Requisitos básicos e formas de reduzir a poluição dos corpos d'água por descargas de águas residuais das caldeiras. Grande enciclopédia de petróleo e gás
As águas residuais poluídas das usinas termelétricas e suas estações de tratamento de água consistem em fluxos de quantidade e qualidade diferentes. Eles incluem (em ordem decrescente de número):
a) águas residuais de sistemas de remoção de cinzas e escórias circulantes e de fluxo direto (aberto) (GZU) de usinas de energia de combustível sólido;
b) águas de descarga dos sistemas de abastecimento de água circulante da UTE descarregadas constantemente;
c) águas residuais de estações de tratamento de água (ETA) e estações de tratamento de condensado (CCU) descarregadas periodicamente, incluindo: água doce, carregada de lodo, salina, ácida, alcalina, oleosa e oleosa do prédio principal, óleo combustível e instalações de transformadores das UTEs ;
d) água de descarga de caldeiras de vapor, evaporadores e conversores de vapor, descarregada constantemente;
e) neve oleosa e lamacenta e escoamento de chuva do território da UTE;
f) água de lavagem de RAH e superfícies de aquecimento de caldeiras (os efluentes de RAH de caldeiras operando com óleo combustível são descarregados 1-2 vezes por mês ou menos, e de outras superfícies e ao queimar combustíveis sólidos - com mais frequência);
g) condensados externos oleosos e contaminados, adequados após sua purificação para alimentação de caldeiras-evaporadoras de vapor;
h) soluções de limpeza residuais, esgotadas, concentradas, ácidas e alcalinas e águas de lavagem após lavagem química e conservação de caldeiras de vapor, condensadores, aquecedores e outros equipamentos (descarga várias vezes ao ano, geralmente no verão);
i) água após hidrolimpeza de lojas de combustível e outras instalações de usinas termelétricas (geralmente descarregada uma vez ao dia por turno, mais frequentemente durante o dia).
Relação entre água doce e residual de usinas termelétricas
Uma UTE deve ter um sistema unificado de abastecimento e drenagem de água, no qual águas residuais do mesmo tipo, diretamente ou após algum tratamento, possam ser a fonte para outros consumidores da mesma UTE (ou externos). Por exemplo, águas residuais de sistemas de abastecimento de água de fluxo direto após os condensadores, bem como água de descarga de sistemas circulantes com uma pequena evaporação (1,3-1,5 vezes), bem como águas residuais de uma usina termelétrica contaminada com óleo, podem ser a fonte água da WLU, bem como as últimas porções de água de lavagem dos filtros dessalinizadores.
Todas as águas residuais devolvidas à “cabeça” do processo não devem necessitar de ser tratadas com reagentes durante o pré-tratamento, mas se for necessário tratar com cal, soda e coagulante, devem ser misturados (média) num tanque de recolha . A capacidade deste tanque deve ser projetada para coletar 50% de todas as águas residuais da WLU por dia, incluindo 30% das águas residuais do trocador de íons. É indesejável misturar águas residuais macias transparentes e lamas. Deve-se levar em consideração que pelo menos 50% de todas as águas residuais da WLU, incluindo todas as águas residuais de pré-tratamento de todos os tipos, incluindo águas residuais após soltar filtros de troca iônica com água doce, as últimas porções de água de lavagem provenientes de filtros de troca iônica de usinas de dessalinização, bem como a água descartada ao esvaziar decantadores e filtros de troca iônica, têm salinidade, dureza, alcalinidade e outros indicadores iguais ou até melhores que o pré-tratado e ainda mais a água da fonte, e, portanto, podem ser devolvidos à “cabeça” do processo, aos clarificadores ou, melhor ainda, sem processamento adicional por reagentes em filtros de troca catiônica de clarificação, H ou Na.
Além de um único sistema de esgoto comum para todos os tipos de água doce da UTL, também deve haver canais de descarga separados para águas salinas e ácidas (as alcalinas devem ser totalmente utilizadas no ciclo, inclusive para neutralização). Essas águas devem ser coletadas em tanques-poços especiais.
Devido à operação periódica de poços de terra (principalmente em horário de verão) para soluções de lavagem e águas de lavagem de caldeiras após lavagens químicas, após instalações de neutralização destas águas e águas de lavagem da RAH, deve ser possível abastecer estas instalações com diversas descargas de águas ácidas, alcalinas e salinas da UTL para juntas ou alternadas neutralização, sedimentação, oxidação e transferência dos mesmos para o sistema GZU ou outros consumidores. Ao receber o óxido de vanádio das águas de lavagem do RWP, essas águas não são misturadas com outras antes da separação do vanádio. Neste caso, a instalação neutralizada, ou pelo menos as suas bombas e acessórios, deve ser colocada num local isolado.
A água salina após os filtros Na-cationite é dividida em três partes de acordo com a sua qualidade e utilizada de diferentes formas.
Uma solução concentrada de sal gasto contendo 60-80% da dureza removida com excesso de sal de 50-100% e totalizando 20-30% do volume total de água salina deve ser enviada ao sistema GZU ou para amolecimento com retorno à ETA, ou por evaporação para obtenção de sais sólidos de Ca, Mg, Na, CI, S0 4 , ou em fossas de terra, de onde, após mistura com outros efluentes, diluição e neutralização conjunta, pode ser encaminhado para o esgoto, para as necessidades de usinas termelétricas ou consumidores externos. A segunda parte da solução gasta, contendo 20-30% da dureza total a ser removida com excesso de sal de 200-1000%, deve ser coletada em um tanque para reuso. A terceira e última parte, a água de lavagem, é recolhida em outro tanque para ser utilizada na soltura, caso ainda não possa ser encaminhada para a “cabeça” do processo ou para a primeira etapa de lavagem.
Água salina concentrada após filtros de troca catiônica de Na e águas neutralizadas de filtros de troca catiônica e de H (primeiras porções) podem ser fornecidas aos sistemas GZU para transporte de cinzas e escória. O acúmulo de HZU Ca(OH) 2 , CaS0 4 na água leva à saturação e supersaturação da água com esses compostos, liberando-os na forma sólida nas paredes de tubulações e equipamentos. Óleos e derivados de petróleo de Águas residuais, permanecendo neles após as armadilhas de óleo, quando são descarregados no sistema de armazenamento de gás, são sorvidos por cinzas e escórias. No entanto, com alto teor de derivados de petróleo, eles podem não ser completamente sorvidos e podem ser encontrados em depósitos de cinzas na forma de filmes flutuantes. Para evitar a entrada de água descarregada em corpos d'água públicos em depósitos de cinzas, são construídos poços receptores para águas residuais com comportas ("panelas") para reter produtos petrolíferos flutuantes.
Água alcalina suave, às vezes quente, de descarga de caldeiras a vapor, evaporadores, conversores de vapor após o uso de vapor e calor, bem como água alcalina suave de lavagem de filtros de troca aniônica, pode servir como água de alimentação para caldeiras a vapor menos exigentes e também (na ausência de trocadores de calor com tubos de latão no sistema de aquecimento) água de reposição de sistemas de aquecimento fechados. Se contiverem Na 3 P0 4 fosfatos em quantidade superior a 50% do teor total de sal, podem ser usados para estabilizar o tratamento de água reciclada, bem como para dissolver sal para amolecer sua solução com álcalis e fosfatos contidos na água de descarga.
Ao escolher um método para processar solução salina, ácida ou águas alcalinas após a regeneração dos filtros de troca iônica, devem ser levadas em consideração flutuações acentuadas nas concentrações de substâncias solúveis nessas águas: concentrações máximas nos primeiros 10-20% do volume total de água descarregada (soluções realmente usadas) e concentrações mínimas em os últimos 60-80% (águas de lavagem). As mesmas flutuações na concentração também são observadas em soluções residuais e águas de lavagem após lavagens químicas de vapor e caldeiras de água quente e outros dispositivos.
Embora as águas de lavagem com baixa concentração de substâncias solúveis possam ser relativamente facilmente neutralizadas (mutuamente), oxidadas e geralmente limpas de contaminantes removidos, a purificação de um grande volume de uma mistura mais concentrada de soluções residuais e água de lavagem requer grandes volumes de equipamentos, significativa custos de trabalho, fundos e tempo.
Resíduos de soluções alcalinas e água de lavagem após regeneração de filtros de troca aniônica (exceto a primeira porção da solução após filtros de 1º grau) devem ser reaproveitados dentro da WLU. A primeira parcela é direcionada para a neutralização das águas residuais ácidas do TLU e UTE.
Esquema TPP sem drenagem
Na fig. 13.18 como exemplo, é mostrado um diagrama do abastecimento de água sem dreno de uma usina termelétrica a carvão. As cinzas e escórias das caldeiras são alimentadas ao depósito de cinzas 1. A água clarificada 2 do depósito de cinzas é devolvida às caldeiras. Se necessário, parte dessa água é tratada na estação de tratamento local 3. O resultado lixo sólido 4 são alimentados para o depósito de cinzas 1. Cinzas e escórias parcialmente desidratadas são descartadas. A remoção de escória seca também é possível, o que simplifica o descarte de cinzas e escórias.
Os gases de combustão de 5 caldeiras são limpos na unidade de dessulfurização de gás 6. As águas residuais resultantes são tratadas de acordo com a tecnologia usando reagentes (cal, polieletrólitos). A água purificada é devolvida ao sistema de limpeza de gás e a lama de gesso resultante é retirada para processamento.
As águas residuais 7 geradas durante a lavagem química, conservação de equipamentos e lavagem de superfícies de aquecimento convectivo de caldeiras são alimentadas para as estações de tratamento apropriadas 8, onde são processadas com reagentes de acordo com uma das tecnologias descritas anteriormente. A maior parte da água purificada 9 é reutilizada. O lodo contendo vanádio 10 é levado para reciclagem. Os sedimentos 11 formados durante o tratamento de águas residuais, juntamente com parte da água, são alimentados no depósito de cinzas 1 ou armazenados em reservatórios de lodo especiais. Ao mesmo tempo, como demonstrou a experiência de operação do Saransk CHPP-2, quando as caldeiras são alimentadas com destilado MIU, a limpeza operacional das caldeiras praticamente não é necessária. Consequentemente, as águas residuais deste tipo estarão praticamente ausentes ou a sua quantidade será insignificante. Da mesma forma, a água da conservação dos equipamentos é descartada ou são utilizados métodos de conservação que não são acompanhados pela formação de águas residuais. Alguns desses efluentes, após a neutralização, podem ser fornecidos uniformemente ao TLU para tratamento juntamente com as águas de descarga de 12 COOs (sistemas de resfriamento circulante).
A água da fonte, diretamente ou após tratamento adequado na WLU, é fornecida à ETAR. A necessidade de processamento e seu tipo dependem condições específicas operação da UTE, incluindo a composição da água de origem, o grau necessário de sua evaporação no COO, o tipo de torres de resfriamento, etc. Para reduzir as perdas de água no COO, as torres de resfriamento podem ser equipadas com eliminadores de gotas ou semi-secas ou torres de resfriamento secas podem ser usadas. O equipamento auxiliar 13, cujo resfriamento pode causar contaminação da água circulante com derivados de petróleo e óleos, é separado em um sistema independente. A água deste sistema é submetida à purificação local de derivados de petróleo e óleo na unidade 14 e é resfriada em trocadores de calor 15 com água 16 do circuito COO principal para resfriamento dos condensadores das turbinas. Parte desta água 17 é utilizada para compensar as perdas no circuito de refrigeração dos equipamentos auxiliares 13. O óleo e os derivados 18 separados no nó 14 são alimentados às caldeiras para combustão.
Parte da água 12, aquecida nos trocadores de calor 15, é enviada para a TLU, e seu excesso 19 - para resfriamento nas torres de resfriamento.
A água de sopro 12 COO é processada na WLU de acordo com a tecnologia usando reagentes. Parte da água amaciada 20 é alimentada ao sistema de aquecimento fechado em frente aos aquecedores 21 de água da rede. Se necessário, parte da água amaciada pode ser devolvida ao COO. A quantidade necessária de água amaciada 22 é enviada para o MIU. As purgas de 23 caldeiras também são fornecidas aqui, bem como o condensado 24 da economia de óleo combustível diretamente ou após a limpeza na unidade 25. Os derivados de petróleo 18 separados do condensado são queimados em caldeiras.
O vapor 26 do primeiro estágio do MIU é fornecido para a produção e para a instalação de óleo combustível, e o destilado 27 resultante é alimentado para as caldeiras. O condensado da produção e o condensado dos aquecedores de rede 21 também são fornecidos aqui após o processamento em uma estação de tratamento de condensado (KO). As águas residuais de 28 KOs e da usina de dessalinização de blocos BOU são usadas no TLU. Água de purga 29 MIU também é fornecida aqui para a preparação de uma solução de regeneração de acordo com a tecnologia descrita anteriormente.
O escoamento pluvial do território da UTE é recolhido no tanque de armazenamento de águas pluviais 30 e, após tratamento local no nó 31, é também alimentado à ETAR ou à UTL. O óleo e derivados 18 separados da água são queimados em caldeiras. A água subterrânea também pode ser fornecida ao WSS sem ou após tratamento adequado.
Ao trabalhar de acordo com a tecnologia descrita, a lama de cal e gesso será formada em quantidades significativas.
Existem duas direções promissoras para a criação de TPPs sem dreno:
Desenvolvimento e implementação de tecnologias inovadoras econômicas e ambientalmente perfeitas para a preparação de água de reposição de geradores de vapor e água de reposição do sistema de aquecimento;
Desenvolvimento e implantação de nanotecnologias inovadoras para o processamento e destinação mais completa dos efluentes gerados com o recebimento e reaproveitamento dos reagentes químicos iniciais no ciclo da planta.
Figura 13. Esquema de UTE com alto desempenho ambiental
No exterior (especialmente nos EUA), devido ao fato de que uma licença para operar uma usina de energia é frequentemente emitida na condição de drenagem zero completa, os esquemas de tratamento de água e tratamento de águas residuais estão interligados e representam uma combinação de métodos de membrana, troca iônica e térmica dessalinização. Por exemplo, a tecnologia de tratamento de água na Usina Hidrelétrica de North Lake (Texas, EUA) inclui dois sistemas paralelos: coagulação com sulfato de ferro, filtração multicamada, osmose reversa, troca iônica dupla, troca iônica em leito misto ou eletrodiálise, troca iônica dupla, troca iônica na camada de mistura.
O tratamento da água na Estação Nuclear de Bridwood (Illinois, EUA) é a coagulação na presença de um agente de cloração, leite de cal e um floculante, filtração em filtros de areia ou carvão ativo, ultrafiltração, eletrodiálise, osmose reversa, camada de troca catiônica, camada de troca aniônica , camada mista.
Uma análise das tecnologias implementadas para o tratamento de águas residuais altamente mineralizadas em usinas domésticas sugere que a utilização completa é viável apenas por meio da evaporação em Vários tipos plantas de evaporação. Ao mesmo tempo, lodo de clarificador (principalmente carbonato de cálcio), lodo à base de gesso (principalmente sulfato de cálcio di-hidratado), cloreto de sódio, sulfato de sódio são obtidos como produtos adequados para venda posterior.
Um ciclo fechado de consumo de água foi criado em Kazan CHPP-3 por processamento complexo de águas residuais altamente mineralizadas do complexo de dessalinização térmica para obter uma solução de regeneração e gesso na forma de um produto comercial. Ao operar de acordo com este esquema, uma quantidade excessiva de água de purga do evaporador é gerada na quantidade de cerca de 1 m³/h. A purga é uma solução concentrada contendo principalmente cátions sódio e íons sulfato.
Figura 14. Tecnologia para processamento de águas residuais do complexo de dessalinização térmica de Kazan CHPP-3.
1, 4 - clarificadores; 2, 5 - tanques de água clarificada; 3, 6 - filtros mecânicos; 7 - filtros de sódio-cationito; 8 - tanque, água purificada quimicamente; 9 - água quimicamente purificada para alimentação do sistema de aquecimento; 10 – tanque de concentrado da planta evaporadora; 11 - tanque do reator; 12, 13 - tanques para diversos fins; 14 - tanque de solução clarificada para regeneração (após acidificação e filtração) de filtros de troca catiônica de sódio; 15 - cristalizador; 16 - cristalizador-neutralizador; 17 - amaciador termoquímico; 19 - bunker; 20 - cova; 21 - excesso de purga do evaporador; 22 - filtro com carregamento de carbono ativo; 23 - instalação de eletromembrana (EMU).
Uma nanotecnologia inovadora foi desenvolvida para processar o excesso de água de descarga de um complexo de dessalinização térmica baseado em uma unidade de eletromembrana para produzir água alcalina e amolecida. A essência do método da eletromembrana reside na transferência direcionada de íons dissociados (sais dissolvidos em água) sob a influência de um campo elétrico através de membranas de troca iônica seletivamente permeáveis.
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Uma importante tarefa de proteção ambienteé o uso racional e a proteção recursos hídricos. A descarga de águas residuais industriais e domésticas deve ser realizada de forma que não haja poluição dos corpos d'água nos quais ocorrem os processos de autodepuração. Os principais desses processos são: precipitação de substâncias grosseiras, oxidação (mineralização) de impurezas orgânicas, neutralização de ácidos e álcalis, hidrólise de íons de metais pesados, acompanhada pela formação de hidróxidos pouco solúveis destes últimos.
Os principais fatores que influenciam os processos de autodepuração dos corpos d'água são: temperatura da água, composição mineralógica de impurezas, concentração de oxigênio, pH da água, concentração de impurezas nocivas. A presença destes últimos nas albufeiras conduz à diminuição da qualidade da água, dificulta a sua purificação e por vezes torna-a imprópria para utilização posterior.
especialmente influência importante os processos de autopurificação são afetados pelo regime de oxigênio do reservatório. Consumo de oxigênio para mineralização matéria orgânica(com a participação de bactérias) costuma-se expressar o valor da demanda bioquímica de oxigênio (BCOD). Com o lançamento excessivo de poluentes orgânicos no reservatório, há escassez de oxigênio no reservatório, resultando na decomposição de impurezas orgânicas e, consequentemente, na deterioração da qualidade da água.
Os objetos hídricos são subdivididos em reservatórios estaduais para consumo humano, para fins culturais e reservatórios destinados à piscicultura. Em função disso, são estabelecidas normas para o lançamento de efluentes em corpos d'água. A descarga permissível de águas residuais é determinada pela proporção
\(\sum _(i=1)^(n)\frac((c)_(i))((\text(MAC))_(i))\le 1\) , (7.7.1)
Onde c eu- concentração eu-ésima componente no reservatório; MPC eu- sua concentração máxima permitida em um reservatório; n- a quantidade de componentes poluentes nos efluentes.
Ao descarregar esgoto de caldeiras, as concentrações máximas permitidas (MPC) de uma substância nociva em um reservatório são suas concentrações, que, quando expostas diariamente por muito tempo ao corpo humano, não causam alterações patológicas e doenças, e também não violar o ótimo biológico no reservatório.
Atualmente, nem todos os MPCs foram determinados Substâncias nocivas lançados em corpos d'água, o que se explica pela duração e grandes dificuldades em sua determinação. A dificuldade na determinação do MPC se deve ao fato de que, além do valor sanitário, seu valor também possui grande importância econômica, uma vez que uma subestimação injustificada do MPC pode levar a altos custos para o tratamento da água.
A descarga em corpos d'água de novas substâncias, cujo MPC não foi determinado, é proibida. Na tabela. 7.7.1 mostra os valores de MPC em corpos d'água.
Para águas residuais, os valores de MPC não são padronizados, portanto, o grau necessário de seu tratamento é determinado apenas pelo estado do reservatório após a descarga de águas residuais nele. Ao mesmo tempo, o conteúdo de substâncias nocivas deve atender aos padrões sanitários em reservatórios para uso potável e uso doméstico de água no traçado localizado 1 km a montante do ponto de uso de água mais próximo e em corpos d'água estagnados - a uma distância de 1 km em ambos os lados do ponto de uso da água.
Para reservatórios de pesca, os padrões sanitários se aplicam a áreas no alinhamento ou abaixo da saída de esgoto, levando em consideração o possível grau de mistura entre o ponto de descarga e o limite da seção de pesca do reservatório.
Tabela 7.7.1. Concentrações máximas permitidas de substâncias nocivas em corpos d'água, mg/kg
Ao descarregar água dentro de qualquer localidade os requisitos para a composição e propriedades da água do reservatório devem ser aplicados às próprias águas residuais.
Ao descarregar águas residuais, a quantidade máxima de impurezas a descarregar (emissão máxima permitida - MPE) por unidade de tempo, que é determinada pelas condições de descarga, natureza das impurezas, sua quantidade, regime de descarga, vazão do reservatório e outras características específicas do reservatório e descarga, devem ser estabelecidas. Os limites de emissão devem ser calculados para condições específicas e determinar em grande parte o grau necessário de tratamento de águas residuais.
De grande importância é a forma como as águas residuais são descarregadas. Com descargas de águas residuais dispersas, a intensidade de sua mistura é mínima. Melhores Resultados dá descarga de águas residuais nas camadas profundas do reservatório através de tubos perfurados.
Águas residuais empresas industriais são subdivididos em altamente poluídos, que requerem forte diluição quando lançados em um reservatório para não ultrapassar o MPC; levemente poluída; condicionalmente águas claras, que praticamente não são poluídas em processos tecnológicos(por exemplo, água usada para resfriar equipamentos); Resíduos de IVA e licores-mãe, que são efluentes exclusivamente concentrados que não podem ser tratados e encaminhados para destruição ou disposição, ou são enterrados em aterros especiais; efluentes domésticos e fecais, que são encaminhados diretamente para tratamento bioquímico.
As caldeiras são fontes da seguinte poluição: águas residuais de estações de tratamento de água; águas residuais contaminadas com derivados de petróleo; águas residuais geradas após a lavagem das superfícies de aquecimento de caldeiras a óleo combustível; águas residuais após tratamento químico e despreservação de equipamentos; águas residuais de sistemas hidráulicos de remoção de cinzas; água municipal.
Em caldeiras de aquecimento industrial, um método de tratamento de água como Na-cationização é mais usado. As águas residuais das estações de tratamento de água (ETA) são condicionalmente divididas em salinas e frescas. As primeiras representam 3,5%, as segundas - 7% do total de água tratada. água fresca são formados durante a lavagem de clarificadores e filtros de clarificação. Estas águas são altamente alcalinas (pH = 11,5). Como resultado, sua descarga perto da superfície dos corpos d'água não é permitida, pois em corpos d'água pH = 6,5 - 8,5, e o teor de sólidos em suspensão não deve exceder 0,75 mg / kg de água.
O esquema de tratamento de águas residuais frescas do TLU é simples. Os efluentes são encaminhados para coletores de lodo, onde são decantados. Recomenda-se ter dois desses tanques. A sedimentação ocorre em um deles, enquanto o outro é preenchido com efluentes. A capacidade de cada um deles deve garantir o assentamento dos drenos por pelo menos 1 a 2 horas. Após o assentamento, a água é alimentada uniformemente no clarificador. O lodo acumulado nos tanques de decantação contém 92-95% de carbonatos de cálcio, o teor de umidade do lodo após o coletor de lodo é de 97-98%. Com o auxílio de bombas de lodo, ele é alimentado em prensas filtrantes, nas quais seu teor de umidade é reduzido para 46 - 60%. Depois de prensas de filtro, não é prejudicial e pode ser armazenado ao ar livre e usado para preparar leite de cal. A água após os filtros prensa é fornecida aos decantadores. Assim, as águas residuais dos decantadores e filtros decantadores podem ser totalmente utilizadas nas estações de tratamento de água.
A maneira mais eficaz de neutralizar as águas residuais dos filtros de Na-cationite é suavizar as águas residuais com leite de cal com precipitação de hidrato de óxido de magnésio e sua posterior evaporação em evaporadores tubulares ou em dispositivos de evaporação flash, depois em evaporadores rotativos e desidratação em centrífugas. Como resultado desse processamento, são formados produtos comercializáveis: cloreto de sódio cristalino, devolvido à estação de tratamento de água; solução líquida a 40% de cloreto de cálcio (consumidor - indústria de refrigeração) e hidrato de óxido de magnésio, que pode ser usado na produção de materiais de construção.
Destaca-se a evaporação de efluentes salinos em aparelhos com queimadores submersíveis e em evaporadores borbulhantes. Neste último, gases de combustão de alta temperatura podem ser usados. A evaporação de efluentes pode ser realizada em tais dispositivos até que se transformem em um resíduo seco com um teor de sal de 800-1000 kg/m 3 .
Construção de plantas de evaporação em salas de caldeiras com caldeiras pressão baixa não justificado economicamente. Neste caso, os métodos e esquemas de tratamento de água se justificam, permitindo reduzir o teor de impurezas nocivas nas águas residuais (ver parágrafo 3.18.2).
Os métodos de sedimentação, flotação e filtração são usados para tratar as águas residuais de produtos petrolíferos. O método de sedimentação é baseado no princípio da separação de derivados de petróleo sob a ação da diferença na densidade de partículas de derivados de petróleo e água. A sedimentação de derivados de petróleo é realizada em armadilhas de óleo especiais (Fig. 7.7.1). A água residual 1, entrando na câmara receptora 3, passa então sob a divisória rebaixada 5, entra na câmara de decantação 4, na qual ocorre a separação dos derivados de petróleo e da água. A água purificada passa sob a próxima divisória rebaixada 5 e é descarregada do coletor de óleo através da tubulação 7. As partículas de derivados de petróleo flutuam, formando um filme 2, e são removidas do coletor de óleo usando raspadores através dos tubos de entrada de óleo 6. Óleo os produtos emergem a uma temperatura da água de cerca de 40 ° C e, a cerca de 30 Com o óleo, depositam-se na armadilha de óleo. A densidade dos resíduos altamente viscosos do crack excede a densidade da água em qualquer temperatura e, portanto, eles não podem flutuar na superfície da água. Ao assentar, gotas de derivados de petróleo flutuam em baixa velocidade.
Arroz. 7.7.1. Esquema de armadilha de óleo
A intensificação do processo de separação de água e derivados é conseguida por flotação de águas residuais, acompanhada da remoção de partículas de derivados de petróleo da água com bolhas de ar que flutuam na água e partículas de derivados de petróleo aderentes à superfície das quais sob a ação de forças de tensão superficial. A velocidade de flutuação das bolhas de ar na água excede a velocidade de flutuação das partículas de óleo em 10 2 - 10 3 vezes. Distinguir entre flotação sob pressão e sem pressão.
Durante a flutuação sob pressão, o efluente 1 (Fig. 7.7.2) entra na câmara 2, da qual a bomba 5 é alimentada em um tanque de pressão especial 6 através da tubulação 3 pela bomba 5. O ar 4 é bombeado para a tubulação 3, até a bomba, em uma sobrepressão de 0,5 MPa. A mistura água-ar do recipiente 6 entra na câmara de flutuação 7, na qual a pressão é liberada, com o que as bolhas de ar são liberadas da água e flutuam, formando espuma na superfície da água com alto teor de derivados de petróleo. A espuma é coletada no coletor de espuma 8 e a água purificada é descarregada da câmara de flutuação.
Fig.7.7.2. Esquema da instalação para flotação sob pressão de águas residuais
Na flotação sem pressão, bolhas de ar são formadas durante o processo de borbulhamento. O ar é fornecido à água através de um tubo perfurado localizado na parte inferior da câmara de flutuação.
A filtração das águas residuais é realizada na fase final do seu tratamento. O processo baseia-se no efeito de aderência de partículas emulsificadas de derivados de petróleo à superfície dos grãos do material filtrante. Como este último, é utilizada areia de quartzo, antracito ou carvão sulfo, trabalhado em filtros de Na-catonita. Recomenda-se que os filtros a granel sejam regenerados com vapor superaquecido. Como resultado, os derivados de petróleo são aquecidos e removidos sob pressão do aterro. O custo do vapor para regeneração em termos de condensado não é superior a dois volumes da camada de filtro. O condensado contaminado com derivados de petróleo é alimentado em coletores de óleo ou flutuadores.
Cada um dos métodos de tratamento de águas residuais de produtos petrolíferos é mais eficaz em uma certa faixa de composição dispersa de produtos petrolíferos. As armadilhas de óleo capturam partículas de forma eficaz tamanho grande, skimmers - mais de pequenas partículas. As partículas mais pequenas são removidas das águas residuais por filtração. O grau de purificação da água de acordo com este esquema é superior a 95% e depende fracamente da concentração inicial de derivados de petróleo nas águas residuais. A água purificada é mais frequentemente misturada com água doce enviada para tratamento químico de água.
As águas após a lavagem das superfícies externas de troca de calor das caldeiras que funcionam com óleo combustível são ácidas (pH = 1–3) e contêm sólidos grosseiros (óxidos de ferro, ácido silícico, partículas de cinzas não dissolvidas), que são facilmente removidos durante a sedimentação, bem como impurezas na forma de soluções fracas (ácido sulfúrico diluído, sulfato de ferro, vanádio, níquel, compostos de cobre, etc.). Para estas águas, é aconselhável, juntamente com a purificação, garantir o isolamento de tais produtos valiosos como vanádio e níquel.
Uma das formas de tratar as águas residuais após a lavagem dos equipamentos é neutralizá-las em tanques de neutralização com soluções alcalinas (por exemplo, hidróxido de sódio) até que as impurezas nocivas precipitem e sejam removidas da água. A água clarificada é reutilizada para lavagem das superfícies de aquecimento das caldeiras, e o lodo é alimentado para desidratação em filtros prensa.
Para limpar as caldeiras de incrustações e depósitos, é realizada uma lavagem química. O teor de impurezas nas águas residuais após a lavagem química depende do esquema tecnológico de lavagem e do tipo de caldeira. 70 - 90% dos contaminantes são reagentes usados na lavagem. Para receber esses efluentes, são projetadas piscinas de decantação para todo o volume de água lançado nas piscinas após sua triplicação. Nas piscinas ocorre uma neutralização parcial dos efluentes ácidos e alcalinos. Em seguida, a água é alimentada nos tanques neutralizadores, nos quais as impurezas nocivas são liberadas após o efluente ser tratado com cal ou outros reagentes. O lodo sedimentado é encaminhado para depósitos de lodo, e a água clarificada, após acidificação para pH = 7,5 - 8,5, é alimentada para tratamento bioquímico.
As águas residuais após a remoção de cinzas hidráulicas e escórias das caldeiras de combustível sólido são formadas durante o transporte de cinzas e escórias Água processada aos depósitos de cinzas. Com um sistema de remoção de cinzas e escórias de fluxo direto, todas as impurezas são despejadas em corpos d'água em estado dissolvido e de forma grosseiramente dispersa, que não teve tempo de se depositar em depósitos de cinzas e escórias. Com o esquema inverso de remoção hidráulica de cinzas e escórias, parte das impurezas nocivas pode ser retida como resultado da filtração através de depósitos de cinzas e escórias.
Os indicadores mais importantes da qualidade da água clarificada são a alcalinidade, o teor de sulfato, bem como a concentração impurezas nocivas. Os dois primeiros indicadores mostram a possibilidade de depósitos no sentido inverso sistema de remoção de cinzas e escórias, o que indica a possibilidade de deterioração do estado do reservatório.
O valor do valor de pH para corpos d'água após a descarga de águas residuais neles após a remoção de cinzas e escórias hidráulicas não deve exceder 6,5 - 8,5, e a concentração de substâncias nocivas não deve exceder as concentrações máximas permitidas, o que é alcançado pela seleção apropriada de a proporção de consumo de água e cinzas, além de manter o valor de pH necessário.
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V. V. Shishchenko (71) Requerente
Stavropol Polytechnic Institute (54) MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS
CALDEIRAS INDUSTRIAIS
A invenção refere-se ao tratamento de águas naturais e residuais mineralizadas e pode ser utilizada para a regeneração de águas residuais de filtros de troca catiônica de sódio e água de purga de geradores de vapor operando em água catiônica sódica.
Existe um método conhecido para a recuperação e reutilização de soluções regeneradoras de filtros de troca catiônica de sódio por meio do amolecimento de seus reagentes (13. parte da água de lavagem, que possui mineralização e dureza aumentadas, é descartada após ser usada para soltar os filtros .
O mais próximo da invenção em termos de essência técnica e o resultado alcançado é um método de dessalinização de águas naturais e residuais, incluindo amolecimento térmico e evaporação, em um evaporador de vários estágios L2$. trinta
desvantagem este métodoé temperatura baixaágua antes do abrandamento térmico e uma quantidade significativa de água desviada para o abrandamento térmico de 50-50% ° Ao mesmo tempo, o tamanho e o custo da unidade de abrandamento térmico, bem como o consumo de vapor para este processo com
Este objetivo é alcançado pelo fato de que as águas residuais são submetidas a amolecimento térmico e evaporação em uma planta de evaporação de alto estágio, e a água de purga de geradores de vapor industriais é evaporada para um teor de sal de 100-150 g j kg nos estágios iniciais de esta planta, e as águas residuais dos filtros de troca catiônica de sódio são evaporadas para a mesma salinidade nos estágios finais da mesma instalação, as soluções concentradas resultantes são misturadas, aquecidas
Salmoura após concentração mEq/kg
Composição da água
Bicarbonato
Carbonato
Resíduo seco, g/kg
Quantidade de água t/h
18 a 130-170 C, o sulfato de cálcio precipitado é removido, a mistura amolecida é resfriada por estrangulamento a 900 I
100 C, o hidróxido de magnésio é separado e o filtrado é direcionado para a regeneração de filtros de sódio-caquionita. Ao mesmo tempo, cal é adicionado à mistura de soluções concentradas antes do amolecimento térmico para um teor residual de magnésio de 1-5 meq/kg e sulfato de sódio para uma concentração de cálcio equivalente.
O desenho mostra um diagrama de uma instalação operando de acordo com o método proposto.
A planta inclui uma tubulação de água de purga 1, uma tubulação de vapor 2, evaporadores 3 e 4, uma tubulação de concentrado de sal 5, um amaciador térmico 6, uma tubulação de águas residuais 7, um trocador de calor 8, evaporadores 9 e 10, um condensador 11, expansores 12 uma tubulação de destilado 13, uma tubulação de concentrado de sal 14, tubulação 15, tubulação de vapor 16, tubulações 17 e 18, expansor 19, clarificador 20, tubulações 21 e 22.
A água de purga e o vapor, respectivamente, são alimentados através da tubulação 1 e da tubulação de vapor 2 para o evaporador 3 e, em seguida, para os estágios subsequentes da planta do evaporador. No evaporador 4, o teor de sal do concentrado é ajustado para 100150 g/kg e alimentado pela tubulação
5 para um amaciador térmico 6. As águas residuais dos filtros de sódio-cationita são enviadas através da tubulação 7 para os trocadores de calor 8 e alimentadas ao evaporador 9, passando sequencialmente por uma série de estágios de evaporação e posteriormente evaporadas no evaporador 10 para uma concentração de sais
100-150 g/kg. O destilado do condensador 11 e dos expansores 12 é fornecido ao consumidor pela tubulação 13, e o concentrado - pela tubulação 14 para misturar com o concentrado fornecido pela tubulação 5 e reagentes, conforme -. fornecido pela tubulação 15. Os resíduos concentrados são aquecidos a 130-170 C por mistura com o vapor fornecido pela linha de vapor 16.
Como resultado da mistura das duas correntes e do seu aquecimento, formam-se cristais de sulfato de cálcio e hidróxido de magnésio. O sulfato de cálcio, por ser mais pesado, é separado no abrandador térmico b e periodicamente liberado pela tubulação 17, e a água amolecida, juntamente com o hidróxido de magnésio, é enviada pela tubulação 18 ao expansor 19 para resfriamento até
100 C e depois servido no decantador
20, onde separado do hidróxido de magnésio
2O e alimentado pela tubulação 21 para a regeneração de filtrados. hidróxido de magnésio. após a compactação, são removidos pela tubulação 22.
Exemplo. As águas residuais de caldeiras industriais são submetidas a amolecimento térmico e evaporação em um evaporador de vários estágios.
A água residual dos filtros de sódio-cationito (na quantidade de 18 t / h) é submetida a evaporação 8,5 vezes e a água de purga dos geradores de vapor
25,5 t/h 23 vezes.
A composição das águas residuais dos filtros catiônicos de sódio e da água de descarga dos geradores de vapor antes e depois da evaporação e a composição da salmoura após a concentração são apresentadas na tabela.
Alegar
Ordem 674/26
007 Assinatura
PPP "Patente", um, Proektnaya st., 4
Depois de misturar os dois fluxos evaporados e aquecê-los a 160 ". forma-se salmoura, que corresponde à composição da solução de regeneração dos filtros de troca catiônica de sódio, obtida pela dissolução do sal de mesa industrial °
Em comparação com a dessalinização realizada por caminho conhecido, no método proposto, a quantidade de água submetida a amolecimento térmico é reduzida de 7 a 10 vezes com uma diminuição correspondente nas dimensões e custo dos amaciadores térmicos, a descarga de efluentes poluídos é interrompida, não há concentrados para serem completamente secos , e obtém-se uma solução para a regeneração de filtros de troca catiônica de sódio. A sedimentação separada de sedimentos simplifica seu uso útil.
O método permite criar um sistema fechado de abastecimento de água para caldeiras industriais e obter uma economia de 8 c/m de efluente tratado.
Um método para tratamento de águas residuais de caldeiras industriais, incluindo amolecimento térmico e evaporação em uma planta evaporadora de múltiplos estágios, caracterizado por, a fim de utilizar os sais resultantes e aumentar a eficiência do processo; a água de purga dos geradores de vapor industriais é evaporada para um teor de sal de 100-150 r / kg nos estágios iniciais desta instalação, e as águas residuais dos filtros de troca catiônica de sódio são evaporadas separadamente para o mesmo teor de sal nos estágios finais do mesma instalação, obtido soluções concentradas misturado, aquecido a 130-170 C, separado do sulfato de cálcio precipitado, então a mistura amolecida é resfriada por estrangulamento a 90-100 C, o hidróxido de magnésio é separado e o filtrado é enviado para a regeneração de filtros de sódio-cationito.
Atualmente, uma quantidade significativa de água de drenagem é despejada em reservatórios em todas as usinas termelétricas e caldeiras. A quantidade dessas águas chega a 10% da quantidade de água preparada para as necessidades das usinas termelétricas.
Por origem, os efluentes de usinas termelétricas e caldeiras são divididos em quatro categorias: efluentes de ciclos tecnológicos; efluentes de tratamento químico de água na preparação de água para compensar perdas; drenos de tempestade e inundação; esgotos domésticos. Os efluentes dos ciclos tecnológicos das usinas termelétricas e caldeiras existentes se desenvolveram historicamente pelos seguintes motivos:
1. As "Normas de Projeto" em vigor na época previam o conceito de "drenos condicionalmente limpos", que permitiam aos projetistas " consciência limpa» projetar o lançamento dos seguintes efluentes em corpos hídricos: descarga contínua e periódica de caldeiras, evaporadores; drenos de tempestade e inundação; vazamentos desorganizados únicos de equipamentos e tubulações; resfriamento dos mancais dos mecanismos principais e auxiliares; purgas do sistema de resfriamento em torres de resfriamento; equipamento de esvaziamento, tanques, tubulações; vazamentos na caixa de empanque, mecanismos rotativos. Nada foi misturado nesses ralos de forma organizada, mas com os menores desvios no funcionamento dos equipamentos, a qualidade dessas águas necessariamente se deteriora.
2. Acreditava-se erroneamente que era possível construir estações de tratamento onipotentes que garantissem a qualidade adequada das águas descartadas ou as devolvessem ao ciclo. Portanto, parte dos resíduos industriais foi lançada no esgoto. Trata-se de águas neutralizadas provenientes da limpeza ácida de equipamentos e descargas após hidrolimpeza de instalações e equipamentos das principais oficinas produtivas. A outra parte, efluentes oleosos de diferentes esquemas, foi enviada para a armadilha de óleo em toda a estação para limpeza de óleo combustível e impurezas de óleo. Para lá foi enviada a água de lavagem dos filtros de condensado oleosos, possíveis vazamentos de óleo combustível, óleo de equipamento tecnológico, vapor antes do reparo de oleodutos, oleodutos, água de lavagem de superfícies externas de aquecimento antes dos reparos.
Ao mesmo tempo, fluxos com diferentes concentrações de derivados de petróleo (1-50)% foram primeiro misturados para obter uma mistura com uma concentração de até 5%, então a tecnologia de purificação novamente exigia concentração para separar o óleo combustível e óleo.
Depois instalações de tratamento para vários fins as descargas são misturadas com "condicionalmente limpas" - e na descarga para um reservatório (em média para um hospital) não é assustador. Mas quando você sabe que todos os reagentes recebidos durante o ano pela estação (sal, álcali, ácido, cal, etc.) são finalmente descartados em corpos d'água na forma dissolvida, fica claro como nos enganamos.
Na década de 80, percebeu-se o absurdo de tais decisões e surgiram dificuldades na coordenação com as autoridades fiscalizadoras de proteção à natureza.
As organizações de projeto, juntamente com as diretorias de CHPs em construção, foram forçadas a desenvolver soluções não tradicionais para reduzir o impacto das descargas de CHPs e caldeiras.
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Com tal comunidade, em muitas instalações sendo projetadas e em construção na época foram desenvolvidas soluções que se encaixam nos seguintes conceitos:
Cada descarga deve ser limpa e devolvida ao mesmo circuito e com a mesma qualidade com que foi formada;
A restauração da qualidade dos efluentes ou sua exclusão deve ser realizada por meio de tecnologias térmicas;
É necessário usar tecnologias que excluam a possibilidade de mistura ou transbordamento de diferentes meios se aparecer uma lacuna nas superfícies de separação;
Os drenos de cada circuito funcional devem ser limpos e devolvidos ao ciclo pelo pessoal que faz a manutenção deste circuito.
Com essas disposições, descobriu-se que quase todos os drenos podem ser excluídos. Seguem-se as principais soluções (na verdade, existem muitas mais) que permitem uma redução significativa do volume de águas residuais provenientes da produção de energia:
1. Evaporadores para purga contínua e intermitente;
2. Coleta de água quimicamente purificada ou dessalinizada de amostradores, vedação de vazamentos;
3. Fornecimento de vapor para consumidores industriais através de conversores de vapor;
4. Uso de vapor secundário para economia de óleo combustível após conversores de vapor individuais, ou instalação de aquecedores com superfícies duplas de aquecimento;
5. Separação do circuito de resfriamento do condensador e do circuito de resfriamento do mecanismo em circuitos hidraulicamente independentes, o que permite excluir a possibilidade de entrada de impurezas no sistema de resfriamento do condensador. Ou seja, na purga do sistema haverá apenas sais naturais de forma concentrada, que podem ser descarregados no reservatório com liberação difusa;
6. Transição de métodos químicos tratamento da água de reposição da rede de aquecimento para tratamento corretivo da água de reposição com inibidores (IOMS, ODF, etc.). Isso às vezes requer a instalação de um segundo circuito de circulação para caldeiras de água quente;
7. Reconstrução ou substituição de desaeradores atmosféricos de água de reposição por desaeradores de dupla ação (DND);
8. Substituição dos retentores da caixa de gaxeta por retentores de extremidade;
9. Instalação de divisórias entre mancais e vedações;
10. Esquema fechado de lavagem ácida com neutralização, decantação e armazenamento até as próximas lavagens. Uma substituição alternativa é a limpeza com vapor-oxigênio de caldeiras e lavagem hidromecânica de condensadores e aquecedores;
11. Separação de contornos de pontos de amostragem;
12. Captação de águas pluviais e cheias para posterior utilização;
13. O dispositivo de esquemas reversos de colheita hidráulica;
14. Combustão de óleo combustível concentrado e efluentes de óleo em fornos de caldeiras;
15. Organização de armazenamento seco de cinzas.
A organização do trabalho e a responsabilidade pelo tratamento e devolução de águas residuais aos sistemas relevantes pelo pessoal que opera esses sistemas prontamente encoraja o pessoal a excluir quantidades irracionais de descargas. Assim, a quantidade de drenos e a qualidade final do refrigerante são controladas por uma pessoa.
A questão mais difícil foi a reestruturação psicológica do pessoal das principais lojas. Muitas vezes você pode ouvir que não é seu trabalho limpar as descargas de turbinas e caldeiras. É um paradoxo: evaporadores, desaeradores, BOU são operados por alguns, enquanto outros são responsáveis pela qualidade da água. Ao mesmo tempo, os resultados da má qualidade da água (fístulas, depósitos, queimaduras) são "arrumados" pelas mesmas tecnologias.
Responsável pela qualidade final do refrigerante em um determinado esquema, a regeneração de águas residuais torna-se uma das principais funções. Além disso, isso é realizado pelo método térmico, mais próximo do pessoal das oficinas principais do que o CWT ( tratamento químico de água). Se você perceber e aceitar isso, todo o resto é uma questão de tecnologia.
Efluentes durante a preparação da água para sua reposição no HVO
Ao tomar medidas para devolver descargas em todos os diagramas funcionais e em cada oficina teoricamente não há necessidade de um tratamento geral permanente da água para compensar as perdas. Para situações imprevistas, podem ser fornecidos "filtros de osmose reversa" de capacidade limitada. Assim, as descargas desta categoria devem ser eliminadas termicamente.
No caso de desaeração da água de reposição para entrada de água quente aberta no DND, mesmo para uma emergência, o tratamento químico da água não é necessário. De mil toneladas por hora de água desaerada no DND, obtém-se 50 toneladas por hora de água desmineralizada.
Águas de tempestade e inundação
O aparecimento destas águas é periódico. Portanto, a questão do descarte é a captação e sedimentação dessas águas. Em seguida, eles são usados para irrigação, despoeiramento de suprimentos de combustível, composição de circuitos de refrigeração circulantes e como fonte de água para preparação de reabastecimento de vazamentos de circuitos funcionais.
Efluentes industriais e econômicos
As descargas acordadas de efluentes industriais para instalações de tratamento de fezes domésticas não limpam a mineralização, mas aumentam os diâmetros dos sistemas de esgoto e o desempenho das instalações de tratamento. As águas mineralizadas são simplesmente diluídas e descarregadas em reservatórios. Em geral, economicamente, esse método de descarte de resíduos é menos lucrativo do que devolvê-los ao ciclo por meio de tratamento local.
À primeira vista, todos os itens acima podem parecer declarativos e impraticáveis para muitos. Mas você pode comparar como costumávamos fazer com análogos estrangeiros: essa abordagem é usada há muito tempo.
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O autor dessas linhas esteve diretamente envolvido no desenvolvimento de tais soluções, implementou muitas delas na prática e está pronto para confirmar sua implementação com exemplos. Não será supérfluo repetir que decidir problemas ecológicos desta forma, simultaneamente aumentamos a fiabilidade, qualidade e economia do tratamento da água. Todos podem verificar isso por si mesmos. Ao comparar, deve-se partir do fato de que as soluções para todos os problemas devem ser abrangentes.
Para implementar esquemas sem drenagem (baixa drenagem), é necessária apenas uma reinicialização ecológica das mentes do pessoal de serviço e dos projetistas.
Vladimir Shlapakov, ex-diretor da filial Nevsky da JSC VNIPIenergoprom
foto de Oleg Nikitin
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DDN-1000/40 (Naberezhnye Chelny CHPP)
Evgeny Spitsyn, Diretor comercial ECOTECH LLC:
Considero incorreta a redação do parágrafo 7 como “Reconstrução ou substituição de desaeradores atmosféricos de água de reposição por desaeradores de dupla ação (DND)”. O fato é que atualmente apenas uma tecnologia de uso duplo foi desenvolvida e protegida por patentes da Federação Russa, que envolve a desaeração de um grande volume (550-1000 t / h) de água de reposição do sistema de aquecimento e a produção simultânea de água desmineralizada adequada para alimentar caldeiras alta pressão em quantidades de até 30-60 t/h dentro de um aparelho. Esta tecnologia e design do dispositivo foram desenvolvidos por Vladimir Sergeevich Petin e são protegidos por patentes de RF. Com base em um contrato de licença, ele pertence à empresa ECOTECH em direitos exclusivos e é chamado de desaerador de dupla finalidade (DDN ECOTECH). Além disso, os desaeradores de dupla finalidade DDN ECOTECH foram introduzidos na Naberezhnye Chelny CHPP pela ECOTECH em apenas duas cópias (experimental DDN-800/30 e industrial DDN-1000/40).