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. к Вт полное водопотребление составляет около 0,9 км 3 воды в год. 2

По данным РАО «ЕЭС», доля энергетики в общем объеме потребления пресной воды промышленностью страны составляет около 70 % (21 км 3 ), 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

Основные термины по водопотреблению и водоотведению 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 хозяйственно-бытовой 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 контролируемом створе или пункте водопользования. 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 хозяйственно- бытовой 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 – свежей воды поступающей на ТЭС из источника водоснабжения объем сточных вод объем воды, переданной другим потребителям безвозвратные потери воды. 12

Полное водопотребление - свежая вода - оборотная вода - повторно или последовательно используемая вода 13

14 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.

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 для конденсации 1 кг пара требуется кг воды. 15

16

Использование низкопотенциального тепла Важнейшим мероприятием для уменьшения количества тепловых сбросов является использование низкопотенциального тепла охлаждающей воды. Температура воды после конденсаторов не превышает 20–26 о С зимой и 35–42 о С 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/м 3. При известковании вода, кроме того, имеет повышенное значение 19

При обработке вод с пониженной щелочностью используют только коагуляцию. В качестве реагента-коагулянта наибольшее распространение получил сернокислый алюминий (глинозем) В общем виде процесс коагуляции воды сернокислым алюминием можно представить реакцией: Образующийся бикарбонат алюминия неустойчив и разлагается с образованием хлопьев гидроокиси алюминия: В последнее время начали использовать оксихлориды алюминия типа 20

При совмещении процессов коагуляции и известкования в качестве коагулянта используют сернокислое железо (железный купорос) и хлорное железо 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 510 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 до осветляют на механических (осветлительных) фильтрах, загруженных зернистым материалом (антрацитом, кварцевым песком, цеолитом 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. Регенерация -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 Объемы вод, загрязненных нефтепродуктами, определяются по данным технических паспортов на оборудование, проектно- технической 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

Гидразин (диамид) H 2 NNH 2 Бесцветная, сильно гигроскопическая жидкость с неприятным запахом. Молекула n 2 h 4 состоит из двух групп nh 2, 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 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 35

Средний состав обмывочных вод РВП мазутных котлов. 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 1540 м 3 /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 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 * Контролируется в зависимости от применяемого реагента. 42

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

44

Механическая очистка сточных вод На первой стадии очистки из воды удаляются крупные загрязнения. Для этого на очистных сооружениях устанавливаются решетки, установленные под углом 60 о к горизонту и имеющие прорези 1620 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 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

На ВПУ 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 водно- мазутной эмульсии; 11 – напорный бак Принципиальная схема очистки замазученных сточных вод 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 3540 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 1015 мг/кг. Вода собирается в промежуточном баке 6 и подается на механические фильтры 7, загруженные антрацитом фракции 0,51,5 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 5,06,5 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 0,40,5 МПа и температурой ºС, а также сжатого воздуха, подаваемого со скоростью 15 м/ч в течение 2030 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 числе с получением торфа, используемого при озеленении территории 51

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

1 – отвод масла; 2 – желоб-пескоуло-витель; 3 – зона флотации; 4 – зона фильтрации; 5 – воздух на взрыхление; 6 – отвод фильтрата Фильтр-флотатор для очистки замасленных сточных вод 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/м 3, отмывочные воды фильтров конденсатоочистки. Система отведения таких сточных вод должна быть полностью изолирована. 59

Схема очистки промывочных сточных вод Известковое молоко Хлорная известь Промывочная вода на очистку На пресс-фильтр Сульфид натрия Серная кислота Воздух Серная кислота Сброс Бак для коррекции pH шламоотстойник 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 растворов, содержащих соляную и серную кислоту с фторидами, до растворов после очистки композициями на основе комплексонов до растворов после очистки фталевой кислотой до 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 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

1 5-6 ч ч Схема установки для обезвреживания и нейтрализации в две стадии обмывочных вод котлов и РВП Обмывочная вода Аммиак Известковое молоко Шлам Шлам Осветленная вода на повторное использование %; %; 6 10 %; %; 2 3 %; и %; 65

При обработке обмывочных вод в две ступени на первом этапе добавляют гидроксид натрия до Объем шлама после 56-часового отстаивания составляет в среднем 20 % объема обмывочной воды и содержит до 5,5 % твердого вещества, в том числе: 66

Осветленную воду перекачивают во второй бак-нейтрализатор и обрабатывают известковым молоком до После 78-ми часового отстаивания объем шлама составляет около 25 % объема обработанной воды, а концентрация твердого вещества достигает 9 %. Основные компоненты этого шлама: 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 %. 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 от 9,5 до 10,0 и содержат около 2 кг сульфата кальция на 1 м 3. Концентрация ванадия, никеля, меди и железа в них обычно не превышает 0,1 г/м 3. 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 водоотведения и выпуском вод в водоисточник. При несоблюдении этих условий для хранения шламов сооружается отдельный недренируемый шламонакопитель. Недостаток существующих технологических схем трудности соблюдения техники безопасности, что связано с повышенной токсичностью сточных вод и шламов. 69

Очистка поверхностных сточных вод ТЭС Технология обработки и пути утилизации таких сточных вод зависят от их количества и конкретного состава. Возможна их подача в системы ГЗУ или СОО, использование в качестве исходных на ВПУ; допускается сброс в водоемы, если их состав близок к составу воды в этом водоеме. Основные загрязнители этого типа сточных вод, нефтепродукты и взвешенные вещества. В целях уменьшения выноса загрязняющих веществ с поверхностным стоком необходимо предусматривать различные организационные мероприятия: исключение сброса в дождевую канализацию загрязняющих веществ; организацию регулярной уборки территории; проведение своевременного ремонта дорожных покрытий; ограждение зон озеленения бордюрами, исключающими смыв грунта во время ливневых дождей на дорожные покрытия; упорядочение складирования нефтепродуктов, кислот, щелочей, солей и других веществ, которые могут загрязнять поверхностный сток и др. 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). 70

1 - резервуар грязной воды, 2 и 6 – перекачивающие насосы, 3 – флотатор, 4 – емкость для сбора пенопродукта, 5 – резервуар чистой воды, 7 – фильтры. Принципиальная схема очистки поверхностных сточных вод 71

Поверхностные сточные воды с производственных территорий, проходя через решетку, собираются в емкости-отстойнике 1, из которого насосами 2 откачиваются в верхнюю часть пневматической флотационной машины типа ПФМ-0,5 с тонкослойным блоком осветления. Вода собирается в резервуаре 5 и затем дочищается в механических фильтрах 7. 72

Сброс сточных вод после очистных сооружений в водоемы не допускается, поэтому проектная схема должна предусматривать их использование для технологических целей ТЭС или сброс в городскую канализационную систему. На большинстве действующих ТЭС отсутствует система очистки этих сточных вод. На некоторых имеются типовые установки пруды-отстойники с хворостяными фильтрами. 73

Другой способ очистки сточных вод сбор в специальные емкости и очистка на установках, включающих в себя отстойники и фильтры, загруженные антрацитом или активированным углем. Отстойник должен быть оборудован устройствами для равномерного (по ширине) впуска и выпуска сточных вод, а также устройствами для задержания и периодического удаления всплывающих примесей (нефтепродуктов) и накапливающегося осадка. Всплывающие примеси отводятся в специальные сборники, где выдерживаются в течение нескольких суток для отделения нефтепродуктов. Нефтепродукты направляются на сжигание, а вода и шлам обратно в отстойник. Удаление осадка из отстойника осуществляется с помощью гидроэлеваторной установки или насосами, предназначенными для перекачки шламов с высоким содержанием механических примесей. Обезвоживание осадка происходит на иловых площадках, которые разделяются на карты, оборудованные устройствами для отвода иловой воды. 74

Утилизация сточных вод ВПУ 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. Предлагается многократное использование регенерационных сточных вод в цикле ВПУ и применение более совершенных технологий ионного обмена. 75

Снижение расхода реагентов Эффективным методом снижения расхода реагентов и соответствующего уменьшения сброса сточных вод и минеральных примесей может стать замена традиционного для отечественной практики многоступенчатого 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 ВПУ, 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, вывоз продуктов упаривания стоков в моря и океаны и др. 76

Принципиальная схема ВПУ с утилизацией сточных вод Проект для ТЭЦ ОАО «Самараэнерго» Q=6000 м 3 /ч 1 –исходная вода; 2 –Н-кат. фильтр; 3 – декарбонизатор; 4 – попитка теплосети; 5 – поток на ХОУ; 6 - хим.обессоливающая установка; 7 – подпитка котлов; 8 – отстойник; 9 – кристаллизатор; 10 – бак;11 – кислые стоки ХОУ; 12 – осветленный раствор; 13 – реактор; 14, 15, 17 – шламоуплотнительная установка; 16 – щелочные стоки ХОУ; 18 – осветленная вода в теплосеть; 19, 20, 21 – обезвоженные осадки на использование или на шламоотвалы. 77

Исходная водопроводная вода 1 поступает на Н- катионитные фильтры 2, а затем в декарбонизаторы 3. Основной поток декарбонизированной воды подается в теплосеть, а ее часть 5 поступает на ХОУ 6. Обессоленная вода 7 используется для подпитки котлов. Взрыхляющая вода и маломинерализованная часть отмывочных вод процесса регенерации фильтров 2 собираются в отстойнике 8. Пересыщенные по сульфату кальция сточные воды подаются снизу вверх в кристаллизатор 9, где во взвешенном состоянии находится ранее образовавшийся гипс ( ). 78

Осветленная вода из аппаратов 8 и 9 собирается в баке 10 и используется при взрыхлении, регенерации и отмывке фильтров 2. Для регенерации этих фильтров применяются также кислые сточные воды 11 ХОУ 6. Избыток осветленного раствора 12 из бака 10 направляется в реактор 13. Осадки из аппаратов 8 и 9 подаются на ШУС 14 и 15. Фильтрат этих ШУС вместе с потоком 12 подается в реактор 13, где смесь обрабатывается отработанными щелочными растворами 16 ХОУ 6. В результате образуется осадок, основным компонентом которого является гидроксид магния. Осадок обезвоживается на ШУС 17, а осветленный раствор 18 смешивается с декарбонизированной водой 4, подаваемой в теплосеть. Частично обезвоженные на ШУС осадки 19 и 21, содержащие соответственно продукты взрыхления фильтров 2, гипс и гидроксид магния пригодны для полезного использования либо длительного безопасного хранения. 79

1 –скруббер; 2 – многоступенчатый испаритель мгновенного вскипания; 3 – узел подготовки исходной воды(фильтрация, нейтрализация, деаэрация); Принципиальная схема выпарной установки на сточных водах 80 м 3 /ч 90 м 3 /ч 80

Установка для переработки сточных вод Саранской ТЭЦ-2 1 – осветлитель; 2 – механический фильтр; 3 – двухступенчатая Na-катионитовая установка;4 – испарительная установка; 5 –узел приготовления регенерационного раствора; 6 – кристаллизатор; 7 – пластинчатый осветлитель 81

По этой схеме продувочная вода СОО направляется в осветлитель 1, где обрабатывается раствором извести и коагулянтами. Далее вода очищается в механических фильтрах 2 и поступает на -катионитовые фильтры 3. Часть умягченной воды направляется на подпитку теплосети, а другая часть смешивается с продувкой котлов и направляется на многоступенчатую испарительную установку 4. Полученный дистиллят направляется в цикл паротурбинной установки на восполнение потерь пара, а продувка испарителя используется для приготовления регенерационного раствора для ионообменных фильтров в баке-реакторе 5. Избыток отработанного регенерационного раствора поступает на кристаллизатор 6, где нагревается паром. 82

Безреагентные методы обработки сточных вод В мировой практике широкое распространение получили мембранные методы обработки исходных и сточных вод с целью снизить негативное воздействие ВПУ на окружающую среду. В последнее время и в нашей стране возобновились работы по использованию в системах водоподготовки установок обратного осмоса (УОО) и электродиализных установок (ЭДУ). Проводится промышленная апробация УОО производительностью 50 м/ч на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго». На Нижнекамской ТЭЦ-1 запущена в опытную эксплуатацию импортная УОО производительностью 170 м /ч. Обе установки включены перед установками химического обессоливания (ХОУ). Полученные результаты подтвердили высокое качество фильтрата, которое позволяет значительно сократить расход реагентов на его последующее дообессоливание. При работе по такой схеме сброс сточных вод может быть полностью исключен, а расход хлорида натрия сведен до минимума. Однако достигается это использованием более дорогой соды С, а также извести И. 83

Комбинированная технология по переработке минерализованных сточных вод ВПУ (США) 1 – бак-нейтрализатор; 2 – осветлитель; 3 – пруд-отстойник; 4 – шламоуплотнитель; 5 – бак предварительной очистки; 6 – мембранная установка обратного осмоса (УОО); 7 – бак для сбора рассола; 8 - испаритель 84

Продувочные воды ГЗУ подаются в бак- нейтрализатор 1, где обрабатываются известковым молоком. Затем они направляются в осветлитель 2 и обрабатываются химическими реагентами. Осветленная вода сбрасывается в пруд-отстойник 3, куда поступает продувка СОО. После обработки химреагентами в баке предварительной очистки 5 стоки проходят через мембранную установку обратного осмоса 6. Фильтрат после ионообменного дообессоливания используется для восполнения потерь пара и конденсата в котлах ТЭС. Рассол УОО собирается в баке 7, затем подвергается дополнительному концентрированию в испарителях 8. Осадок после обезвоживания в шламоуплотнителе 4 сбрасывается на шламоотвал, а дистиллят испарителей используется в схеме ТЭС. 85

СХЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТЭС С ПОЛНОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ СТОЧНЫХ ВОД 86

СХЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТЭС С ПОЛНОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ СТОЧНЫХ ВОД 1 – золоотвал; 2 – осветленная вода; 3 – установка локальной очистки во ГЗУ; 4 – твердые отходы на ЗО; 5 – дымовые газы в атмосферу; 6 – газоочистное оборудование; 7 – промывочные и обмывочные сточные воды; 8 – установка очистки сточных вод; 9 – повторное использование очищенных вод; 10 – ванадийсодержащий шлам; 11 – шламовые воды; 12 – продувочные воды ССО; 13 – масло- и газоохладители; 14 – оборудование, использующее масло и нефтепрдукты; 15 – теплообменники; 16 – охлаждающая вода маслоохладителей; 17 – восполнение потерь свежей водой в системе маслоохладителей; 18 – уловленные нефтепродукты на сжигание в котлах; 19 – сброс в СОО; 20- умягченная вода на подпитку теплосети; 21 – сетевой подогреватель; 22 – умягченная вода ни испарители; 23 – продувка котлов; 24 – конденсат мазутного хозяйства; 25 – мазутоочистка; 26 – пар на мазутное хозяйство; 27 – дистилят на подпитку котлов; 28 – сточные воды КО и БОУ; 29 – продувка МИУ; 30 – приямок для сбора ливневых вод; 31 – узел очистки ливневых вод. 87

88