам тепловых электрических станций отно­сятся: охлаждающие воды (после охлаждения конденсаторов турбин, масло - и воздухоохладителей и пр.); сбросные воды из систем гидрозолоудаления; сточные воды водоподготовительных установок и конденсатоочисток; отра­ботавшие растворы после химической очистки теплосилового оборудования и его консервации; нефтезагрязненные воды; растворы от обмывок поверх­ностей нагрева котлов, работающих на мазуте. Количество этих стоков и их состав весьма различны и зависят от мощности ТЭС, вида используемого топлива, принятого способа водоподготовки, системы золоудаления и других факторов.

Для уменьшения загрязнения водоемов сточными водами ТЭС возможны два пути:

1) глубокая очистка всех стоков до предельно допустимых кон­центра­ций (связан с большими затратами на сооружение и эксплуатацию соответ­ствующих установок);

2) организация систем повторного использования стоков - оборотных си­стем, с многократным использованием воды. При этом очистка стоков до ПДК уже не обязательна, достаточно довести их качество до уровня, требуемого технологическим процессом, в котором они снова будут использоваться.

Второй путь ведет к резкому сокращению количества воды, забираемой тепловой электростанцией, и создает основы для разработки бессточных систем. В целом, реализация изложенных выше методов и средств очистки в сочетании с рациональным водопользованием на ТЭС позволит сделать их бессточными.

Сточные воды после химических промывок. Из-за использования большого количества различных техноло­гий химических очисток оборудования образующиеся при них сто­ки весьма разнообразны по своему химическому составу и разрабо­тать типовые решения по их переработке очень трудно.

Заводом «Котлоочистка» воды после химических промывок рекомендуется собирать в баки, целесообразнее всего на узле нейтрализации обмывочных вод РВП, а при его отсутствии на специально построенном узле нейтрализации, и нейтрализовать их известью, отделять гидрооксиды тяжелых металлов на вакуумном или камерном фильтре, а шлам подвергать захоронению.

Если для промывки применялись минеральные кислоты, то оставшуюся воду можно небольшими порциями подавать на установку солевых стоков химводоочистки; если использовались органические кислоты, то воду необходимо сбрасывать в бассейны-шлаконакопители или упаривать.

В последние годы предпринимаются попытки при очистке поверхностей нагрева отказаться от применения химических реагентов или резко сократить их количество, отказавшись от органических кислот. Разработанная ВТИ, МЭИ, Мосэнерго, ГЭЦ-25 Мосэнерго парокислородная очистка позволяет для предпусковых очисток на блоках СКД совершенно не исполь-ювать химреагенты, а на барабанных котлах применять минеральные кислоты только для очистки экранных поверхностен нагрева (по упрощенной технологии с последующей пассива­цией их паром и кислородом).

Нефтесодержащие сточные воды. Проблема предотвращения сброса нефтесодержащих сточных вод в основном решена. В настоящее время требуется совершенст­вование существующих установок для очистки этих вод, в частнос­ти, переход на использование малогабаритных маслонефтелову-шек, фильтров «Полимер», а также более широкое применение фильтров с активированными углями. Хорошим сорбентом для установок по очистке нефтесодержащих стоков является полукокс канскоачинских углей. Однако вопрос о промышленном производстве полукок­са (в том числе и активированного) до сих пор не решен, несмотря на многочисленные лабораторные и промышленные исследования, подтвердившие его эффективность и необходимость применения на предприятиях энергетики.

Для предотвращения загрязнения охлаждающих вод через неплотности маслоохладителей целесообразно использовать плот­ные маслоохладители нового поколения МБР.

На ТЭС, где мазут является основным или резервным топливом, необходимо предусматривать в мазутохозяйстве предварительную очистку подтоварных вод на нефтеловушке производитель­ностью 10-20 мУч.

Продувочные воды систем гидрозолоудаления (ГЗУ). Эти воды содержат соединения фтора, мышьяка, ванадия, минеральные соли. Несмотря на содержание токсичных компонен­тов до настоящего времени около 50 электростанций работают с прямоточными системами ГЗУ, воды из которых сбрасывают в водоисточники. Необходимо прежде всего перевести все систе­мы ГЗУ на оборотный цикл и добиться максимального сокращения их продувок.

Сточные воды водоподготовительных установок. Существенную роль в повышении экологической чистоты ТЭС играют совершенствование схем водоподготовки и улучшение вводно-химического режима.

Необходимость предотвращения загрязнений природных водоемов стоками водоподготовительных установок (ВПУ) привела к значительному усложнению их схем, увеличению капитальных затрат и эксплуатационных расходов на обработку и утилизацию минерализованных стоков.

Хотя содержащиеся в сточных водах ВПУ нейтральные соли не являются токсичными, эти стоки служат основным объектом природоохранной деятельности. Наиболее простой и дешевый способ их сокращения - совершенствование технологического оборудования, его эксплуатации и ремонтов с целью умень­шения потерь воды и пара, на отдельных электростанциях они составляют 10% и более (на некоторых достигнуты реальные потери менее 1,5%).

Под бессточностью ВПУ подразумевается достижение такого качества сточных вод, которое обеспечивает возможность их повторного использования в цикле ТЭС. При этом если солесодержание обработанной сточной воды не превышает солесодержания исходной воды, допускаются качественные изменения воды по сравнению с исходной (например, замена бикарбонат-иона хлорид - или сульфат-ионом, катиона кальция или магния катионом натрия и т. д.).

Бессточность (малосточность) обеспечивается за счет перевода растворимых солей в нерастворимые непосредственно внутри технологи­ческого цикла или с помощью дополнительных реагентов. Поэтому бес­сточная ТЭС не является безотходной.

При проектировании ВПУ главное внимание должно быть уделено максимально возможному уменьшению объема стоков путем повторного их использования в качестве взрыхляющих, регенерационных и отмывочных вод. Это позволит сократить потребление воды для ВПУ из внешнего источника и уменьшить объем стоков на 30-40%.

На электростанциях, сжигающих твердое топливо, минерализованные стоки обычно используются для транспортирования золошлаковых отходов.

Перспективным является совершенствование технологии ионного об­ме­на для сокращения количества сточных вод.

Перспективны комбинированные методы обессоливания, включающие мембранные аппараты (обратный осмос, электродиализ) или испарители мгновенного вскипания с дообессоливанием воды на ионообменных филь­трах.

Термический способ подготовки добавочной воды отличается от химического обессоливания меньшей чувствительностью к повышенной минерализации и содержанию органических загрязнителей в исходной воде. Количество сточных вод после испарителей может быть сокращено до 5 – 10% исходного, а их минерализация повышена до 100 г/л и более. Однако эти установки требуют дополнительного резервирования из-за их меньшей маневренности, а это определяет высокую металлоемкость схемы в целом.

Использование испарителей мгновенного вскипания позволяет применять для их подпитки воду, прошедшую упрощенную предподготовку.

При переходе к мембранным или термическим методам приготовления обессоленной воды количество забираемых из природного водоема солей будет соответствовать количеству сбрасываемых, но большей концентрации. Однако в пределах зоны рассеивания в водоеме это изменение практически не скажется на общем его солесодержании.

Для существующих оборотных систем охлаждения с кратностями упаривания 1,5-2,0 разработана и широко внедрена эффективная технология стабилизации карбоната кальция, позволяющая во многих случаях без больших капитальных затрат сократить продувку системы. Разработана также технология обработки воды для систем с большими кратностями упаривания (более 10,0) и минимальной продувкой. Ведется проектирование систем с минимальной водной продувкой для ряда ТЭС в районе озера Байкал. Разрабатываются режимы обработки воды в системах охлаждения с учетом подачи в них различных потоков сточных вод.

Градирни необходимо выполнять с минимальным капельным уносом, продувкой, близкой к единице, и отводом максимального количества тепла, что и позволяет иметь пруд-охладитель небольших размеров. Продувочная вода градирен сбрасывается в пруд-охладитель, а подпитка градирен осуществляется из него же. Пруд может одновременно использоваться для разведения и откорма рыбы. Разумеется, должны быть выпол­нены мероприятия по предупреждению его загрязнения нефтепродуктами. Несколько повышенная температура воды в пруде будет способствовать увеличению продуктивности рыбного хозяйства , а его большая аккумулирующая способность позволит исключить резкие, неблагоприятные для рыбоводства, колебания температуры воды при изменениях режима работы ГРЭС. Чтобы предотвратить зарастание пруда, необходимо скашивать расти­тельность, разводить растительноядных рыб и т. д.

Солевые стоки в такой пруд недопустимы. Во избежание опасного концентрирования в пруде солей необходимо предусматривать частичную смену воды в периоды паводков, когда минерализованность поверхностного стока незначительна. Тогда в пруде будет происходить концентрирование не привнесенных, а собственных солей водоисточника, и живой природе и растительному миру будет наноситься минимальный вред.

При уменьшении регулярных продувок градирен надо считать­ся с возможностью концентрирования примесей в оборотной во­де и необходимостью стабилизации качества воды по кальцию для предупреждения накипеобразования. В этом случае соли из системы выводятся с капельным уносом и рассеиваются по территории, окружающей ТЭС. Можно не допускать значитель­ного концентрирования примесей в градирне, отбирая воду из оборотной системы на химводоочистку ТЭС. Но при этом, однако, количество солей, подлежащих переработке и утилизации при химической очистке воды, увеличивается как минимум в 2 раза.

Поскольку капельный унос из современных градирен невелик и составляет около 0,05% общего расхода, реальное концентри­рование солей в них может увеличивать солесодержание в 20 раз, т. е. до уровня, опасного для материалов градирни, циркуляцион­ных водоводов, конденсаторных трубок.

Сброс продувочных вод градирен в пруд-охладитель позволит работать без концентрирования солей. При этом для уменьшения солесодержания продувочной воды градирен до уровня, характерного для исходной воды, при необходимости можно использовать мембранные или испарительные установки. Хотя в настоящее время они требуют больших затрат и связаны с необходимостью утилизации солей, проработка такого метода очистки оправдана с учетом предстоящего введения высокой платы за воду. Эти установки могут быть также одновременно частью систем подготовки воды на восполнение пароводяных потерь ТЭС и тепло­сети.

Обессоливание подпиточной воды градирен при невозмож­ности создания пруда-охладителя потребует больших дополни­тельных капитальных и эксплуатационных затрат. Запасным вариантом может быть применение «сухих» воздушных градирен Геллера, надо учитывать только, что они снижают экономичность ТЭС на 7-8%.

Поверхностные сточные воды . Эти сточные воды содержат, как правило, взвешенные вещества и в зависимости от культуры эксплуатации оборудова­ния и содержания территории ТЭС могут загрязняться минераль­ными солями и нефтепродуктами. Схемы сбора, очистки и исполь­зования поверхностного стока практически отсутствуют.

В масштабах отрасли использование поверхностных сточных вод в технологическом цикле электростанций может дать экономию десятков млн. м3 свежей воды в год. Для этого необходимо при проектировании ТЭС предусматривать емкости для приема ливневых и талых вод, очистные сооружения для очистки их от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Общим недостатком водного хозяйства ТЭС является расточи­тельное расходование свежей воды. До настоящего времени не проектируются раздельные системы канализации для чистых и загрязненных сточных вод. Объединенная канализация приводит к тому, что общее количество сточных вод увеличивается, а кон­центрация загрязнителей уменьшается, осложняя очистку. Нефтесодержащие сточные воды после установок по очистке от нефтепродуктов часто не направляются на повторное исполь­зование. Вода, используемая для охлаждения пробоотборных устройств, цилиндров компрессоров и другого оборудования, как правило, сбрасывается в общий поток сточных вод, хотя и не является загрязненной. По данным обследований, для каждой станции мощностью от 400 до 1500 МВт неэкономное расходование воды увеличивает количество сточных вод на 1 млн. м3 в год.

Целесообразно сооружать на ТЭС резервные емкости для сбора чистых потоков сточных вод (или сточных вод после очистки), которые бы обеспечивали стабильное повторное исполь­зование сточных вод и условия эксплуатации оборудования, например водоподготовительного, не зависящие от колебания расходов сточных вод.

Электростанции необходимо оснащать приборами для контроля за расходованием воды в различных системах водного "хозяйства.