Сточные воды тепловых электрических станций. Очистка и повторное использование их. Сточные воды котельных

В котельных в зависимости от исходной воды и требований к качеству добавочной воды применяются различные схемы водоподготовительных установок. Все использованные на водоподготовительных установках реагенты и соли, извлеченные из воды, должны удаляться. Количество сбрасываемых солей при этом достигает значительных величин.

Например, при водоподготовительных установках производительностью 200 м 3 /ч со стоками сбрасывается 0,2 - 0,25 т/ч различных солей. Солевые сбросы водоподготовительных установок содержат нейтральные соли, кислоты и щелочи, не являющиеся токсичными. Однако эти сбросы приводят к существенному повышению солесодержания водоемов и изменению показателя pH. В сточные воды котельных предочистки сбрасываются также все уловленные органические вещества, повышающие биохимическую потребность водоема в кислороде (БПК), а также взвешенные вещества, поэтому непосредственный сброс этих вод в водоемы недопустим. По санитарным нормам в водоемах ограничено содержание ионов Cl до 350 мг/кг, ионов SO 2 - до 500 мг/кг, в то время как они в больших количествах содержатся в сбрасываемых водах из водоподготовительных установок.

Сточные воды котельных, загрязненные нефтепродуктами, представляют особую опасность для водоемов в связи с малыми значениями их ПДК (см. табл. 8.3). Нефтепродукты наносят серьезный вред водоемам, так как пленка, образующаяся на поверхности воды, уменьшает аэрацию. Тяжелые нефтепродукты образуют донные отложения, изолируют флору и фауну дна от остальной части водоема. Кроме того, нефтепродукты даже в небольших концентрациях оказывают губительное воздействие на икру рыб. Сточные воды котельных от химических промывок котлов имеют резко переменный расход, а также изменение концентраций и состава примесей во время сброса. В отработанных растворах после химических промывок котлов содержится до 70 - 90% применяемых реагентов.

Сточные воды котельных систем гидрозолошлакоудаления из котельных, работающих на твердом топливе, возникают при транспорте шлака и золы технической водой на золоотвалы, расположенные часто на значительном расстоянии от котельной.

Взаимодействие золы с водой приводит к тому, что определенная часть золы растворяется в воде, остальная образует с водой суспензию (пульпу). Состав примесей в воде и их количество зависят от химического состава золы, от системы гидрозолоудаления и от степени очистки дымового газа от золы. По основному насыщающему веществу различают следующие типы вод гидрозолошлакоудаления:

насыщенные Са (ОН) 2 - известковые;
насыщенные CaSO 4 ,
одновременно содержащие Са (ОН) 2 и CaSO 4 ;
относительно маломинерализованные.

Сточные воды котельных гидрозолошлакоудаления может содержать повышенную концентрацию фторидов, мышьяка, ванадия, редко ртути и германия и часто канцерогенные органические соединения, например как фенолы, т. е. вещества и соединения, имеющие вредные свойства. При прямоточной системе гидрозолошлакоудаления в водоем сбрасываются все примеси в истинно растворенном состоянии и часть грубодисперсных примесей, не успевших осесть в золоотвале. При оборотной системе гидрозолошлакоудаления часть вредных примесей может попасть в водоем за счет фильтрации золоотвала.

17. ВОДОПРОВОД И КАНАЛИЗАЦИЯ
Водопровод

17.1. При проектировании водопровода котельных следует соблюдать строительные нормы и правила по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения, внутреннего водопровода и канализации зданий и требования настоящего раздела.

17.2. Для котельных в зависимости от схемы водоснабжения района следует проектировать объединенный водопровод для подачи воды на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды или раздельный водопровод - производственный, хозяйственно-питьевой и противопожарный. Противопожарный водопровод может быть объединен с хозяйственно-питьевым или производственным.

17.3. Для котельных первой категории следует предусматривать не менее двух вводов для объединенного или производственного водопровода.

При присоединении к тупиковым сетям водопровода следует предусматривать резервуар запаса воды на время ликвидации аварии в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения.

17.4. Количество воды на производственные нужды котельных определяется суммой расходов:

а) на водоподготовку, включая собственные нужды;

б) на охлаждение оборудования и механизмов;

в) на гидравлические исполнительные механизмы;

г) на охлаждение шлака;

д) на систему гидравлического эолошлакоудаления;

е) на мокрую уборку помещений (из расчета 0,4 л/м 2 площади пола один раз в сутки в течение 1 ч);

ж) на мокрую уборку транспортерных галерей топливоподачи (из расчета 0,4 л/м 2 внутренней поверхности галерей один раз в сутки в течение 1 ч);

Примечания: 1. Расходыводыпоподпунктам"б - д" принимаются по данным заводов-изготовителей оборудования.

2. Расходы на мокрую уборку принимаются при определениисуточных расходовводы.При расчетемаксимальных часовых расходов следует принимать, что уборка производится в период наименьшего водопотребления.

17.5. Установку пожарных кранов следует предусматривать в помещениях с производствами категорий А, Б и В, а также в помещениях, где прокладываются трубопроводы жидкого и газообразного топлива.

(К) Здание высотой более 12 м, не оборудованное внутренним противопожарным водопроводом для подачи воды на пожаротушение, имеющее крышную котельную, должно быть оборудовано "сухотрубом" с выводом на кровлю с пожарными рукавными головками диаметром 70 мм.

17.6. Пожарные краны следует размещать из расчета орошения каждой точки двумя пожарными струями воды производительностью не менее 2,5 л/c каждая, с учетом требуемой высоты компактной струи.

17.7. Дренчерные завесы предусматриваются в местах примыкания транспортерных галерей к главному корпусу котельной, узлам пересыпки и дробильному отделению.

Управление пуском дренчерных завес следует предусматривать со щита топливоподачи и дублировать пусковыми кнопками в местах установки дренчерных завес.

17.8. Тушение пожара на складах угля и торфа следует предусматривать в соответствии с Инструкцией по хранению ископаемых углей, горючих сланцев и фрезерного торфа на открытых складах электростанций, утвержденной Минэнерго СССР, и со строительными нормами и правилами по проектированию электростанций тепловых.

17.9. Тушение пожара на складах жидкого топлива следует предусматривать в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию складов нефти и нефтепродуктов.

17.10. Расход воды на наружное пожаротушение следует принимать по наибольшему расходу воды, определяемому для каждого из сооружений.

17.11. Для помещений топливоподачи и котельного зала при работе на твердом и жидком топливе должна предусматриваться мокрая уборка, для чего следует устанавливать поливочные краны диаметром 25 мм из расчета длины поливочного шланга 20-40 м.

17.12. В котельных, как правило, следует применять оборотную систему водоснабжения для охлаждения оборудования и механизмов. Прямоточная система водоснабжения может применяться при достаточных водных ресурсах и соответствующем технико-экономическом обосновании.

17.13. Использование воды питьевого качества на производственные нужды котельной при наличии производственной сети водопровода не допускается.

Канализация

17.14. При проектировании канализации следует соблюдать строительные нормы и правила по проектированию наружных сетей и сооружений канализации и требования настоящего раздела.

17.15. Условия сброса сточных вод в водоемы должны удовлетворять требованиям Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами, утвержденных Минводхозом СССР, Минздравом СССР, Минрыбхозом СССР.

17.16. В котельных следует проектировать бытовую канализацию, производственную канализацию (одну или несколько, в зависимости от характера загрязнения стоков) и внутренние водостоки.

17.17. При проектировании канализации следует предусматривать очистку на местных установках стоков, загрязненных механическими примесями oт осветлителей и фильтров, в установках предварительной очистки воды, от мытья полов и других стоков перед выпуском в наружную сеть канализации или направлять на золошлакоотвалы. При технико-экономическом обосновании следует предусматривать шламонакопители.

17.18. Выпуск сточных вод, загрязненных солями жесткости, следует предусматривать в сети производственной или бытовой канализации.

17.19. Для приема сточных вод от мытья полов и стен следует предусматривать установку лотков и трапов.

17.20. Производственные сточные воды, а также дождевые стоки, загрязненные жидким топливом, перед выпуском в сеть дождевой канализации следует очищать до допустимых концентраций.

Расчетную концентрацию жидкого топлива в дождевых сточных водах следует принимать в соответствии с данными обследования аналогичных установок.

17.21. При расчете сооружений для очистки дождевых сточных вод, поступающих от складов жидкого топлива, количество дождевых вод следует принимать исходя из поступления их в течение 20 мин.

17.22.(К) Во встроенных и крышных котельных пол должен иметь гидроизоляцию, рассчитанную на высоту залива водой до 10 см; входные двери должны иметь пороги для предотвращения попадания воды за пределы котельной при аварии трубопроводов и устройства для удаления ее в канализацию.

Солесодержащие стоки после механической очистки поступают на установку реагентной флотации. В качестве флотоагента применяется раствор едкого натра. При этом из стоков удаляются нефтепродукты и соли жесткости. Пройдя флотацию стоки поступают в емкость Е-8, откуда направляются в теплообменники Т-16 Т - П Т-12, где подогреваются за счет тепла конденсации паров и охлаждения дистиллята.

Схема гидрирования ацетофе-ноновой фракции.

Солесодержащие стоки после механической очистки поступают на установку реагентной флотации. В качестве флотоагента применяется раствор едкого натра. При этом из стоков удаляются нефтепродукты и соли жесткости. Пройдя флотацию стоки поступают в емкость Е-8, откуда направляются в теплообменники T-I6 T-II T-I2, где подогреваются за счет тепла конденсации паров и охлаждения дистиллята.

Особое место занимает ликвидация солесодержащих стоков НПЗ, к которым относятся: сток ЭЛОУ, продувочные воды систем водоснабжения, продувка котлов утилизаторов и др. Стоки ЭЛОУ образуются за счет смешения пластовой и оборотное воды, подаваемой на прошвку нефти. Продувочные воды системы водоснабжения представлены главным образом сульфатами и карбонатами. Совместное обеоооливание srak стоков резко осложняет проблему выделения солей для последующе - го использования. При раздельном обессоливают из стоков можно выделить хлорид натрия (сток ЭЛОУ), сульфат натрия (оборотаая вода), окись магния и кальция.

Основные хлориды алюминия опробованы для до-очистки солесодержащих стоков электрообессоливающих установок, поступающих на УТОС, а также для очистки от нефтепродуктов высококонцентрированных растворов (рапы), получаемых после УТОС.

Очистка твердых солевых отходов или солесодержащих стоков может быть осуществлена различными физико-химическими или термическими методами. Выбор рационального метода очистки зависит от химического состава, концентрации и свойств примесей.

В водных образцах одинаковым числом видов (по 19) были представлены Cyanophyta и Bacillariophyta. Наиболее массово развивались диа-томеи в пруде-усреднителе, где происходит отстой солесодержащих стоков. Флористический состав водных водорослей был сходен у проб, отобранных на разных стадиях механической очистки промстоков. С перекачкой промстоков с одного на другой этап очистки переходят и компоненты альгосообщества.

Применение анионитов в солевой форме имеет, кроме указанного, еще ряд преимуществ: повышение емкости в 1.5 - 2 раза (рис. 2), более легкая регенерируемость. На практике для перевода анионита в солевую форму могут быть использованы какие-либо кислые солесодержащие стоки.

Производственно-ливневые стоки завода, ремонтно-механиче-ской базы, ТЭЦ, промывочно-пропарочной базы и других объектов подвергаются механической, а затем биологической очистке и в полном объеме возвращаются в систему оборотного водоснабжения. Сернисто-щелочные стоки от защелачивания авиакеросина, предварительно очищенные на сооружениях карбонизации от сероводорода, а также солесодержащие стоки ЭЛОУ, сырьевых резервуаров, товарно-сырьевой базы подвергаются выпариванию. Конденсат, получаемый в результате выпарки стоков, направляется в систему оборотного водоснабжения. Бытовые сточные воды завода, ремонтно-механической базы, ТЭЦ направляются в городскую канализацию.

Биологические очистные сооружения были перегружены. В них, кроме промышленных стоков НПЗ, сбрасывались сточные воды завода СК и городские. Солесодержащих стоков с ЭЛОУ на БОС направлялось примерно 20 тыс. М3 / сут.

В целом экологически безопасная система водопотребления и водоотведения химических заводов должна включать систему комплексной водоподготовки и комплексной очистки водостоков, состоящую из химической и биохимической - стадий очистки. Новым элементом технологии очистки является адсорбция активированным углем, которая может применяться самостоятельно или же совместно с флотацией и биохимическим окислением. Химические и нефтехимические предприятия сбрасывают сейчас большое количество солесодержащих стоков. Для заводов, находящихся в континентальных районах, для уменьшения сброса солей в водоемы может быть применена практика термического обезвреживания, опробованная на ряде нефтехимических предприятий СССР. Комплекс перечисленных мер позволяет осуществить систему работы химических предприятий без сброса стоков и потребления подпиточной воды. Естественно, что осуществление подобных крупных задач требует значительных капитальных вложений.

В зависимости от качества исходной нефти, глубины ее переработки, применяемых катализаторов, а также номенклатуры получаемых товарных продуктов нефтеперерабатывающие заводы подразделяются на несколько групп. На заводах топливного профиля предусматривается выпуск автомобильных бензинов, авиационных керосинов, мазута, битумов, дизельного топлива, в отдельных случаях парафина, серы, иногда ароматических углеводородов. Неблагоприятная экологическая обстановка и все более ужесточающиеся требования к выбросам в атмосферу и к качеству сточных вод, сбрасываемых в водоемы, приводит к необходимости дальнейшею совершенствования систем водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод. Особенно остро стоит вопрос совершенствования и реконструкции очистных сооружений на заводах, где сооружения эксплуатируются не один десяток лет и не только морально, но и физически устарели. Реконструкция предназначена для замены сооружений и оборудования, совершенствования технологии очистки и повышения ее эффективности, улучшения экологической обстановки. В настоящее время сточные воды на заводе отводятся по двум системам канализации. Эти стоки проходят схему очистки, включающую нефтеловушки, радиальные отстойники, напорную флотацию, комплекс сооружений биологической очистки, после которой используются для пополнения систем оборотного водоснабжения. Во II систему канализации по напорному коллектору сбрасываются солесодержащие стоки от подготовки нефти, технологические конденсаты установок и от производства серы. Эти сточные воды направляются на нефтеловушку, туда же поступают стоки с повышенной загрязненностью от подрезки резервуаров.

Страницы: 1

В настоящее время на всех тепловых электростанциях и котельных сбрасывается в водоемы значительное количество дренажных вод. Количество этих вод достигает 10% от количества воды, подготавливаемой для нужд ТЭС.

По происхождению стоки ТЭС и котельных делятся на четыре категории: стоки из технологических циклов; стоки ХВО при подготовке воды на восполнение потерь; ливневые и паводковые стоки; хозяйственно-бытовые стоки. Стоки из технологических циклов существующих ТЭС и котельных исторически сложились по следующим причинам:

1. Действовавшие в то время «Нормы проектирования» предусматривали понятие «условно чистые стоки», что позволяло проектировщикам с «чистой совестью» проектировать сброс в водоемы следующих стоков: непрерывной и периодической продувки котлов, испарителей; ливневых и паводковых стоков; разовых неорганизованных протечек от оборудования и трубопроводов; охлаждения подшипников основных и вспомогательных механизмов; продувки системы охлаждения в градирнях; опорожнения оборудования, баков, трубопроводов; сальниковых протечек, вращающихся механизмов. В эти стоки организованно ничего не подмешивалось, но при малейших отклонениях в работе оборудования качество этих вод обязательно ухудшается.

2. Ошибочно считалось, что можно построить всемогущие очистные сооружения, которые обеспечат должное качество сбрасываемых вод или возврат их в цикл. Поэтому часть производственных стоков сбрасывалось в канализацию. Это были нейтрализованные воды кислотных очисток оборудования и сбросы после гидроуборки помещений и оборудования основных производственных цехов. Другая часть, замасленные стоки из разных схем, направлялась в общестанционную нефтеловушку для очистки от примесей мазута и масла. Туда направляли отмывочные воды фильтров очистки замасленного конденсата, возможные протечки мазута, масла от технологического оборудования, пропарку перед ремонтом мазутопроводов, маслопроводов, воды обмывки наружных поверхностей нагрева перед ремонтами.

При этом потоки с разными концентрациями нефтепродуктов (1-50)% вначале смешивались с получением смеси концентрацией до 5%, затем технология очистки снова требовала концентрирования, чтобы эффективнее отделить мазут и масло.

После очистных сооружений разного назначения сбросы смешиваются с «условно чистыми» - и на сбросе в водоем получается (в среднем по больнице) не страшно. Но когда знаешь, что все полученные за год станцией реагенты (соль, щелочь, кислота, известь и т.д.) в конечном счете, в растворенном виде сброшены в водоемы, становится понятно, как мы обманываем самих себя.

В 80-х годах пришло осознание абсурдности таких решений, и появились сложности согласования с инспектирующими органами по охране природы.

Проектные организации совместно с дирекциями строящихся ТЭЦ были вынуждены разрабатывать нетрадиционные решения по сокращению влияния сбросов от ТЭЦ и котельных.

При таком содружестве на многих проектируемых и строящихся объектах в то время были выработаны решения, которые укладываются в следующие концепции :

Каждый сброс должен очищаться и возвращаться в ту же схему и с тем же качеством, из которой он образовался;

Восстановление качества стоков или их исключение должно осуществляться с помощью термических технологий;

Надо применять технологии, исключающие возможность смешения или перетока разных сред, если появляется брешь в разделяющих поверхностях;

Стоки каждой функциональной схемы должны очищаться и возвращаться в цикл персоналом, обслуживающим эту схему.

С этими положениями оказалось, что практически все стоки можно исключить. Ниже приводятся основные решения (фактически их значительно больше), которые позволяют обеспечить существенное снижение объемов сточных вод энергетического производства:

1. Испарители для непрерывной и периодической продувки;

2. Сбор химически очищенной или обессоленной воды пробоотборников, протечек сальников;

3. Отпуск пара производственным потребителям через паропреобразователи;

4. Использование для мазутного хозяйства вторичного пара после индивидуальных паропреобразователей, либо установка подогревателей с двойными поверхностями нагрева;

5. Разделение схемы охлаждения конденсаторов и охлаждения механизмов на гидравлически независимые схемы, что позволяет исключить возможность попадания в систему охлаждения конденсаторов любых примесей. То есть в продувке системы будут только естественные соли в концентрированном виде, которые в водоем можно сбрасывать рассеянным выпуском;

6. Переход от химических методов очистки подпиточной воды теплосети на коррекционную обработку подпиточной воды с ингиби-торами (ИОМС, ОДФ и др.). Для этого иногда требуется устройство второго контура циркуляции для водогрейных котлов;

7. Реконструкция или замена атмосферных деаэраторов подпиточной воды на деаэраторы двойного действия (ДНД);

8. Замена сальниковых уплотнений на торцевые;

9. Установка разделительных перегородок между подшипниками и сальниками;

10. Замкнутая схема кислотной про-мывки с нейтрализацией, отстоем и сохранением до очередных промывок. Альтернативной заменой является парокислородная очистка котлов и гидромеханическая промывка конденсаторов и подогревателей;

11. Разделение контуров пробоотборных точек;

12. Сбор ливневых и паводковых вод для последующего использования;

13. Устройство оборотных схем гидроуборки;

14. Сжигание концентрированных мазутных и масляных стоков в топках котлов;

15. Организация сухого складирования золы.

Организация работы и ответственность по очистке и возврату стоков в соответствующие схемы персоналом, оперативно управляющим этими схемами, побуждает персонал исключать необоснованное количество сбросов. Тем самым количество стоков и конечное качество теплоносителя контролируется одним персоналом.

Самым сложным оказался вопрос психологической перестройки персонала основных цехов. Часто можно слышать, что не его дело заниматься очисткой сбросов от турбин и котлов. Парадокс: испарители, деаэраторы, БОУ эксплуатируют одни, а за качество воды отвечают другие. В то же время результаты плохого качества воды (свищи, отложения, пережоги) «разгребают» те же технологи.

Неся ответственность за конечное качество теплоносителя в той или иной схеме, регенерация стоков переходит в разряд основных обязанностей. Тем более это осуществляется термическим способом, что ближе персоналу основных цехов, чем ХВО (химическая водоочистка). Если осознать и принять это, то все остальное - дело техники.

Стоки при подготовке воды на их восполнение в ХВО

При выполнении мероприятий по возврату сбросов во всех функциональных схемах и в каждом цехе, необходимости в постоянно действующей общей ХВО для восполнения потерь теоретически нет. Для непредвиденных ситуаций могут предусматриваться «фильтры обратного осмоса» ограниченной производительности. Соответственно сбросы этой категории должны утилизироваться термическим способом.

В случае деаэрации подпиточной воды для открытого горячего водоразбора в ДНД даже для аварийного случая химическая водоочистка не потребуется. С одной тысячи тонн в час деаэрируемой воды в ДНД получается 50 тонн в час обессоленной.

Ливневые и паводковые воды

Появление этих вод носит периодический характер. Поэтому вопрос утилизации заключается в сборе и отстое этих вод. Затем они используются для поливов, обеспыливания топливоподач, подпитки оборотных схем охлаждения и в качестве исходной воды для подготовки восполнения утечек функциональных схем.

Производственно-хозяйственные стоки

Согласованные сбросы производственных стоков на хозфекальные очистные сооружения от минерализации не очищают, зато увеличивают диаметры систем канализации и производительность очистных сооружений. Минерализованные воды просто разбавляются и сбрасываются в водоемы. В целом экономически такой способ утилизации стоков менее выгоден, чем возврат их в цикл через локальную очистку.

Все сказанное выше на первый взгляд многим может показаться декларативным и неосуществимым. Но можно сравнить, как это мы привыкли делать, с зарубежными аналогами: там такой подход используется уже давно.

Автор этих строк непосредственно участвовал в разработке таких решений, многие из них осуществил на практике и готов подтвердить их реализацию примерами. Не будет лишним повторить, что решая экологические проблемы таким путем, мы одновременно повышаем надежность, качество и экономичность подготовки воды. В этом каждый может убедиться самостоятельно. При сравнении надо исходить из того, что решения всех вопросов должны быть комплексными.

Для реализации бессточных (малосточных) схем требуется только экологическая перезагрузка сознания обслуживающего персонала и проектировщиков.

Владимир Шлапаков , экс-директор невского филиала ОАО «ВНИПИэнергопром»

фото Олега Никитина

ДДН-1000/40 (Набережночелнинская ТЭЦ)

Евгений Спицын, Коммерческий директор ООО «ЭКОТЕХ»:

Считаю некорректной формулировку пункта 7 как «Реконструкция или замена атмосферных деаэраторов подпиточной воды на деаэраторы двойного действия (ДНД)». Дело в том, что в настоящее время разработана и защищена патентами РФ только одна технология двойного назначения, которая подразумевает деаэрирование большого объема (550-1000 т/ч) подпиточной воды теплосети и одновременную выработку обессоленной воды пригодной для питания котлов высокого давления в количестве до 30-60 т/ч в рамках одного аппарата. Данная технология и конструкция аппарата разработана Петиным Владимиром Сергеевичем и защищена патентами РФ. На основании лицензионного соглашения, на эксклюзивных правах принадлежит компании «ЭКОТЕХ» и называется Деаэратор Двойного Назначения (ДДН ЭКОТЕХ). Кроме того, деаэраторы двойного назначения ДДН ЭКОТЕХ внедрены на Набережночелнинской ТЭЦ компанией ЭКОТЕХ всего в двух экземплярах (опытный ДДН-800/30 и промышленный ДДН-1000/40).