Requisitos básicos e formas de reduzir a poluição dos corpos d'água por descargas de águas residuais das caldeiras. Águas residuais em caldeiras e seu tratamento

DESCRIÇÃO do display ""8 2728

União Soviética

socialista

Comitê Estadual

URSS para invenções e descobertas

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.

Maneira conhecida de restaurar e reuso soluções de regeneração de filtros de sódio-cationito por meio de seu amolecimento de reagente (13. - 20 maior mineralização e dureza, descartados após o uso para soltar 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

A desvantagem deste método é a baixa temperatura da água antes do abrandamento térmico e uma quantidade significativa de água desviada para o abrandamento térmico de 50-50%.

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 amaciante 6. Águas residuais filtros de sódio-cationita são enviados através da tubulação 7 para trocadores de calor 8 e alimentados ao evaporador 9, passados sequencialmente por uma série de estágios de evaporação e evaporados no evaporador 10 até a 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.

Afirmação

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 de sal de mesa °

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.

Palamarchuk, Alexander Vasilievich

Grau acadêmico:

doutorado

Local de defesa da dissertação:

Novocherkassk

Código de especialidade VAK:

Especialidade:

Usinas termelétricas, seus sistemas e unidades de energia

Número de páginas:

Introdução

Capítulo 1 Análise de esquemas tecnológicos e métodos de cozimento em usinas termelétricas e usinas nucleares

1.1 O papel e o lugar da unidade de tratamento químico de água nos esquemas térmicos de UTEs e CNs

1.2 Métodos modernos de tratamento de água

1.2.1 Esquema tecnológico de tratamento preliminar de água

1.2.2 Tecnologias de dessalinização química baseadas em filtros de troca iônica

1.2.3 Tecnologia de dessalinização de água termal

1.3 Principais direções para melhorar os esquemas de TLU

1.3.1 Esquema de dessalinização química tradicional

1.3.2 Esquema da dessalinização térmica

1.3.3 Esquema de dessalinização química de água com evaporação de efluentes

1.3.4 Esquema de dessalinização termoquímica com mistura de todos ou parte dos efluentes dos filtros de troca catiônica Na com água de nascente

1.3.5 Esquema de dessalinização termoquímica com descarga de parte das águas residuais dos filtros de troca catiônica Na

1.3.6 Esquema de dessalinização química pela tecnologia UP.CO.R

1.3.7 Esquema de dessalinização química aprimorado

1.4 Análise comparativa do desempenho ambiental de esquemas de dessalinização de água em UTEs e NPPs

1.5 Análise dos métodos existentes de disposição de lodo químico de tratamento de água em UTEs e CNs

1.6 Breves conclusões e apresentação do problema de pesquisa

Capítulo 2 Métodos de pesquisa

2.1 Estudo das propriedades físico-químicas do lodo da UTE HVO e

2.2 Estudo das propriedades radiológicas do lodo da UTE e Volgodonsk NPP

2.3 Estudo da atividade induzida no lodo do Volgodonsk

2.4 Análise química de componentes na fabricação de soluções modelo de água de nascente

2.5 Aspectos metodológicos do estudo do lodo do VLU VoNPP, RoCHPP-2 e massas tecnológicas baseadas nestes lodos

Capítulo 3 Resultados de um estudo experimental das propriedades do lodo do HVO de UTEs e NPPs

3.1 Características físico-químicas e granulométricas do lodo do HVO de UTEs e CNs

3.2 Estudo da composição de fases e propriedades termodinâmicas do lodo CWT

3.3 Resultados do estudo das características radiológicas e higiênicas do lodo da estação de tratamento químico da usina nuclear de Volgodonsk e seis CHPPs e SDPPs da Federação Russa

3.4 Resultados do estudo da atividade induzida no lodo da estação de tratamento químico da usina nuclear de Volgodonsk

3.5 definição matemática composição do lodo de HVO UTEs e NPPs de acordo com a qualidade da água de nascente

3.6 Os resultados do estudo das propriedades tecnológicas de matérias-primas à base de lodo de HVO UTEs e NPPs

3.6.1 Resultados do estudo da plasticidade de misturas de lodo com argila

3.6.2 Os resultados do estudo da resistência mecânica e capacidade de ligação de massas à base de lamas

3.6.3 Os resultados da avaliação da resistência de misturas de concreto à base de lodo

3.6.4 Resultados do estudo das características tecnológicas de produtos cerâmicos à base de lodo da usina nuclear de Volgodonsk

3.6.5 Resultados do estudo do mecanismo de formação da estrutura de massas sinterizadas com aditivos de lodo CWT

3.7 Resultados do estudo das características tecnológicas da obtenção de cal a partir do lodo da Usina Volgodonsk

3.8 Resumo

Capítulo 4 Desenvolvimento de um esquema tecnológico multiuso para dessalinização química de água de alimentação de UTE e métodos para disposição de lodo

HVO (no exemplo do Volgodonsk NPP)

4.1 Dados iniciais para o projeto do esquema HVO 93 4.1.1 Características tecnológicas do esquema HVO modernizado

4.2 Opção de modernização do esquema CWT com tecnologia sem resíduos para o processamento de efluentes salinos

4.3 Desenvolvimento de um esquema de ETA com disposição de resíduos de lodo e efluentes salinos

4.4 Resumo

Capítulo 5 Características técnicas e econômicas do esquema multiuso sem resíduos de tratamento químico de água da central nuclear de Volgodonsk

5.1 Resultados de um estudo de viabilidade comparando tecnologias de dessalinização de água de reposição em UTEs e NPPs

5.2 Indicadores técnicos e econômicos da construção e modernização do tratamento químico de água da Usina Volgodonsk

5.3 Cálculo de custos para energia térmica na produção de produtos a partir do lodo do HVO VoNPP

5.4 Resumo 116 Conclusão 118 Referências

Introdução à tese (parte do resumo) Sobre o tema "Desenvolvimento de métodos racionais para o uso livre de resíduos de lodo e efluentes contendo sais de usinas"

Em conexão com a obsolescência e o envelhecimento físico de uma grande frota de equipamentos de energia e o crescimento na escala de desenvolvimento de energia, tanto na Rússia quanto em outros países, há a necessidade de usar novas tecnologias e, antes de tudo, em tecnologias mais avançadas esquemas tecnológicos de tratamento de água para alimentar caldeiras de vapor de usinas termelétricas e geradores de vapor de usinas nucleares. Durante o desenvolvimento e operação de tais esquemas, as contradições entre a eficiência e a compatibilidade ambiental da usina como um todo são frequentemente exacerbadas.

Em muitos países avançados do mundo, o uso de tecnologias que não atendem aos critérios ambientais é proibido /1-3/. No entanto, as tecnologias de energia existentes são implementadas principalmente com base em um propósito único. Neste caso, apenas a massa combustível de combustível, água de fonte desmineralizada ou amolecida é utilizada, e os chamados "resíduos" - cinzas, escórias e lodos são enviados para depósitos de cinzas e coletores de lodo.

Nesta situação, a tarefa prioritária da indústria energética é a necessidade de desenvolver tecnologias energéticas polivalentes que assegurem o máximo aproveitamento possível dos recursos primários com processamento e descarte simultâneos dos chamados resíduos, matéria-prima valiosa para as indústrias relacionadas. /4-5/.

Nas usinas de turbinas a vapor, a água é utilizada como fluido de trabalho e como refrigerante, como participante de processos tecnológicos em sistemas e unidades de energia. Sabe-se que os requisitos mais rigorosos são impostos à qualidade da água, que funciona no ciclo principal de energia. Eficiência e confiabilidade do equipamento modernas usinas termelétricas e o NPP é determinado pela limpeza das superfícies de transferência de calor do metal em contato com água e vapor. A intensidade da transferência de calor nas modernas caldeiras de vapor TPP atinge 466-582 kW/m2. Em reatores NPP, esse valor chega a 11,6 kW/m2. Formação de depósitos-impurezas de água em superfícies geradores de vapor(SG) e no aparelho de pás de turbinas não só reduz drasticamente sua eficiência, mas com quantidades significativas de depósitos causa danos a partes individuais de caldeiras e turbinas. A experiência de muitos anos de operação de unidades de energia de TPPs e NPPs na Rússia e no exterior indica que Condição necessaria sua operação ininterrupta e econômica é organização racional tratamento de água e regime de água SG, estrita observância de padrões operacionais razoáveis para a qualidade do refrigerante e fluido de trabalho de TPPs e NPPs.

Até o momento, questões sobre a minimização e neutralização de águas residuais tratamento de água as instalações (TLU) de UTEs e NPPs foram trabalhadas de forma bastante completa /6-11/, porém nenhum dos esquemas tecnológicos, tanto em energia nacional quanto estrangeira, implementa na prática o princípio do aproveitamento integral dos resíduos de TLU /12-13 /.

Problemas particulares estão associados a uma quantidade significativa de águas contendo lodo formadas no estágio de preparação preliminar de água de reposição usando cal. Tradicionalmente, o lodo da WLU é descarregado em coletores de lodo, que exigem áreas cada vez maiores, aumentando a carga ambiental nos territórios adjacentes das usinas. Esse problema é especialmente agudo para usinas nucleares localizadas, via de regra, próximas a grandes massas de água.

Experiências estrangeiras e domésticas indicam que o lodo do TPU de TPPs e NPPs não é resíduo, mas uma matéria-prima valiosa para muitas indústrias e Agricultura/13-15/. Nesse sentido, uma das principais tarefas do setor de energia é a transferência do lodo WLU da categoria de "resíduo" para matérias-primas secundárias. Isso permitirá resolver as questões ambientais, econômicas e sociais mais importantes.

Assim, o desenvolvimento de esquemas tecnológicos eficazes para o tratamento da água com métodos racionais de eliminação dos resíduos das UTA permitirá resolver uma tarefa essencial para a indústria energética - a criação de um sistema de utilização de água nas termas multiusos, isento de desperdícios e amigo do ambiente. usinas de energia e usinas nucleares.

O objetivo do trabalho de dissertação é melhorar o esquema tecnológico para a preparação de água de reposição com o desenvolvimento de métodos racionais para o descarte de lodo WPU no exemplo do Volgodonsk NPP.

Tarefas específicas de pesquisa a serem resolvidas no trabalho:

Análise comparativa de esquemas tecnológicos modernos de tratamento de água em UTEs e CNs;

Análise dos métodos existentes para o descarte de águas poluídas e resíduos de lodo de TPUs TPPs e NPPs;

Estudo das características físico-químicas e radiológicas do lodo da Usina Volgodonsk (VoNPP) com o objetivo de utilizá-lo como parte de produtos que fornecem proteção contra radiação ionizante;

Investigação das características tecnológicas do lodo VPU da VoNPP como matéria-prima aditiva na produção materiais de construção e cal apagada;

Estudo da atividade induzida (grau de ativação) do lodo VLU da VoNPP em áreas com diferentes intensidades de radiação ionizante diretamente nos equipamentos operacionais da VoNPP;

Cálculo e estudos teóricos do grau de ativação dos componentes do lodo quando irradiados com nêutrons térmicos;

Desenvolvimento de esquema tecnológico para uso racional da água na UHE VoN com a destinação de lodo de resíduos químicos.

A novidade científica do trabalho é a seguinte:

Novos dados experimentais e calculados foram obtidos sobre o grau de ativação do lodo da estação de tratamento químico do VoNPP quando este foi irradiado com quanta gama e nêutrons térmicos;

Foi desenvolvido um modelo matemático na forma de um sistema de equações de regressão, que permite determinar as concentrações dos seis principais componentes do lodo WoNPP em função da qualidade da água da fonte;

Os métodos físico-químicos estabeleceram o mecanismo para a formação da estrutura da massa sinterizada com base na lama de WPU na produção de produtos cerâmicos;

A relação ótima entre os mineralizadores e o teor de lodo na massa sinterizada, que é definida como o módulo alcalino-terroso M;

As propriedades de massas e produtos foram estudadas em valores de M de 1 a 7;

Foi desenvolvida e testada experimentalmente uma tecnologia para tratamento térmico em alta velocidade do lodo da VPU do VoNPP e produção de cal ativa a partir dele, seguido de sua utilização no ciclo de tratamento de água;

Foi desenvolvido um complexo esquema tecnológico de tratamento de água com disposição de lodo de soluções salinas do HVO VoNPP.

A relevância prática do trabalho reside no fato de que os resultados de estudos industriais, laboratoriais e computacionais são utilizados na prática de operação de esquemas tecnológicos de aproveitamento de água em usinas termelétricas e nucleares, institutos de projeto e pesquisa, em especial:

Os princípios e condições técnicas e econômicas para a implantação do esquema de tratamento de água com disposição de efluentes salinos e lodo CWT foram utilizados pela JSC NII EPE e RoTEP no projeto e construção de uma planta piloto multiuso (OPU) para gaseificação de Combustíveis sólidos;

As composições das massas, incluindo o lodo do VLU do VoNPP, foram introduzidas na fábrica de Shakhty "Stroyfarfor";

Os fundamentos da tecnologia para secagem rápida do lodo VPU do VoNPP e a produção de cal ativa a partir dele foram utilizados pelo CJSC " Planta de limão Belokalitvinsky»;

Os princípios para a implementação de uma tecnologia multifuncional para tratamento de água com descarte de efluentes salinos e lodo da WLU foram introduzidos na Usina do Distrito Estadual de Novocherkassk, Kursk NPP, Kalinin NPP e Rostovskaya CHPP-2 .

A confiabilidade e a validade dos resultados do trabalho são asseguradas pelo aplicativo métodos modernos planejamento de experimentos, processamento de seus resultados por modelagem matemática usando um PC, reprodutibilidade dos dados obtidos pelo autor, resultados de pesquisas industriais e laboratoriais, comparando-os com dados independentes de outros autores e usando as leis fundamentais da físico-química e da física nuclear em o trabalho.

Planejamento e participação direta em pesquisas naturais e laboratoriais;

Processamento e análise dos resultados de estudos computacionais e experimentais, desenvolvimento de massas para a produção de módulos de prescrição e composições ótimas de materiais de construção com base no lodo VPU do VoNPP;

Resumir os resultados obtidos e propor propostas práticas;

Desenvolvimento de um esquema tecnológico para uso racional da água com o descarte de efluentes salinos e resíduos de lodo da UTL e calor dos gases de exaustão na produção de produtos secundários de lodo diretamente na VoNPP.

Aprovação de trabalho

Os principais resultados da pesquisa foram relatados e discutidos:

No All-Russian congresso científico e prático Rosenergoatom (Moscou 2002);

Nos seminários do departamento " Central nuclear» MPEI (Moscou, 2002);

Nos seminários do departamento " Tecnologias e equipamentos de energia térmica» VI YuRGTU (NPI). No conselho técnico do departamento " Usinas térmicas» SRSTU (Novocherkassk 2000-2002);

No conselho técnico da OAO NII EPE (Rostov-on-Don, 2001-2002);

Na conferência internacional Diagnóstico de equipamentos de usinas"(Novocherkassk, 2002);

Na IV conferência internacional "Tarefas de perspectiva da ciência da engenharia" (Igalo, Montenegro, 2003).

Publicações no trabalho

Conclusão da dissertação sobre o tema "Centrais térmicas, seus sistemas e unidades de energia", Palamarchuk, Alexander Vasilyevich

1 Os resultados do estudo mostraram que o esquema CWT aprimorado do VoNPP, incluindo a tecnologia livre de resíduos para processar efluentes contendo sal e lodo WLU, é bastante competitivo em termos de componente tecnológico relativo com todos os outros esquemas CWT.

2 Foi estabelecido que a produção de produtos comercializáveis adicionais a partir de lodo e efluentes concentrados de tratamento químico de água reduz o custo de 1 m3 de água desmineralizada para 1,02 rub/m3 a preços de 1991.

3 A opção desenvolvida para a modernização da estação de tratamento de água também apresenta bom desempenho em termos de custos operacionais e custos reduzidos em comparação com o esquema tradicional dessalinização química sem processamento de efluentes contendo sais e descarte de lodo.

4 Mostra-se que é economicamente mais viável produzir misturas de concreto, produtos de isolamento térmico, cal, cerâmica e outros diretamente em usinas termelétricas e usinas nucleares, principalmente para suas próprias necessidades. Isso reduz significativamente o custo de transporte de lodo, calor, energia elétrica, operações tecnológicas, custo de armazenamento de lodo, e mais, em comparação com a opção de criar uma produção autônoma, fora de UTEs e CNs, para esses fins.

CONCLUSÃO

1 Os resultados de nossa análise comparativa dos esquemas e métodos de tratamento químico de água permitiram identificar as principais direções de aprimoramento tecnológico do esquema de dessalinização química no Volgodonsk NPP, que fornecem a tecnologia para processar o concentrado de sal de águas residuais e lodo de tratamento químico de água e obtenção de produtos comerciais acabados a partir deles.

2 Um esquema CWT do Volgodonsk NPP foi desenvolvido e está sendo implementado na prática com uso multiuso sem desperdício de água de nascente do reservatório de Tsimlyansk obtendo:

Água quimicamente desmineralizada para consumidores de energia;

Solução de NaCl 15% e cal ativa, reaproveitada em ciclo fechado de tratamento de água;

Massa de concreto à base de lodo CWT para acondicionamento de resíduos radioativos;

Placas e embalagens cerâmicas termicamente isolantes e protetoras da radiação ionizante à base de lodo.

3 Como resultado de estudos físicos e químicos, verificou-se que o lodo do HVO TPP e Volgodonsk NPP tem uma reatividade mais intensa do que alguns materiais naturais (por exemplo, giz, etc.); devido à sua composição finamente dispersa e homogênea, o lodo se enquadra naturalmente nos processos tecnológicos para a produção de produtos de construção a partir dele.

4 Os resultados dos estudos gama-espectrométricos das amostras de lodo de Volgodonsk NPP mostraram que a soma das proporções das atividades específicas de radionuclídeos contidos no lodo é 2 ordens de magnitude menor que a "Atividade específica significativa mínima" normativa (Ао/МЗУА= 0,019), e a atividade específica efetiva do lodo (Аeff) é menor que o critério " Normas de segurança contra radiação» , ou seja AEfLES= 30,1 Bq/kg

5 Usando o método de um experimento fatorial completo, um modelo matemático foi desenvolvido na forma de um sistema de equações de regressão, o que permite determinar a composição de óxidos da lama (seis óxidos básicos) de acordo com os dados sobre a qualidade de a água da fonte

I ^ turbidez, pH, dureza Ca, etc.) e avaliar a viabilidade de uso posterior de lodo como componente de matéria-prima de produtos.

6 Como resultado do estudo das propriedades tecnológicas das matérias-primas à base de lodo de TPP e NPP, verificou-se que a qualidade dos produtos (Ki) é função de fatores multiparamétricos:

Ki \u003d f (Xc, d.; Msh; Mgu; dt / dr; tmax; As dependências termográficas obtidas experimentalmente do processo de sinterização em massa mostram (Fig. 3.1) que a inclusão de lodo em sua composição é tecnologicamente preferível aos materiais de carbonato natural .

7 Foram estabelecidos os limites da proporção da receita de óxidos alcalinos terrosos e alcalinos nas massas iniciais, que aumentam a intensidade da sinterização e a resistência dos produtos. Essa proporção é definida como o módulo de receita:

Мр = R0/R20 = (CaO+MgO) / (Na20+K20) Métodos de pesquisa físico-química revelaram o mecanismo de formação da estrutura de massas sinterizadas em valores de módulo de 3,4 a 5,9. Mostra-se que a resistência das misturas de concreto à base de lodo CWT é competitiva com a resistência dos concretos à base de calcário natural - shell rock.

8 Novos dados experimentais e calculados foram obtidos sobre a ativação do lodo CWT do VoNPP quando este foi irradiado com 7-quanta e nêutrons térmicos de certa intensidade. Uma dependência matemática da atividade induzida (Cnav) dos componentes do lodo em sua meia-vida é proposta. Foi estabelecido que o uso de produtos de proteção e isolamento térmico à base de lodo em instalações de NPP com certa intensidade de radiação ionizante não representa perigo para o pessoal operacional em relação à atividade induzida.

9 Foi proposta e testada experimentalmente uma tecnologia para obter cal ativa a partir do lodo do HVO da usina nuclear de Volgodonsk pelo método de seu tratamento térmico de alta velocidade. Testes tecnológicos de amostras de controle de cal obtidas do lodo da estação de tratamento de água do VoNPP e do calcário natural mostraram que, de acordo com GOST 9179-77, o cal do lodo pertence à categoria de materiais de extinção rápida e, de acordo com aos critérios de qualidade, pode ser reaproveitado no ciclo fechado de tratamento de água da VoNPP.

10 Mostra-se que é mais viável economicamente produzir misturas de concreto, produtos de isolamento térmico, cal, cerâmica e outros diretamente em usinas termelétricas e usinas nucleares, principalmente para suas próprias necessidades. Ao mesmo tempo, os custos de transporte de lamas, térmicas, energia elétrica, operações tecnológicas, custos de armazenamento de lamas e outros são significativamente reduzidos face à opção de criar uma produção autónoma, fora das UTEs e CNs, para estes fins.

11 Foi estabelecido que a obtenção de produtos comercializáveis adicionais a partir de lodo e efluentes CWT concentrados reduz o custo de 1 m3 de água desmineralizada para 0,55 rub/m3.

Lista de referências para pesquisa de dissertação candidato de ciências técnicas Palamarchuk, Alexander Vasilyevich, 2004

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Uma tarefa importante da proteção ambiental é o uso racional e a proteção dos 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.

O regime de oxigênio do reservatório tem uma influência particularmente importante nos processos de autodepuração. O consumo de oxigênio para a mineralização de substâncias orgânicas (com a participação de bactérias) costuma ser expresso pelo valor da demanda bioquímica de oxigênio (BCD). 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 de seu valor sanitário, ele também é de grande importância econômica, pois uma subestimação injustificada do MPC pode acarretar em 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. Os melhores resultados são obtidos pela descarga de esgoto nas camadas profundas do reservatório por meio de tubos perfurados.

As águas residuais das empresas industriais são divididas em altamente poluídas, que requerem forte diluição quando lançadas em um reservatório para não exceder 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. A água doce é formada pela 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 .

A construção de plantas de evaporação em caldeiras com caldeiras de baixa pressão não se justifica 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 efetivamente partículas grandes, skimmers - partículas menores. 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 tratamento do efluente 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 de caldeiras de combustível sólido são formadas durante o transporte de cinzas e escórias com água técnica para depósitos de cinzas e escórias. 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.

Deputado CEO
CJSC "IKS A" para ciência e novas tecnologias
Professor Associado da filial de Chelyabinsk
Instituto de Energia de Petersburgo
Salashenko O.G.

O tratamento de água está inevitavelmente associado à descarga de águas residuais (escoamento de sal) em ambiente. Os requisitos para a composição quantitativa e química dos efluentes são amplamente determinados pelo estado e resistência da hidrosfera a influências externas.

Em áreas com abundância de água ou em áreas de fontes de água com grande vazão de água, a salinidade da fonte de água é relativamente baixa e a descarga de águas residuais não leva a uma deterioração significativa da qualidade. água natural. Nestes casos, o problema das águas residuais reduz-se aos pagamentos pela descarga de efluentes. O valor dos pagamentos é baixo e não aumenta significativamente o custo da água purificada (dessalinizada). Esta situação é adequada para todos: autoridades ambientais e empresas.

Em áreas com deficiência hídrica, a mineralização das fontes de água é alta e mesmo descargas relativamente pequenas levam a um excesso de MPC em vários indicadores e a uma deterioração significativa na qualidade da água natural. Os pagamentos por descargas aumentam acentuadamente: os pagamentos reais por descargas de sal aumentam, as penalidades aparecem pela descarga de substâncias acima do MPC. No entanto, mesmo nesses casos, na maioria das vezes, a participação dos pagamentos por descargas na estrutura do custo da água permanece aceitável. A situação torna-se mais complicada se o estado da hidrosfera for tal que as autoridades ambientais sejam obrigadas a exigir uma melhoria significativa na qualidade das águas residuais ou a sua eliminação completa.

A melhoria dos métodos de tratamento de água é acompanhada por um aumento de suas características ambientais. Em muitos casos, basta mudar para novos métodos de tratamento de água para reduzir significativamente os pagamentos por descarga de águas residuais e evitar multas. Por exemplo, a ionização em contracorrente pode melhorar significativamente a qualidade da água tratada, reduzir o número de filtros e reduzir o consumo de reagentes em 1,5 a 2 vezes. Reduzir o consumo de reagentes ajuda a reduzir a quantidade e a salinidade das águas residuais. Em alguns casos, isso é suficiente para reduzir os pagamentos por efluentes a níveis aceitáveis. As tecnologias de membrana e dessalinização térmica são líderes indiscutíveis em desempenho ambiental. As modernas tecnologias de membrana e a dessalinização térmica permitem realizar a dessalinização da água com a descarga em fontes de água apenas dos sais que entraram na estação de tratamento de água com a água da fonte. Essas tecnologias nem sempre resolvem esse problema. Em alguns casos, as autoridades ambientais insistem na eliminação das águas residuais. É interessante avaliar quais são as possibilidades de eliminação de efluentes das estações de tratamento de água (tratamento de esgoto) e quais custos isso exigirá.

No tratamento de águas residuais, a primeira etapa é a sua concentração, ou seja, a redução do volume. Ao concentrar as águas residuais, o principal problema que se deve enfrentar é a prevenção do crescimento excessivo de sais de dureza do equipamento. CJSC A IKSA desenvolveu uma tecnologia que permite a concentração profunda de água sem o crescimento excessivo do equipamento com sais de dureza e simplifica e reduz significativamente o custo do tratamento de águas residuais. Esta tecnologia permite obter água desmineralizada de águas residuais e remover sais de cálcio na forma de carbonato de cálcio e gesso, e magnésio na forma de hidróxido de magnésio das águas residuais processadas. Os sais são removidos na forma de um produto cristalino, que pode ser armazenado em um tanque de lodo e depois usado de forma útil.

A tecnologia é baseada no uso de um evaporador flash (IMV). O esquema tecnológico da instalação é mostrado na Fig.1. O IMV é um dispositivo de vários estágios com circulação forçada, cujo número de estágios pode variar de 8 a 18. O IMV do CJSC "IKS A" possui um layout vertical, com a disposição dos degraus um acima do outro. Nesse sentido, apesar um grande número de degraus, o aparelho tem pequenas dimensões. Assim, o IMV-50-16 (capacidade de 50 t/h) tem 7 m de comprimento, 6,8 m de altura e 5 m de largura. O número de estágios é determinado pela eficiência térmica necessária da planta. Para a operação de um IWM de 16 estágios, é necessário produzir 0,125 toneladas de vapor por tonelada de água processada. O IMV é um aparelho a vácuo com faixa de temperatura de trabalho no evaporador de 100-40 ° C, portanto, para seu funcionamento, basta utilizar vapor a uma pressão de 0,12 MPa. O evaporador pode consistir em um ou dois circuitos. Com um projeto de circuito duplo, o regime de temperatura do primeiro circuito é de 100 a 70 ° C, o segundo - de 70 a 40 ° C.

O evaporador funciona da seguinte maneira. A água circulante após o aquecedor 1 com uma temperatura de 100 °C entra nas câmaras de expansão do evaporador e então sequencialmente de cima para baixo entra nas câmaras restantes. Em cada câmara de expansão, a água ferve e depois esfria em 3-4 °C. O vapor resultante condensa nos tubos do condensador, liberando calor para a água circulante. O destilado flui para o fundo da câmara de condensação e, em seguida, desce os degraus em cascata. Do último estágio do alojamento, o destilado entra no tanque de destilado 8 e dele é bombeado 7 para o consumidor. A temperatura do destilado após o primeiro circuito é de 70 °C, após o segundo corpo de 40 °C. A água circulante após o corpo do evaporador entra no tanque de circulação 5 e depois é fornecida pela bomba 6 para o sistema de tubulação dos condensadores do evaporador, onde é aquecida, condensando o vapor. No primeiro edifício, a água circulante é aquecida a uma temperatura de 94°C, depois é aquecida a 100°C no aquecedor principal 1 com um vapor de 1,2 ata. O vapor do último estágio do expansor é condensado nos tubos do condensador, resfriado pela água da fonte que entra na oficina química. A concentração de sal no circuito de circulação é mantida purgando o evaporador. O vácuo no evaporador é mantido por um ejetor de jato de água. A sucção de gases não condensáveis é produzida desde o último estágio.

A água de alimentação entra no circuito primário. A purga primária é água de alimentação segundo circuito. A concentração de água no primeiro circuito não é superior a 2, no segundo a concentração é definida em função dos requisitos da tecnologia. Baixas temperaturas, sem ebulição nas superfícies de aquecimento, um esquema de dois circuitos permite o uso eficaz de inibidores de incrustações para evitar a formação de depósitos e evitar transformações de temperatura de sais. O evaporador pode ser alimentado com drenos duros sem amolecimento preliminar.

Os inibidores de incrustações atualmente em uso são eficazes na prevenção de depósitos de incrustações, mas têm condições de uso muito específicas, tanto em termos de temperatura quanto de concentração de sais de cálcio. Apenas com a ajuda de inibidores de incrustação, não é possível uma concentração profunda de água. Para garantir esse processo, um reservatório especial é incluído no esquema tecnológico do evaporador. O cárter é projetado para remover os sais de cálcio da água e manter suas concentrações dentro dos limites que um inibidor pode estabilizar. Para precipitar os sais de cálcio, a água do reservatório é tratada com um reagente especial P-2. R-2 é uma mistura de reagentes Na 3 PO 4 , NaOH, Ca(OH) 2 , Na 2 CO 3 . A proporção de componentes na mistura depende da composição química do efluente. Para a cristalização dos sais de cálcio, a água é tratada com um reagente alcalino especial R-2. A composição do reagente é determinada pela composição de sal da água residual.

A cristalização dos sais de cálcio (sulfato de cálcio e carbonato de cálcio) e, se necessário, do magnésio é organizada no reservatório. O precipitado é separado do licor mãe e levado para o acumulador de lodo. A água amaciada é devolvida ao ciclo para maior concentração.

Na maioria dos casos, o consumo de reagente é de 5 a 20% da quantidade total de sais de cálcio removidos (da estequiometria). O custo do reagente é de 4.000 a 12.000 rublos/t.

Esta tecnologia permite a concentração extremamente profunda de efluentes. O valor da concentração é determinado pela composição de sais da água residual, principalmente pela proporção de sais de dureza, alcalinidade e concentração de sulfato. Em muitos casos, é possível equilibrar sais de dureza com alcalinidade e sulfatos. Neste caso, o grau de concentração é determinado pela concentração de cloretos nas águas residuais. Por exemplo, quando o equilíbrio de dureza com alcalinidade, sulfatos e a concentração de cloretos nas águas residuais é de 100 mg / dm 3, a concentração de águas residuais pode ser de 10 3 unidades. . A quantidade de drenos pode ser reduzida de 100 m 3 /h para 0,1 m 3 /h. O processamento adicional de 0,1 m 3 /h de águas residuais não causa problemas e custos especiais.

A operação dos evaporadores está associada ao consumo de uma certa quantidade de vapor e aos custos correspondentes. em TPPs e muitos empresas industriais Antes de a água ser fornecida à estação de tratamento de água, ela é pré-aquecida com vapor. A quantidade de vapor utilizada para pré-aquecer a água é suficiente para operar os evaporadores e evaporadores da estação de tratamento de águas residuais. Portanto, o vapor é fornecido ao aquecedor principal IMV e a água é pré-aquecida nos últimos estágios do IMV (ver Fig. 1). Nesse caso, os custos associados ao consumo de vapor são insignificantes. Para 1 tonelada de efluente, é necessário usar 0,005 - 0,01 toneladas de vapor.

Vamos considerar como a tecnologia apresentada permite resolver os problemas de processamento de águas residuais de várias estações de tratamento de água.

Efluentes de dessalinização química. Composição característicaáguas residuais de dessalinização química é mostrado na Tabela 1.

A qualidade das águas residuais da dessalinização química, mg-eq / dm 3
(O teor de sal da água da fonte é de 5 mg-eq / dm 3, necessidades próprias de 10%, o consumo específico de reagentes é de 2 mg-eq / mg-eq.)

Tabela 1.

								CC mg/dm3

A tecnologia do CJSC "IKS A" pode fornecer concentração da solução em 10 a 50 vezes, dependendo da composição de sal de efluentes semelhantes, e remover sais de dureza e sulfatos da solução. Caso não seja possível a descarga de água no reservatório, os sais são enviados para o acumulador de sal ou a solução é evaporada até a obtenção de um produto cristalino. A tecnologia de evaporação de sais para obter um produto cristalino é conhecida. A evaporação total é possível para obter uma mistura de sais, ou a cristalização fracionada para obter sulfato de sódio suficientemente puro (95% da quantidade total de sais) e uma pequena quantidade de uma mistura de sais de sulfato e cloreto de sódio. Na presença de consumidores de sal, este último é utilizado para o fim a que se destina, na ausência de consumidores, é necessário um acumulador de sal. Para uma planta com capacidade de 100 m 3 /h de água desmineralizada, a quantidade de sais descartados será de cerca de 800 t/ano. O acumulador de sal é a parte mais cara e problemática da planta.

É interessante estimar o volume de estoques com os quais se deve trabalhar. Com uma produtividade da estação de dessalinização de 100 m 3 /h, os efluentes (necessidades próprias) serão de 10 m 3 /h, após a evaporação no IMW, o volume de efluentes diminuirá para 0,5 - 1 m 3 /h. O evaporador após IMW é pequeno em tamanho. A cristalização fracionada requer um evaporador separado para cada sal. O primeiro evaporador terá uma capacidade de 0,8 m 3 /h, o segundo - 0,2 m 3 /h, o terceiro 0,1 - 0,01 m 3 /h. Os evaporadores em termos de desempenho estão próximos das plantas de laboratório.

Efluente de uma planta de sódio-cationito. De grande importância para o processamento de águas residuais é a nomeação de uma planta de sódio-cationita. Ao utilizar a instalação para alimentar a rede de aquecimento, os efluentes serão constituídos por uma mistura de sais: CaCl 2, MgCl 2 e NaCl 2. A reciclagem desses resíduos é muito difícil. É tecnicamente mais fácil e econômico mudar a tecnologia de tratamento de água para a rede de aquecimento, mudando para inibidores de incrustação. Se não for possível garantir a prevenção de depósitos usando apenas inibidores devido à má qualidade da água, a calagem ou acidificação da água pode ser realizada adicionalmente.

Ao utilizar a cationização sódica para alimentação de caldeiras ou evaporadores, são obtidos dois tipos de efluentes: efluentes de sais de cationização sódica e descarga de caldeiras ou evaporadores. A possível composição de sal das águas residuais é dada na Tabela 2.

Composição de sais de águas residuais, mg-eq / dm 3

Mesa 2.

	OH - + CO 3 2-	CC mg/dm3
Efluentes de cationização de sódio
Despressurização da caldeira
Purga do evaporador

Existem muitos íons de cálcio e magnésio nas águas residuais de cationização de sódio e muitos carbonatos e hidratos nas descargas. Ao misturar águas residuais, o cálcio e o magnésio irão precipitar. O efluente amolecido pode ser reutilizado para a regeneração do filtro. A concentração de efluente (solução de regeneração recuperada) será menor do que a necessária para a regeneração do filtro. A evaporação da solução para a concentração desejada é possível usando a tecnologia da CJSC "IKS A".

Apenas os sais fornecidos à planta com água de nascente irão para os esgotos. A quantidade total de sais descarregados diminuirá de 5 a 10 vezes.

Drenos de osmose reversa. As mais populares são as usinas de dessalinização de água operando de acordo com o esquema: tratamento de água com um inibidor de sedimentos (anti-incrustante) - ultrafiltração - osmose reversa - eletrodeionizador. A instalação permite a dessalinização em águas profundas com uma quantidade mínima de reagentes. As necessidades próprias da instalação (quantidade de águas residuais) atingem os 33%. Para reduzir suas próprias necessidades no uso de águas residuais instalação adicional osmose reversa com capacidade de 20 - 25% do desempenho da planta principal. Ao mesmo tempo, as próprias necessidades são reduzidas para 10 - 15%. A composição característica dos efluentes é apresentada na Tabela 3. O efluente contém alta concentração de carbonato de cálcio. Para posterior processamento de águas residuais, é necessário resolver, em primeiro lugar, o problema da cristalização do carbonato de cálcio. A abordagem mais simples: acidificação - descarbonização. Nesse caso, o consumo de ácido será muito maior, e a quantidade de sais que deve ser retirada nos ralos aumentará. Possível calagem de drenos. Ao mesmo tempo, a quantidade de sais nas águas residuais não aumenta, mas o consumo de cal aumenta. O método ideal é o abrandamento térmico das águas residuais. Nas décadas de 1960 e 1970, essas tecnologias foram desenvolvidas e operadas com sucesso.

Qualidade da água de uma usina de dessalinização por membrana

Tabela 3

								CC mg/dm3
água de nascente
Efluente da usina de dessalinização
purga IMV

Após o amolecimento térmico, as águas residuais podem ser concentradas de acordo com a tecnologia CJSC "IKS A", com a remoção dos sais de dureza e, em seguida, pode ser realizada a cristalização dos sais de sódio. O esquema tecnológico básico da instalação é mostrado na fig. 2. A instalação inclui um descalcificador térmico, um espessador de lamas, IMV, um reservatório, um evaporador.

Os efluentes são alimentados em um abrandador térmico, onde são aquecidos a 80 - 100 ° C e tratados com vapor. Nesse caso, ocorre a cristalização do carbonato de cálcio. A solução contendo lodo de carbonato de cálcio é alimentada no espessador de lodo. No espessador de lodo, o lodo é separado do licor-mãe. O lodo é direcionado para o acumulador de lodo. A solução clarificada é tratada com um inibidor de incrustações e alimentada no IMS. No IMV, a solução é evaporada de 50 a 200 vezes, dependendo da qualidade dos efluentes, e enviada para uma planta evaporadora. De acordo com a tecnologia, um reservatório é incluído no circuito IMV. Na fossa, os efluentes são tratados com o reagente P-2. Durante o processamento, o carbonato de cálcio residual (após o amaciador térmico) e o sulfato de cálcio precipitam. Ao mesmo tempo, ácido silícico, sais de magnésio e substâncias orgânicas são precipitados. O lodo é enviado para o espessador de lodo. O concentrado clarificado é alimentado ao evaporador. Na planta evaporadora, é produzida a evaporação total dos efluentes para obtenção de cloreto de sódio cristalino.

Lodo - giz, gesso pode ser usado como matéria-prima na indústria da construção. A presença de magnésio no lodo não prejudica suas características construtivas. O sal comum pode ser usado em trocadores de cátions de sódio. (Um grande número de plantas de troca catiônica de várias capacidades permanecem e permanecerão na indústria.)

O destilado IMV terá um teor de sal de 0,5 - 1 mg/dm 3 e pode ser direcionado a um eletrodeionizador para dessalinização mais profunda.

Tal instalação permite obter uma quantidade mínima de lodo e sais, um produto útil - água desmineralizada, consumindo uma quantidade mínima de reagentes. Para uma planta de dessalinização com capacidade de 100 m 3 /h, a capacidade da estação de tratamento de esgoto será de 10 - 15 m 3 /h, e a planta do evaporador terá capacidade de 0,15 m 3 /h.

A quantidade e a composição dos sais removidos dependem da qualidade da fonte de água. A Tabela 3 mostra a qualidade da água do rio. Volga. No entanto, é possível reduzir as águas residuais à produção de lodo de carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, hidróxido de magnésio e sal cristalino em 80-90% dos casos de qualidade da água, fontes de água na Federação Russa.

Purga (drenagem) do sistema de resfriamento circulante (torre de resfriamento). Os sistemas de resfriamento circulante ocupam um lugar especial no sistema de geração de águas residuais. Na maioria dos casos, são a principal fonte de abastecimento de sal para UTEs, por exemplo, uma unidade de 200 MW operando em modo de condensação. A composição do sistema de refrigeração circulante é de 400 - 500 m 3 /h, a composição do ciclo principal com água desmineralizada é de 25 - 35 m 3 /h. Esses dois riachos são as principais fontes de sais que entram nos drenos. Ao mesmo tempo, 92–95% dos sais entram nas águas residuais do sistema de circulação e 5–8% dos sais da usina de dessalinização, se a tecnologia de membrana for usada. Em empresas com dessalinização usando tecnologia de troca iônica, a participação dos sais da usina de dessalinização aumentará para 15 - 25%. De qualquer forma, a principal tarefa é eliminar o efluente do sistema de resfriamento circulante. O estudo das opções mostra que os efluentes da dessalinização podem ser processados ao longo do caminho, sem uma mudança significativa na tecnologia de processamento de descarga da torre de resfriamento.

O balanço de material da torre de resfriamento é escrito pela fórmula:

D \u003d É + Ku + Pr,

onde D é a vazão de água fornecida ao sistema de resfriamento circulante;

Is - perda com evaporação;

Ku - perdas com arrastamento de gotas;

Pr - purga da torre de resfriamento.

A relação K = D / Ku + Pr determina a multiplicidade da concentração de água no sistema de resfriamento circulante. A multiplicidade de concentração deve ser mantida dentro de certos limites para garantir, em primeiro lugar, a operação sem escala dos capacitores. Ku é determinado pela presença e eficiência dos eliminadores de deriva na torre de resfriamento. Sem eliminadores de gotas, o coeficiente de arrastamento de gotas é de 0,5% do fluxo de água circulante, com eliminadores de gotas, o coeficiente de arrastamento de gotas é de 0,05% ou menos. Para um dado valor de K, a soma Ku + Pr é constante. Ao instalar eliminadores de gotas, é necessário aumentar a purga do sistema circulante pela quantidade de redução de arrastamento de gotas. Nesse sentido, a quantidade de arrastamento de gotas praticamente não afeta o consumo de água do sistema de resfriamento circulante. O arrastamento de gotículas afeta apenas a operação de aparelhagem elétrica. Um número significativo de usinas de energia opera com torres de resfriamento sem eliminadores de deriva, sem apresentar nenhum problema especial nos painéis devido à umidade da torre de resfriamento. É aconselhável escolher eliminadores de gotas com certa eficiência. A alta eficiência dos eliminadores de deriva resulta em aumento da torre de resfriamento e eliminação de efluentes.

Para eliminar as águas residuais, é necessário garantir o funcionamento da torre de resfriamento no modo blow-free. Em Pr = 0 em torres de resfriamento sem eliminadores de gotas K é 4 unidades, em torres de resfriamento com eliminadores de gotas 40 unidades. As concentrações de água são altas e, para garantir um regime hidroquímico confiável do sistema circulante, é necessário resolver os seguintes problemas:

Prevenção de depósitos de carbonato de cálcio;

Prevenção da corrosão metálica;

Prevenção da corrosão do concreto.

O sistema mais eficaz para prevenir depósitos de carbonato de cálcio é tratar a água com fosfonatos em combinação com a calagem da água circulante. A calagem permite manter a concentração de carbonato de cálcio dentro dos limites necessários para o funcionamento eficaz dos fosfonatos. A água de cal é produzida em decantadores convencionais de acordo com a tecnologia conhecida. A produtividade dos clarificadores é relativamente pequena. Por exemplo, para uma unidade de 200 MW, uma capacidade do clarificador de cerca de 100 - 200 m 3 /h é suficiente, dependendo da qualidade da água da fonte. A operação sem escala é fornecida tanto em sistemas com torres de resfriamento sem eliminadores de deriva quanto com eliminadores de deriva. A diferença se resume à escolha do desempenho do clarificador.

O problema de prevenir a corrosão do metal é resolvido selecionando o grau apropriado de liga. Na maioria dos casos, quando se utiliza uma torre de resfriamento sem eliminadores de gotas, é suficiente instalar tubos de liga MNZh-5-1 nos trocadores de calor. Em sistemas circulantes com torres de resfriamento com eliminadores de deriva, isso não é suficiente. A salinidade da água no sistema circulante pode atingir valores muito elevados. Por exemplo, para a água cujas características são dadas na tabela 3, a salinidade da água no sistema circulante será de 9.000 mg/dm 3 . Para prevenir a corrosão, é necessário o uso de ligas especiais como o cuproníquel.

Para evitar a corrosão do concreto, a concentração de sulfatos na água do sistema de circulação não deve exceder 600 - 800 mg / dm 3. Em sistemas circulantes com torres de resfriamento sem eliminadores de deriva, não há problemas com sulfatos na maioria dos casos. Em sistemas de circulação com eliminadores de gotas, a concentração de sulfatos pode exceder os valores indicados em uma ordem de grandeza. Por exemplo, para a qualidade da água mostrada na Tabela 3, será de 3500 mg/dm 3 , para a água na área de Kazan, a concentração de sulfatos será de 8 500 mg/dm 3 . Para o regime hidroquímico do sistema de resfriamento circulante, as condições de corrosão do concreto são decisivas.

Das condições de prevenção da corrosão do concreto, a descarga do sistema de circulação para uma unidade de 200 MW e água dada na Tabela 3 deve ser de 35 m 3 /h. O teor de sais da água circulante neste caso será de 2100 mg/dm 3 (levando em consideração os sais de dureza removidos no clarificador), o que simplificará muito o problema da corrosão do metal.

Para processar a descarga da torre de resfriamento, pode ser usada uma unidade criada com base na tecnologia IKSA. O esquema tecnológico para garantir o regime hidroquímico do sistema de resfriamento circulante e processamento de purga é mostrado na Fig.3. O esquema tecnológico inclui um clarificador com tratamento de água com cal e uma estação de tratamento de águas residuais. Este esquema de instalação é semelhante ao mostrado na fig. 2. Apenas o amaciante térmico está faltando no diagrama. Na fig. A Tabela 3 também mostra o balanço material do esquema para uma unidade de 200 MW e a qualidade da fonte de água mostrada na Tabela 3.

Os produtos sólidos (cristalinos) do processamento de purga da torre de resfriamento são:

Sal de mesa (NaCl 98 - 99%)

Os dois primeiros produtos do processamento podem ser usados como matéria-prima para a indústria da construção, sal de mesa - para a regeneração de filtros de troca catiônica de sódio. Esta composição de produtos processados é ótima. Para obtê-lo, é necessário realizar um balanceamento adequado da composição salina das águas residuais usando NaOH ou HCl. Por exemplo, para balancear os sais nos efluentes mostrados na Tabela 3, eles precisam ser tratados com HCl. Para uma unidade de 200 MW, o consumo de energia técnica de ácido clorídrico será de 70 toneladas/ano.

A qualidade da água desmineralizada dos circuitos primário e secundário do IMS, operando na descarga da torre de resfriamento, diferem significativamente. No primeiro circuito obtém-se água desmineralizada de maior qualidade. A composição química da água desmineralizada é apresentada na Tabela 4 abaixo.

Qualidade da água desmineralizada

Tabela 4

Nome	Dimensão	primeiro circuito	segundo circuito



Elétrica pr.

A água desmineralizada do circuito primário pode ser utilizada para alimentar caldeiras com pressão de até 14 MPa. A água dessalinizada do circuito secundário requer pós-tratamento. Ao usar caldeiras de calor residual CCGT, o pós-tratamento é necessário para ambos os fluxos. O pós-tratamento pode ser realizado em usinas de dessalinização existentes. O consumo de água desmineralizada após IWM excede um pouco as necessidades de caldeiras para usinas termelétricas operando em modo de condensação ou aquecimento. Ao fornecer água com IWM, as usinas de dessalinização operarão com água de fonte de salinidade muito baixa. O consumo de reagentes para dessalinização e a quantidade de efluentes serão insignificantes, o que resolverá automaticamente o problema de dessalinização dos efluentes da usina. Neste caso, a usina de dessalinização também pode ser considerada como backup.

Os custos de capital para a instalação de esgoto dependem principalmente da possibilidade de utilizar o calor usado para a operação do IMS. É desejável fornecer água de resfriamento para os últimos estágios do IWM, duas ou mais vezes a vazão da água tratada. Ao mesmo tempo, quanto maior a vazão de água fornecida aos últimos estágios do IWM, mais barato será o evaporador. O preço do evaporador pode variar de 400 mil rublos. por tonelada de água desmineralizada até 1000 mil rublos. Levando em consideração o custo da planta e da infraestrutura do evaporador, o custo da unidade de processamento de purga da torre de resfriamento será de 500 a 1100 mil rublos. por tonelada de desempenho.

As possibilidades de recuperação de calor dependem principalmente do consumo de água de reposição do sistema de aquecimento. Com redes de aquecimento relativamente pequenas e grandes, não há problemas com a utilização de calor e o IMV pode ser fabricado a um custo mínimo.

Os custos operacionais incluem:

O custo do calor fornecido à instalação. Com redes térmicas desenvolvidas, será insignificante;

O custo da eletricidade. O consumo de eletricidade é de 2,5 - 4 kW / t;

O custo dos reagentes. 70 - 90% da quantidade total de reagentes são usados no clarificador. A tecnologia do clarificador é conhecida, por isso não é difícil calcular o custo para cada qualidade de água específica. Para a qualidade da água mostrada na Tabela 3, o custo dos reagentes para a unidade de processamento de descarga será de 1–2 RUB/t. em toneladas de água fornecida ao IWM (excluindo os reagentes fornecidos ao decantador);

Despesas gerais.

Sem levar em consideração os custos gerais da oficina, o custo do processamento da água no IMW e na planta do evaporador será de 10 a 15 rublos/t. A água dessalinizada após o IWM é utilizada de forma útil: após tratamento adicional, é alimentada às caldeiras. Se retirarmos todos os custos da água desmineralizada fornecida às caldeiras, o aumento do preço da água desmineralizada será insignificante ou mesmo mais barato. Os custos de reagentes, materiais de troca iônica, neutralização de águas residuais, trabalhos de reparo diminuirão e os pagamentos por águas residuais diminuirão.

A tecnologia de evaporação de águas residuais com a remoção simultânea de sulfato de cálcio delas na forma de um produto cristalino nos permite considerar os problemas do tratamento de águas residuais de uma nova maneira. A reciclagem de efluentes pode ser reduzida à obtenção de produtos úteis: água desmineralizada, matérias-primas para a construção civil e sal de cozinha. Na variante apresentada, o tratamento de águas residuais elimina o elemento mais problemático e caro - o acumulador de sal. Em alguns casos, os custos operacionais do tratamento de efluentes podem ser totalmente compensados pelo uso de água desmineralizada da estação de tratamento de efluentes para alimentar as caldeiras. Os custos de capital dependem das tarefas a serem resolvidas, da possibilidade de recuperação de calor e chegam a 400 - 1200 mil rublos por tonelada de águas residuais processadas.

A tecnologia é baseada em um evaporador flash e inibidores de incrustação. Neste caso, foram utilizados estudos e estudos realizados no Ural VTI de 1970 a 1998. Durante este período, a Ural VTI foi definida como a organização líder para efluentes TPP no sistema GTU do Ministério de Energia da URSS. O trabalho foi realizado como parte da criação equipamento necessário(IMV) e estudos dos mecanismos de ação dos inibidores de incrustações.

IMV são operados com sucesso em várias usinas de energia. Em comparação com os evaporadores fabricados em 2000-2004, as novas modificações são mais confiáveis e tecnologicamente avançadas. A tecnologia de inibição de escala é amplamente utilizada em vários processos tecnológicos e sua eficácia em uso correto sem dúvida. A combinação bem-sucedida dessas duas tecnologias tornou possível otimizar o processamento de águas residuais em um nível moderno e com custo mínimo.