3.4. Методы очистки сточных вод тэс

Очистка и утилизация сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Для очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами используют нефтеловушки. Пример такого устройства приведен на рисунке 67.

Очистка от нефтепродуктов достигается отстаиванием загрязнённых сточных вод в нефтеловушке. Учитывая, что техническая вода и нефтепродукты имеют разную плотность, более легкий мазут и масла всплывают на поверхность, откуда потом периодически удаляются. Из нижней части установки удаляется очищенная вода. Оптимальным является поддержание температуры воды в диапазоне 40 – 60 ^○С. К недостаткам подобного устройства стоит отнести большие габариты и низкую скорость очистки. Тем не менее, эффективность работы подобных устройств достаточно высока и составляет свыше 95%. Для повышения эффективности, применяют очистку из нескольких ступеней, а также флотационных камер. После первичного отстаивания концентрация нефтепродуктов составляет 35 – 40 мг/кг, а после очистки в последующих ступенях снижается до 10 – 15 мг/кг.

Кроме этого последующая очистка от нефтепродуктов может производиться с помощью гидроциклонов, а также фильтров. Применение подобного рода устройств приводит к снижению габаритно-массовых характеристик. При использовании фильтров необходимым является наличие системы регенерации. Регенерация осуществляется паром с температурой 150 – 160 °С с одновременной подачей сжатого воздуха в течение 20 – 30 минут. При этом сточные воды регенерации подвергают частичному обезвоживанию и направляют для сжигания. В качестве активного вещества нефтяного фильтра применяю активированный уголь, угольную пыль, перлит, пластмассы и полимеры.

Полученный в ходе очистки нефтяной осадок также направляют для сжигания вместе с основным топливом или используют для вспомогательных производств.

Несмотря на наличие эффективных систем нефтеочистки первоочередным является разработка мероприятий по предотвращению попадания нефтепродуктов в сточные воды ТЭС.

Это достигается использованием маслоплотного оборудования, применением густых смазок, установки защитных устройств и приспособлений на нефте-маслоиспользующем оборудовании (устройство поддонов и защитных кожухов, специальных маслосборников при проведении ремонтных работ), предотвращение фильтрации мазута в грунт из резервуаров и сливных лотков. Для обеспечения работы подобного рода устройств целесообразно применение локальных очистных сооружений и локальной системы оборотного водоснабжения, отделенной от основной.

Так, например, в систему отведения сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, направляют воды охлаждения подшипников и уплотнений сальников насосов, 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, отмывочные воды фильтров конденсатоочистки. Система отведения таких сточных вод должна быть полностью изолирована.

Рис. 67. Типовая нефтеловушка пропускной способностью 396 м³/ч: 1 – нефтезаборная труба; 2, 3 – скребковой транспортер, соответственно левый и правый; 4 - гидроэлеватор; 5, 6 - задвижки с электроприводом; 7 - подача воды к гидроэлеватору

При невозможности утилизации выделенных осадков вод, загрязненных нефтепродуктами, применяют биологическую очистку с использованием аэротенков. После соответствующей очистки сточные воды могут быть направлены в систему хозяйственной фекальной канализации или использоваться в дальнейшем в оборотной системе.

Обезвреживание и повторное использование обмывочных вод конвективных поверхностей нагрева котлов. Обезвреживание достигается извлечением из оборотной воды соединений ванадия или никеля. Технология извлечения предусматривает одну или две ступени. Для очистки сточных вод применяют обработку известковым молоком до pH = 9,0 – 9,5 (одноступенчатая очистка), с последующим удалением шлама V₂О₅ с концентрацией твердой фазы до 5%. При этом наблюдается повышенное содержание гипса в шламе (свыше 50%), что негативно сказывается на эксплуатации оборудования.

При двухступенчатой очистке вначале сточные воды подвергают обработке гидроксидом натрия до pH = 4,5 – 5,0 с последующим отстаиванием в течение 5-6 часов. Объем шлама при этом составит до 20% от объема воды, содержание твердой фазы до 5% (в том числе оксид ванадия до 30%, соединения железа до 60%, гипс и другие вещества до 10%). Осветленная вода направляется в нейтрализатор для дальнейшей обработки известковым молоком, как и в случае с одноступенчатой очисткой. Вторичная очистка осуществляется на протяжении 7 – 9 часов, при этом объем шлама составляет около 25% объема воды, а концентрация твердой фазы увеличится практически вдвое и составит около 9%. В составе шлама преобладают соединения железа (40%), гипс (40 – 55%), соединение никеля, меди и прочие вещества (5 – 15%).

Повышенное содержание ванадия в шламе, полученном на первой сту­пени, упрощает его использование в металлургии.

Шлам после обработки направляется в шламонакопитель, а очищенная и осветленная вода с повышенным pH используется для обмывки оборудования. Вода при этом содержит сульфат натрия и незначительную концентрацию никеля и ванадия, меди и железа.

Очищенную воду после обмывок направляют либо в оборотный цикл для последующих промывок, либо в систему гидрозолоудаления. Система отведения обмывочных вод должна быть полностью изолированной и не иметь связи с другими системами водоотведения и выпуском вод в водоисточник.

Обезвреживание сточных вод химических промывок и консервации оборудования. Схема очистки сточных вод после химических промывок напрямую зависит от состава и объема химических реагентов, которые в свою очередь определяются принятыми методами химиче­ской очистки и консервации. При обезвреживании сточных промывоч­ных вод основной задачей является разрушение образовавшихся при про­мывках комплексов металлов с реагентами, выделение металлов в осадок и разрушение органических соединений. Как правило, применяют двухступенчатую схему, одна из которых служит для химической очистки, а вторая для механической очистки от твердых примесей. Обезвреживание и нейтрализация промывочных растворов осуществ­ляются в баках-нейтрализаторах с применением различных реагентов. Концентрация веществ в осветленной воде после обеззараживания промывочных растворов приведена в таблице 6.

Таблица 6

Концентрация веществ в осветленной воде после обеззараживания промывочных растворов

Компонент осветленных вод	Способ очистки
	Соляной кислотой	Комплексонами с добавлением кислот				Серной кислотой с фторидами
		серной	Низко -молекулярной	Ли- монной
Хлориды Сl	4000	-	-	-		-
Сульфаты	200	2100	400	400		3400
Фториды F	-	-	-	-		16
Железо Fe3+	5	15	10	10		10
Натрий Na+	260	180	180	180		180
Кальций Са2+	80	880	170	170		80
ОП-Ю (ОП-7)	-	140	140	140		140
Формальдегид	200	-	-	-		-
Аммонийные соединения	600	600	600	600		1200
Минеральные вещества	10000	6000	6900	6000		6000
Органические вещества:
По ХПК	380	1200	3200	3200	400
По БПК	230	100	1800	800	130

Осаждение соединений железа происходит при обработке известко­вым молоком до соответствующего значения pH:

• растворов, содержащих соляную и серную кислоту с фторидами, до pH = 10,0;

• растворов после очистки фталевой кислотой до pH = 11,0;

• растворов после очистки композициями на основе комплексонот до pH = 11,5 после их аэрации в течение не менее двух суток.

После подобной очистки воду используют в цикле ТЭС, а в ряде случаев данную воду можно использовать даже для подпитки котлов. Для осаждения меди и цинка применяют сульфид натрия, который добавляется после отделения осадка гидроксида железа. При наличии гидразина раствор об­рабатывают хлорной известью.

Утилизация осадка достигается сжиганием или сушкой на открытых площадках с последующим захоронением.

Очистка вод золошлакоудаления. Поскольку объему вод гидрозолоудаления невелики и составляют 1 – 3% общего объема, то далеко не всегда является целесообразным обустройство бессточной системы водоснабжения. Основная масса воды проходит очистку и осветление, продувочная вода обеззараживается от токсичных примесей и направляется на сброс вместе с другими сточными водами ТЭС. В качестве обеззараживателя широко применяют известь. В результате образуются малорастворимые соединения, содержащие мышьяк [Ca₃(AsО₄)₂, Ca(AsО₃)₂ или Ca(AsО₂)₂], фтор (CaF₂), хром [Сг(ОН)₂], которые выпадают в осадок и отделяются от воды.

Для глубокой очистки дополнительно используют соли железа, магния, алюминия. Доочистку сточных вод производят сорбцией. В качестве сорбентов предлагается использо­вать различные ионообменные смолы и специально синтезируемые гид­роксиды поливалентных металлов (железа, алюминия, титана, марганца, меди и др.).

При больших объемах сточных вод возможно обустройство оборотных систем гидрозолоудаления. В данную систему также могут быть включены продувочные воды осветлителей и сточные воды химических промывок оборудования (при условии соблюдения требований к технической воде после очистки). При этом должны использоваться установки сгущения пульпы.

Радикальным решением этой проблемы может стать переход на систе­му сухого разделения золы и шлака, которые обладают ценными свойст­вами как строительные материалы. Наиболее перспективно использова­ние золошлаковых отходов ТЭС в производстве ячеистого бетона, в строительстве автодорог, площадок, полов промышленных зданий, при укреплении грунтовых оснований, укрепительной цементации оснований плотин, производстве дешевых местных низкомарочных вяжущих ве­ществ, при замене части цемента и песка в тяжелых и легких бетонах. Мировой опыт свидетельствует об использовании в ря­де стран 50 – 90 % ежегодного выхода золошлаковых отходов, предпоч­тительно с непосредственной отгрузкой потребителям. Невостребованная часть складируется с минимальным воздействием на окружающую среду. Увеличение объемов использования золошлаков приводит к снижению стоимости производства электроэнергии.

Снижение минерализации и количества сточных вод водоподготовительных установок. При обработке воды на водоподготовительных установках 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.

В сточных водах предочистки в твердом виде содержатся органиче­ские вещества, повышающие биологическое потребление кислорода во­дой, грубодисперсные примеси исходной воды, соединения железа и алюминия, а также карбонат кальция, гидроксид магния. При известковании вода, кроме того, имеет повышенное значе­ние pH (10,0 – 10,4). Сброс таких вод в водоемы запрещен.

Для утилизации сточных вод предочистки на ТЭС сооружают шламо­уплотнительные станции, в которых шлам обезвоживается, а вода возвращается в технологический цикл. Обезвоженный шлам осветлите­лей, прежде всего известковый, используется для производства извести, в строительстве, для раскисления почв и т.п.

В случае использования ионообменных установок продувочная вода имеет повышенную минерализацию, что приводит к необходимости использования реагентов на регенерацию с соответствующим увеличением очищенных сточных вод. Одним из способов снижения расхода реагентов и очищенной воды является многократное использование регенерационных вод в водоподготовительном цикле и применение более совершенных технологий ионного обмена. Подходы к созданию подобного рода систем приведены в «Методических указаниях по проектированию обессоливающих установок с сокращенными расходами реагентов и со­кращенными стоками» [12].

Снижение сточных вод и расходов реагента может быть достигнуто переходом от прямоточного химического обессоливания на противоточное.

Однако применение даже самых совершенных технологий ионного об­мена не может исключить образования сточных вод повышенной минера­лизации. В связи с этим разработано большое число способов обработки и утилизации регенерационных сточных вод подобного типа, в том числе получение их в виде растворов, пригодных для применения в сельском хозяйстве (в виде удобрений), применение мембранных установок для концентрирова­ния сточных вод и их регенерации с получением исходных растворов ки­слоты и щелочи, сброс стоков в топки паровых котлов, впрыск стоков в дымоходы котлов перед электрофильтрами и др.

Очистка и утилизация грунтовых, ливневых и талых сточных вод с территории ТЭС. Технология обработки и утилизация грунтовых, ливневых и талых сточных вод зависит от их количества и конкретного состава. Данные воды могут быть использованы после соответствующей очистки как технические в цикле станции, так и могут сбрасываться в водоемы. Основные загрязнители - это взвешенные вещества и нефтепродукты.

Технология очистки от нефтепродуктов описана в данном пособии. В случае очистки вышеуказанных стоков целесообразно не допускать попадания в стоки нефтепродуктов. К этому следует отнести разработку и внедрение мероприятий по повышению культуры производства и недопущению розлива нефтепродуктов на территории ТЭС. Места работы с нефтепродуктами должны быть надежно изолированы от остальной территории ТЭС, исключая таким образом распространение загрязнителя.

Для сокращения выноса взвешенных веществ применяют регулярную уборку территории, своевременный ремонт дорожных покрытий, ограждение зон озеленения бордюрами, исключающими смыв грунта во время дождей, озеленение открытых пространств.

Система отведения поверхностных сточных вод с территории электро­станции должна быть, как правило, самостоятельной и не иметь связи с другими системами водоотведения (до очистки поверхностного стока).

Как правило, сточные воды отводятся в систему ливневой канализации для дальнейшей транспортировки к очистным сооружениям с последующим сбросом в водоемы. Тем не менее, возможна разработка локальной системы очистки на ТЭС с целью дальнейшего использования воды на нужды станции (пополнение оборотных систем водоснабжения, полив озелененной территории и пр.).

При наличии локальной системы очистки сбор такой воды осуществляется либо в пруды-отстойники, либо в специальные емкости. Собранная вода в дальнейшем поступает в отстойники, где происходит отделение твердых частиц, а также нефтепродуктов, а затем в фильтры загруженные антрацитом или активированным углем. Очистку производят в несколько ступеней. В качестве первой ступени используют фильтр, загруженный антрацитом с размером фракции 0,5 – 1,5 мм. Скорость фильтрации воды поддерживают 0,001 – 0,002 м/с. Ос­таточное содержание нефтепродуктов после фильтрации обычно не пре­вышает 4 – 5 г/м³.

Фильтры второй ступени загружают активированным углем. Скорость фильтрации аналогична. Содержание нефтепродуктов после фильтрации не более 1 г/м³.

Для регенерации фильтров используется пар или сжатый воздух.

Данная схема сбора вод активно применяется в странах, испытывающих дефицит воды, например в Израиле и Палестине, Индии и странах Африки. Несмотря на то, что Россия не относится к таким странам, опыт использования такой воды может оказаться крайне полезен. Для сбора дождевой или талой воды с крыш зданий и сооружений могут быть использованы различные емкости. В настоящее время выпускаются емкости различного объема и конфигурации. Как правило, они выполняются из металла или пластика, могут быть надземными или подземными.

Рис. 68. Системы сбора дождевых вод

Вода, собранная с асбоцементных крыш, т.е. покрытых шифером или имеющая медные или свинцовые элементы непригодна для использования как для полива территории, так и в бытовых целях. Также следует учитывать в наличии района сбора воды неблагополучных предприятий, которые сведут на нет все усилия по сбору дождевой и талой воды (химические, металлургические).

В дальнейшем собранная вода используется для полива территории, а также в технических или бытовых целях. Например в Австралии, в т.ч. в городах дождевая вода используется в стиральных машинах, в смывных бачках унитазов и пр.