Koupelna      13.08.2023

Využití ohřáté odpadní vody z tepelných elektráren. Odpadní voda z tepelných elektráren. Spotřeba vody v tepelných elektrárnách. Technologie praní a složení činidel

Přednáška 17

Analýza metod snižování a prevence znečištění povodí odpadními vodami z TPP

Odpadní vody z tepelných elektráren zahrnují: chladicí vodu (po ochlazení kondenzátorů turbín, olejových a vzduchových chladičů atd.); odpadní voda z hydraulických systémů odstraňování popela; odpadní vody z úpraven vod a úpraven kondenzátu; použité roztoky po chemickém čištění tepelných energetických zařízení a jejich konzervaci; vody kontaminované ropou; roztoky z mytí topných ploch kotlů na topný olej. Množství těchto odpadních vod a jejich složení je velmi rozdílné a závisí na výkonu tepelné elektrárny, druhu použitého paliva, zvoleném způsobu úpravy vody, systému odstraňování popela a dalších faktorech.

Ke snížení znečištění vodních ploch odpadními vodami z tepelných elektráren jsou možné dva způsoby:

1) hloubkové čištění všech odpadních vod na maximální přípustné koncentrace (spojené s vysokými náklady na výstavbu a provoz příslušných zařízení);

2) organizace systémů opětovného využití odpadních vod - cirkulační systémy, s vícenásobným využitím vody. Odpadá přitom čištění odpadních vod na MPC, stačí uvést jejich kvalitu na úroveň, kterou vyžaduje technologický proces, ve kterém budou znovu použity.

Druhá cesta vede k razantnímu snížení množství vody odebrané tepelnou elektrárnou a vytváří základ pro rozvoj bezodtokových systémů. Obecně platí, že implementace výše uvedených metod a prostředků čištění v kombinaci s racionálním využíváním vody na TPP z nich učiní bezodtokové.


Odpadní voda po chemickém mytí. Vzhledem k použití velkého množství různých technologií chemického čištění zařízení jsou odpadní vody vznikající při nich velmi různorodé svým chemickým složením a je velmi obtížné vyvinout standardní řešení pro jejich zpracování.

Závod Kotloochistka doporučuje shromažďovat vodu po chemických promýváních do nádrží, nejvhodnější je to na neutralizační jednotce mycí vody RVP, a pokud není k dispozici na speciálně postavené neutralizační jednotce, a neutralizovat je vápnem, separovat hydroxidy těžkých kovů na vakuový nebo komorový filtr a podrobit kal zahrabání.

Pokud byly pro mytí použity minerální kyseliny, pak lze zbývající vodu dodávat v malých dávkách do instalace solných odpadních vod pro chemickou úpravu vody; pokud byly použity organické kyseliny, musí být voda vypouštěna do bazénů pro skladování strusky nebo odpařována.

V posledních letech byly činěny pokusy opustit používání chemických činidel při čištění topných ploch nebo drasticky snížit jejich množství opuštěním organických kyselin. Paro-kyslíkové čištění vyvinuté VTI, MPEI, Mosenergo, GETs-25 Mosenergo umožňuje zcela eliminovat použití chemických činidel pro předstartovní čištění na jednotkách SKD a minerální kyseliny na bubnových kotlích používat pouze pro čištění ohřevu síta. povrchů (podle zjednodušené technologie následuje jejich pasivace párou a kyslíkem).

Zaolejovaná odpadní voda. Problém zabránění vypouštění zaolejovaných odpadních vod byl z velké části vyřešen. V současné době je nutné zlepšit stávající zařízení na čištění těchto vod, zejména přechod na používání malých lapačů olejů a plynů, polymerové filtry a také širší využití filtrů s aktivním uhlím. Dobrým sorbentem pro zařízení na čištění zaolejovaných odpadních vod je polokoks z Kansko-Achinského uhlí. Problematika průmyslové výroby polokoksu (včetně aktivovaného) však není dosud vyřešena, a to i přes četné laboratorní a průmyslové studie, které potvrdily jeho efektivitu a nutnost jeho využití v energetických podnicích.

Aby nedocházelo ke kontaminaci chladicí vody netěsnostmi olejových chladičů, je vhodné používat husté olejové chladiče nové generace MBR.

U tepelných elektráren, kde je topný olej hlavním nebo rezervním palivem, je nutné zajistit předčištění spodní vody v lapači ropy o kapacitě 10-20 muh v zařízení na topný olej.

Odkalená voda z hydraulických systémů odstraňování popela (GZU). Tyto vody obsahují sloučeniny fluoru, arsenu, vanadu a minerálních solí. Navzdory obsahu toxických složek zatím asi 50 elektráren pracuje s přímoproudými zásobníky plynu, z nichž je voda vypouštěna do vodních zdrojů. Nejprve je nutné převést všechny systémy skladování plynu do zpětného cyklu a dosáhnout maximálního snížení jejich odluhů.

Odpadní voda z úpraven vod. Důležitou roli při zlepšování čistoty prostředí tepelných elektráren hraje zlepšení schémat úpravy vody a zlepšení vstupně-chemického režimu.

Potřeba zabránit znečišťování přírodních vodních útvarů odpadními vodami z úpraven vod (ČOV) vedla k výrazné komplikaci jejich schémat, zvýšení kapitálových nákladů a provozních nákladů na úpravu a likvidaci mineralizovaných odpadních vod.

Přestože neutrální soli obsažené v odpadních vodách WLU nejsou toxické, jsou tyto odpadní vody hlavním předmětem ochrany životního prostředí. Nejjednodušším a nejlevnějším způsobem, jak je snížit, je zlepšit technologické zařízení, jeho provoz a opravy za účelem snížení ztrát vody a páry, u některých elektráren dosahují 10 % i více (u některých jsou reálné ztráty menší než 1,5 % bylo dosaženo).


Bezodvodnost VLU znamená dosažení takové kvality odpadních vod, která zajistí možnost jejich opětovného využití v cyklu TPP. Zároveň, pokud obsah solí ve vyčištěné odpadní vodě nepřekročí obsah soli ve zdrojové vodě, jsou povoleny kvalitativní změny ve vodě oproti zdrojové vodě (např. nahrazení hydrogenuhličitanového iontu chloridovým nebo síranovým iontem, popř. kationt vápníku nebo hořčíku s kationtem sodným atd.).

Bezodvodnost (nízký průtok) je zajištěna přeměnou rozpustných solí na nerozpustné přímo v rámci technologického cyklu nebo pomocí přídavných činidel. Bezodtokový TPP tedy není bezodpadový.

Při návrhu TLU je třeba dbát především na maximální možné snížení objemu odpadních vod jejich opětovným využitím jako kypřicí, regenerační a prací vody. Tím se sníží spotřeba vody pro WLU z externího zdroje a sníží se objem odpadních vod o 30-40%.

V elektrárnách spalujících pevná paliva se k přepravě popela a struskových odpadů obvykle používají mineralizované odpadní vody.

Slibné je zlepšení technologie iontové výměny pro snížení množství odpadních vod.

Perspektivní jsou kombinované metody odsolování, včetně membránových zařízení (reverzní osmóza, elektrodialýza) nebo bleskových odparek s dodatečným odsolováním vody na iontoměničových filtrech.

Tepelný způsob přípravy přídavné vody se od chemického odsolování liší tím, že je méně citlivý na zvýšenou mineralizaci a obsah organických polutantů ve zdrojové vodě. Množství odpadních vod za výparníky lze snížit na 5 - 10 % původní a jejich salinitu zvýšit na 100 g/l i více. Tyto instalace však vyžadují dodatečnou redundanci kvůli jejich nižší manévrovatelnosti, a to určuje vysokou spotřebu kovu v systému jako celku.

Použití bleskových výparníků umožňuje využít k jejich doplňování vodu, která prošla zjednodušenou předúpravou.

Při přechodu na membránové nebo termální metody přípravy demineralizované vody bude množství solí odebraných z přírodní nádrže odpovídat vypouštěnému množství, ale s vyšší koncentrací. V rámci rozptylové zóny ve vodním útvaru však tato změna nebude mít prakticky žádný vliv na jeho celkový obsah soli.

Pro stávající cirkulační chladicí systémy s poměry odpařování 1,5-2,0 byla vyvinuta a široce implementována účinná technologie stabilizace uhličitanu vápenatého, která v mnoha případech umožňuje snížit proplachování systému bez velkých kapitálových výdajů. Technologie úpravy vody byla také vyvinuta pro systémy s vysokou rychlostí odpařování (více než 10,0) a minimálním odkalováním. Pro řadu TPP v oblasti jezera Bajkal jsou navrhovány systémy s minimálním odkalováním vody. Způsoby úpravy vody v chladicích systémech jsou vyvíjeny s přihlédnutím k přívodu různých toků odpadních vod do nich.

Chladicí věže musí být navrženy s minimálním strháváním kapek, odkalováním blízkým jednotce a odváděním maximálního množství tepla, což umožňuje mít malý chladicí rybník. Odkalená voda z chladicích věží je vypouštěna do chladicího rybníka a z něj jsou chladicí věže napájeny. Jezírko lze využívat současně pro chov a výkrm ryb. Samozřejmě je třeba přijmout opatření, která zabrání jeho znečištění ropnými produkty. Mírně zvýšená teplota vody v rybníku přispěje ke zvýšení produktivity rybářství a jeho velká skladovací kapacita umožní vyloučit prudké, pro chov ryb nepříznivé výkyvy teploty vody při změnách provozního režimu elektrárny. rostlina. K zamezení zarůstání jezírka je nutné sekat porost, chovat býložravé ryby atp.

Odtoky soli do takového jezírka jsou nepřijatelné. Aby nedocházelo k nebezpečné koncentraci solí v jezírku, je nutné zajistit částečnou výměnu vody v období povodní, kdy je salinita povrchového odtoku zanedbatelná. V jezírku pak dojde ke koncentraci nezavlečených, ale vlastních solí vodního zdroje, zvěř a flora budou poškozeny minimálně.

S poklesem pravidelných odkalů chladicích věží je třeba vzít v úvahu možnost koncentrace nečistot v cirkulující vodě a nutnost stabilizovat kvalitu vody z hlediska vápníku, aby se zabránilo tvorbě vodního kamene. V tomto případě jsou soli ze systému odstraněny strháváním kapiček a rozptýleny po území obklopujícím TPP. Zabránit výrazné koncentraci nečistot v chladicí věži je možné odběrem vody z cirkulačního systému pro chemickou úpravu vody tepelných elektráren. Zároveň se však množství solí ke zpracování a likvidaci při chemické úpravě vody zvyšuje minimálně 2x.

Vzhledem k tomu, že strhávání kapiček z moderních chladicích věží je malé a činí asi 0,05 % celkového průtoku, může skutečná koncentrace solí v nich zvýšit obsah solí o faktor 20, tj. na úroveň nebezpečnou pro materiály chladicích věží, cirkulaci. potrubí a kondenzátorové trubky.

Vypouštění odkalovací vody z chladicích věží do chladicího rybníka umožní provoz bez koncentrace soli. Současně lze v případě potřeby použít membránové nebo odpařovací jednotky pro snížení salinity odkalovací vody z chladicích věží na úroveň charakteristickou pro zdrojovou vodu. I když jsou v současnosti drahé a zahrnují likvidaci solí, je vývoj takového způsobu úpravy oprávněný vzhledem k hrozícímu zavedení vysokých poplatků za vodu. Tyto jednotky mohou být současně součástí systémů úpravy vody pro doplňování ztrát páry a vody v TPP a tepelných sítích.

Odsolování doplňovací vody chladicích věží, když není možné vytvořit chladicí nádrž, bude vyžadovat velké dodatečné investiční a provozní náklady. Nouzovou variantou může být použití „suchých“ vzduchových chladicích věží Heller, pouze je třeba vzít v úvahu, že snižují účinnost tepelných elektráren o 7–8 %.

Povrchová kanalizace. Tyto odpadní vody obsahují zpravidla nerozpuštěné látky a v závislosti na kultuře provozu zařízení a údržbě území TPP mohou být kontaminovány minerálními solemi a ropnými produkty. Schémata pro sběr, úpravu a využití povrchového odtoku prakticky neexistují.

V průmyslovém měřítku může využití povrchových odpadních vod v technologickém cyklu elektráren ušetřit desítky milionů m3 sladké vody ročně. K tomu je při navrhování TPP nutné zajistit nádrže pro příjem dešťové a roztavené vody, čistící zařízení pro jejich čištění od ropných produktů a nerozpuštěných látek.

Častou nevýhodou vodního hospodářství TPP je nehospodárné využívání sladké vody. Dosud nebyly navrženy samostatné kanalizační systémy pro čisté a kontaminované odpadní vody. Integrovaná kanalizace vede k tomu, že se zvyšuje celkové množství odpadních vod a snižuje se koncentrace znečišťujících látek, což komplikuje čištění. Zaolejovaná odpadní voda z čistíren ropy se často nerecykluje. Voda používaná k chlazení odběrných zařízení, válců kompresorů a dalších zařízení je obvykle vypouštěna do běžného toku odpadních vod, i když není kontaminována. Podle průzkumů u každého zařízení o výkonu 400 až 1500 MW zvyšuje nehospodárné nakládání s vodou množství odpadních vod o 1 mil. m3 ročně.

Na TPP je vhodné vybudovat rezervní nádrže pro zachycování čistých průtoků odpadních vod (nebo odpadních vod po čištění), které by zajistily stabilní opětovné využití odpadních vod a provozní podmínky pro zařízení, jako je úprava vody, nezávislá na kolísání průtoků odpadních vod.

Elektrárny musí být vybaveny zařízeními pro sledování spotřeby vody v různých vodohospodářských systémech.

Znečištěné odpadní vody z tepelných elektráren a jejich úpraven vody se skládají z toků různého množství a kvality. Patří mezi ně (v sestupném pořadí čísel):

a) odpadní vody z cirkulačních i přímoproudých (otevřených) systémů na odstraňování hydropopelu a strusky (GZU) elektráren na pevná paliva;

b) odkalované vody z cirkulačních systémů zásobování TPP trvale vypouštěné;

c) pravidelně vypouštěné odpadní vody z úpraven vod (ČOV) a úpraven kondenzátu (CCU), včetně: sladkých, kalových, slaných, kyselých, zásaditých, olejových a zaolejovaných vod hlavní budovy, topných olejů a transformátorových zařízení TPP ;

d) odkalená voda z parních kotlů, výparníků a konvertorů páry, neustále odváděná;

e) stékání mastného a bahnitého sněhu a deště z území TPP;

f) mycí voda z RAH a topných ploch kotlů (odtoky z RAH kotlů na topný olej jsou vypouštěny 1-2x měsíčně nebo méně, z jiných povrchů a při spalování pevných paliv - častěji);

g) olejové, znečištěné vnější kondenzáty, vhodné po jejich vyčištění pro napájení parních kotlů-výparníků;

h) odpadní, použité, koncentrované, kyselé a alkalické čisticí roztoky a mycí vody po chemickém mytí a konzervaci parních kotlů, kondenzátorů, ohřívačů a dalších zařízení (vypouštěné několikrát ročně, zpravidla v létě);

i) voda po vodním čištění skladů paliv a jiných prostor tepelných elektráren (vypouští se obvykle 1x denně za směnu, častěji během dne).

Vztah sladké a odpadní vody z tepelných elektráren

TPP by měla mít jednotný vodovodní a kanalizační systém, ve kterém by odpadní voda stejného typu, přímo nebo po určité úpravě, mohla být zdrojem pro další spotřebitele stejné TPP (nebo externí). Zdrojem mohou být např. odpadní vody z přímoproudých vodovodních systémů za kondenzátory, dále odkalená voda z cirkulačních systémů s malým (1,3-1,5násobným) výparem, jakož i odpadní voda z tepelné elektrárny kontaminovaná ropou. voda z WLU, stejně jako poslední dávky promývací vody odsolovacích filtrů.

Veškerou odpadní vodu vracenou do „hlavy“ procesu by nemělo být nutné při předúpravě upravovat činidly, ale pokud je nutné čistit vápnem, sodou a koagulantem, měly by být smíchány (zprůměrovány) ve sběrné nádrži . Kapacita této nádrže by měla být navržena tak, aby zachytila ​​50 % veškeré odpadní vody z WLU za den, včetně 30 % odpadní vody z iontoměniče. Je nežádoucí míchat průhlednou měkkou a kalovou odpadní vodu. Je třeba vzít v úvahu, že minimálně 50 % všech odpadních vod z VLU, včetně všech odpadních vod ze všech typů předčištění, včetně odpadních vod po uvolnění iontoměničových filtrů čerstvou vodou, poslední části promývací vody z iontové výměny filtry odsolovacích zařízení, stejně jako voda vypouštěná při vyprazdňování čističek a iontoměničových filtrů, mají salinitu, tvrdost, alkalitu a další ukazatele stejné nebo dokonce lepší než předčištěná a ještě více zdrojová voda, a proto mohou být vrácena do „hlavy“ procesu, do čiřičů nebo ještě lépe bez dalšího zpracování činidly na čiření, H- nebo Na-katexových filtrech.

Kromě jednotného společného kanalizačního systému pro všechny typy sladkých vod WLU by měly existovat samostatné vypouštěcí kanály pro slané a kyselé vody (v cyklu by měly být plně využívány alkalické, včetně neutralizace). Tyto vody musí být shromažďovány ve speciálních nádržích-jímkách.

S ohledem na periodický provoz zemních jímek (zejména v létě) pro mycí roztoky a mycí vody kotlů po chemických proplachech, po zařízeních pro neutralizaci těchto vod a mycích vod RAH, by mělo být možné zásobovat tato zařízení různými vypouštěnými kyselé, alkalické a slané vody WLU pro společnou nebo alternativní neutralizaci, sedimentaci, oxidaci a přenos do systému GZU nebo jiným spotřebitelům. Po přijetí oxidu vanadičného z pracích vod RWP se tyto vody před separací vanadu nemíchají s jinými. V tomto případě musí být neutralizovaná instalace nebo alespoň její čerpadla a armatury umístěny v izolované místnosti.

Slaná voda po Na-kationitových filtrech se dělí podle kvality na tři části a používá se různým způsobem.

Koncentrovaný roztok vyčerpané soli obsahující 60-80% odstraněné tvrdosti s 50-100% přebytkem soli a ve výši 20-30% celkového objemu slané vody by měl být odeslán do systému GZU nebo ke změkčení s návratem do ČOV, nebo k odpaření k získání pevných solí Ca, Mg, Na, CI, S0 4 nebo do hliněných jímek, odkud je po smíchání s ostatními odpadními vodami, naředění a společné neutralizaci odveden do kanalizace, pro potřeby tepelných elektráren nebo externích spotřebitelů. Druhá část vyčerpaného roztoku, obsahující 20-30% celkové tvrdosti, která má být odstraněna s 200-1000% přebytkem soli, by měla být shromážděna v nádrži pro opětovné použití. Třetí a poslední část, mycí voda, se shromažďuje v jiné nádrži pro použití při kypření, pokud ji ještě nelze poslat do "hlavy" procesu nebo pro první fázi mytí.

Koncentrované slané vody za Na-katexovými filtry a neutralizované vody H-katexových a aniontových filtrů (první dávky) mohou být dodávány do systémů GZU pro dopravu popela a strusky. Akumulace HZU Ca(OH) 2, CaS0 4 ve vodě vede k nasycení a přesycení vody těmito sloučeninami, které se uvolňují v pevné formě na stěny potrubí a zařízení. Oleje a ropné produkty z odpadních vod, které v nich zůstávají po lapačích ropy, jsou sorbovány popelem a struskou, když jsou vypouštěny do systému skladování plynu. Při vysokém obsahu ropných produktů však nemusí být zcela sorbovány a mohou se nacházet na skládkách popela ve formě plovoucích filmů. Pro zamezení jejich vnikání vypouštěné vody do veřejných vodních ploch na skládkách popílku jsou pro zadržování plovoucích ropných produktů konstruovány přijímací studny pro odpadní vody s vraty („vany“).

Měkká alkalická, někdy horká odkalovací voda parních kotlů, výparníků, parních konvertorů po využití jejich páry a tepla, stejně jako měkká alkalická promývací voda aniontových výměnných filtrů může sloužit jako napájecí voda pro méně náročné parní kotle a také (v absence výměníků tepla s mosaznými trubkami v otopné soustavě) doplňovací voda uzavřených otopných soustav. Pokud obsahují fosforečnany Na 3 P0 4 v množství větším než 50 % celkového obsahu solí, lze je použít ke stabilizační úpravě recyklované vody i k rozpouštění soli za účelem změkčení jejího roztoku obsaženými alkáliemi a fosforečnany. v odkalené vodě.

Při volbě způsobu úpravy slaných, kyselých nebo alkalických vod po regeneraci iontoměničových filtrů je třeba vzít v úvahu prudké kolísání koncentrací rozpustných látek v těchto vodách: maximální koncentrace v prvních 10-20 % celkového objemu vypouštěné vody (skutečně používané roztoky) a minimální koncentrace v posledních 60-80 % (mycí voda). Stejné kolísání koncentrace je také pozorováno v odpadních roztocích a pracích vodách po chemickém mytí parních a horkovodních kotlů a dalších zařízení.

Zatímco mycí vody s nízkou koncentrací rozpustných látek lze poměrně snadno neutralizovat (vzájemně), oxidovat a obecně čistit od odstraněných nečistot, čištění velkého objemu koncentrovanější směsi odpadních roztoků a mycí vody vyžaduje velké objemy zařízení, významné mzdové náklady, finanční prostředky a čas.

Odpadní alkalické roztoky a promývací voda po regeneraci aniontových výměnných filtrů (kromě první části roztoku po filtrech 1. stupně) musí být znovu použity uvnitř WLU. První část je zaměřena na neutralizaci kyselých odpadních vod TLU a TPP.

Bezodtokové schéma TPP

Na Obr. 13.18 je jako příklad znázorněno schéma bezodtokového zásobování vodou uhelné tepelné elektrárny. Popel a struska z kotlů jsou přiváděny na skládku popela 1. Vyčištěná voda 2 ze skládky popela se vrací zpět do kotlů. V případě potřeby se část této vody upraví na místní úpravně 3. Vzniklý tuhý odpad 4 se přivádí na skládku 1 popela. Částečně vysušený popel a struska se likvidují. Je také možné suché odstraňování strusky, což zjednodušuje likvidaci popela a strusky.

Spaliny z 5 kotlů jsou čištěny v jednotce odsíření plynu 6. Vzniklé odpadní vody jsou čištěny technologií pomocí činidel (vápno, polyelektrolyty). Vyčištěná voda se vrací do systému čištění plynu a vzniklý sádrový kal se odvádí ke zpracování.

Odpadní voda 7 vznikající při chemickém mytí, konzervaci zařízení a mytí konvekčních topných ploch kotlů je přiváděna do příslušných čistíren 8, kde je zpracována pomocí činidel podle jedné z dříve popsaných technologií. Hlavní část vyčištěné vody 9 se znovu použije. Kal 10 obsahující vanad se odebírá k recyklaci. Sedimenty 11 vzniklé při čištění odpadních vod jsou spolu s částí vody přiváděny na skládku popela 1 nebo skladovány ve speciálních kalových jímkách. Přitom, jak ukázaly zkušenosti z provozu Saranské CHPP-2, při napájení kotlů destilátem MIU není prakticky potřeba provozní čištění kotlů. V důsledku toho budou odpadní vody tohoto typu prakticky chybět nebo jejich množství bude zanedbatelné. Obdobně se likviduje voda z konzervace zařízení, případně se používají konzervační metody, které nejsou doprovázeny tvorbou odpadních vod. Některé z těchto odpadních vod mohou být po neutralizaci rovnoměrně dodávány do TLU k čištění spolu s odkalovacími vodami 12 COO (cirkulační chladicí systémy).

Zdrojová voda je buď přímo nebo po příslušné úpravě na VLU přiváděna do ČOV. Potřeba úpravy a její typ závisí na konkrétních provozních podmínkách tepelné elektrárny, včetně složení zdrojové vody, požadovaného stupně jejího odpařování v COO, typu chladicích věží atd. Za účelem snížení vody ztráty v COO, lze chladicí věže vybavit eliminátory kapek nebo lze použít polosuché nebo suché chladicí věže. Pomocné zařízení 13, jehož chlazení může způsobit kontaminaci cirkulující vody ropnými produkty a oleji, je odděleno do samostatného systému. Voda tohoto systému je podrobena lokálnímu čištění od ropných produktů a oleje v bloku 14 a je ochlazována ve výměnících tepla 15 vodou 16 z hlavního COO okruhu pro chlazení turbínových kondenzátorů. Část této vody 17 se používá k doplnění ztrát v chladicím okruhu pomocných zařízení 13. Ropa a ropné produkty 18 oddělené v uzlu 14 jsou přiváděny do kotlů ke spalování.

Část vody 12, ohřátá v tepelných výměnících 15, se posílá do TLU a její přebytek 19 - pro chlazení v chladicích věžích.

Blow water 12 COO se na WLU zpracovává technologií pomocí činidel. Část změkčené vody 20 se přivádí do uzavřeného topného systému před ohřívače 21 síťové vody. V případě potřeby lze část změkčené vody vrátit COO. Požadované množství změkčené vody 22 se posílá do MIU. Jsou zde dodávány i proplachy kotlů 23 a kondenzát 24 z hospodářství topného oleje přímo nebo po čištění v bloku 25. Ropné produkty 18 oddělené od kondenzátu jsou spalovány v kotlích.

Pára 26 prvního stupně MIU je dodávána do výroby a do zařízení na topný olej a výsledný destilát 27 je přiváděn do kotlů. Kondenzát z výroby a kondenzát ze síťových ohřívačů 21 jsou zde rovněž přiváděny po zpracování v úpravně kondenzátu (KO). V TLU jsou využívány odpadní vody z 28 KO a blokové odsolovací stanice BOU. Pro přípravu regeneračního roztoku dle výše popsané technologie je zde dodávána i proplachovací voda 29 MIU.

Dešťový odtok z území TPP je shromažďován v akumulační nádrži srážkové vody 30 a po lokálním čištění v uzlu 31 je také přiváděn na ČOV nebo VLU. Olej a ropné produkty 18 izolované z vody se spalují v kotlích. Podzemní voda může být také dodávána do WSS bez příslušné úpravy nebo po ní.

Při práci podle popsané technologie bude ve značném množství vznikat vápenný a sádrový kal.

Existují dva slibné směry pro vytvoření bezodtokových TPP:

Vývoj a implementace hospodárných a ekologicky dokonalých inovativních technologií pro přípravu doplňovací vody parogenerátorů a doplňovací vody otopné soustavy;

Vývoj a implementace inovativních nanotechnologií pro co nejúplnější zpracování a likvidaci vzniklých odpadních vod s příjmem a opětovným využitím výchozích chemických činidel v rostlinném cyklu.

Obrázek 13. Schéma TPP s vysokou environmentální výkonností

V zahraničí (zejména v USA), vzhledem k tomu, že povolení k provozu elektrárny je často vydáváno za podmínky úplného nulového odvodnění, jsou schémata úpravy vody a čištění odpadních vod propojena a představují kombinaci membránových metod, iontoměničů a term. odsolování. Například technologie úpravy vody v elektrárně North Lake Power Plant (Texas, USA) zahrnuje dva paralelní systémy: koagulaci se síranem železnatým, vícevrstvá filtrace, dále reverzní osmóza, dvojitá iontová výměna, iontová výměna se smíšeným ložem nebo elektrodialýza, dvojitá iontová výměna iontová výměna ve smíšené vrstvě.

Úprava vody na Bridwood Nuclear Station (Illinois, USA) je koagulace za přítomnosti chloračního činidla, vápenného mléka a flokulantu, filtrace na pískových nebo aktivních uhlíkových filtrech, ultrafiltrace, elektrodialýza, reverzní osmóza, katexová vrstva, aniontoměničová vrstva , smíšená vrstva.

Analýza realizovaných technologií pro zpracování vysoce mineralizovaných odpadních vod v domácích elektrárnách naznačuje, že úplné využití je možné pouze odpařováním v různých typech odpařovacích stanic. Současně se jako produkty vhodné k dalšímu prodeji získávají kaly z čističky (hlavně uhličitan vápenatý), kaly na bázi sádry (hlavně dihydrát síranu vápenatého), chlorid sodný, síran sodný.

Komplexním zpracováním vysoce mineralizované odpadní vody z komplexu tepelného odsolování byl vytvořen uzavřený cyklus spotřeby vody na kazaňské CHPP-3 za účelem získání regeneračního roztoku a sádry ve formě komerčního produktu. Při provozu podle tohoto schématu vzniká přebytečné množství odkalovací vody z výparníku v množství asi 1 m³/h. Proplach je koncentrovaný roztok obsahující hlavně sodné kationty a síranové ionty.

Obrázek 14. Technologie zpracování odpadních vod z komplexu tepelného odsolování Kazaňské CHPP-3.

1, 4 - čiřidla; 2, 5 - nádrže na čištěnou vodu; 3, 6 - mechanické filtry; 7 - sodno-kationitové filtry; 8 - nádrž, chemicky čištěná voda; 9 - chemicky čištěná voda pro napájení topného systému; 10 – nádrž koncentrátu odparky; 11 - nádrž reaktoru; 12, 13 - nádrže pro různé účely; 14 - nádrž vyčištěného roztoku pro regeneraci (po okyselení a filtraci) sodíko-katexových filtrů; 15 - krystalizátor; 16 - krystalizátor-neutralizátor; 17 - termochemický změkčovač; 19 - bunkr; 20 - jáma; 21 - nadměrné propláchnutí výparníku; 22 - filtr s aktivním uhlím; 23 - elektromembránová instalace (EMU).

Inovativní nanotechnologie byla vyvinuta pro zpracování přebytečné odkalovací vody komplexu tepelného odsolování založeného na elektromembránové jednotce za účelem výroby alkalické a změkčené vody. Podstata elektromembránové metody spočívá v přímém přenosu disociovaných iontů (solí rozpuštěných ve vodě) pod vlivem elektrického pole přes selektivně propustné iontoměničové membrány.

Domů > Přednášky

Národní výzkum

Tomská polytechnická univerzita

Katedra teoretické a

průmyslové tepelné inženýrství

Přednášky kurzu:

„Environmentální technologie v průmyslu

tepelná energetika"

Vývojář: Ph.D., Razva A.S.

Odpadní vody z tepelných elektráren a jejich čištění

1. Klasifikace odpadních vod z tepelných elektráren

Provoz tepelných elektráren je spojen s využíváním velkého množství vody. Hlavní část vody (více než 90 %) je spotřebována v chladicích systémech různých zařízení: turbínových kondenzátorů, olejových a vzduchových chladičů, pohyblivých mechanismů atd. Odpadní voda je jakýkoli vodní proud odváděný z cyklu elektrárny. Odpadní nebo odpadní voda kromě vody z chladicích systémů zahrnuje: odpadní vody z hydraulických systémů zpětného získávání popela (GZU), použité roztoky po chemickém mytí tepelného energetického zařízení nebo jeho konzervaci: regenerační a kalové vody z úpravy vody (úpravy vody) závody: olejové odpady, roztoky a suspenze, vznikající při mytí vnějších topných ploch, zejména ohřívače vzduchu a ekonomizéry vody kotlů spalujících sirný topný olej. Složení uvedených odpadních vod jsou různá a jsou dána typem tepelné elektrárny a hlavního zařízení, jejím výkonem, druhem paliva, složením zdrojové vody, způsobem úpravy vody v hlavní výrobě a samozřejmě úroveň provozu. Voda po ochlazení kondenzátorů turbín a chladičů vzduchu nese zpravidla pouze tzv. tepelné znečištění, protože jejich teplota je o 8 ... 10 С vyšší než teplota vody ve vodním zdroji. V některých případech mohou chladicí vody také vnášet cizí látky do přírodních vodních útvarů. Je to dáno tím, že součástí chladicího systému jsou i olejové chladiče, jejichž narušení hustoty může vést k průniku ropných produktů (olejů) do chladicí vody. Tepelné elektrárny na naftu produkují odpadní vodu obsahující topný olej. Oleje se také mohou dostat do odpadních vod z hlavní budovy, garáží, otevřených rozvaděčů, ropných farem. Množství vody v chladicích soustavách je dáno především množstvím odpadní páry vstupující do turbínových kondenzátorů. V důsledku toho je většina těchto vod v kondenzačních tepelných elektrárnách (CPP) a jaderných elektrárnách, kde množství vody (t/h) ochlazující kondenzátory turbíny lze zjistit ze vzorce Q = KW Kde W- výkon elektrárny, MW; NA-koeficient, pro TPP NA = 100...150: pro JE 150...200. V elektrárnách na tuhá paliva se odstraňování značného množství popela a strusky obvykle provádí hydraulicky, což vyžaduje velké množství vody. V TPP o výkonu 4000 MW, provozovaném na uhlí Ekibastuz, se spálí až 4000 t/h tohoto paliva, přičemž vzniká asi 1600 ... 1700 t/h popela. Pro evakuaci tohoto množství ze stanice je potřeba minimálně 8000 m 3 /h vody. Hlavním směrem v této oblasti je proto vytváření cirkulačních systémů skladování plynu, kdy vyčištěná voda zbavená popela a strusky je posílána zpět do tepelné elektrárny do systému skladování plynu. Vypouštěcí vody GZU jsou výrazně znečištěny nerozpuštěnými látkami, mají zvýšenou mineralizaci a ve většině případů zvýšenou alkalitu. Kromě toho mohou obsahovat sloučeniny fluoru, arsenu, rtuti, vanadu. Odpadní voda po chemickém mytí nebo konzervaci tepelných energetických zařízení má velmi různorodé složení díky velkému množství mycích roztoků. K praní se používají minerální kyseliny chlorovodíková, sírová, fluorovodíková, sulfamová, dále organické kyseliny: citrónová, ortoftalová, adipová, šťavelová, mravenčí, octová atd. Spolu s nimi trilon B, různé inhibitory koroze, povrchově aktivní látky, thiomočovina hydrazin, dusitan, amoniak. V důsledku chemických reakcí při mytí nebo konzervaci zařízení se mohou vypouštět různé organické a anorganické kyseliny, alkálie, dusičnany, amonium, železo, soli mědi, Trilon B, inhibitory, hydrazin, fluor, urotropin, captax atd. řada chemikálií vyžaduje individuální řešení pro neutralizaci a likvidaci toxického odpadu z chemického mytí. Voda z mytí vnějších topných ploch vzniká pouze v tepelných elektrárnách využívajících jako hlavní palivo sirný topný olej. Je třeba mít na paměti, že neutralizace těchto pracích roztoků je doprovázena produkcí kalů obsahujících cenné látky - sloučeniny vanadu a niklu. Při provozu úpravy vody demineralizované vody v tepelných elektrárnách a jaderných elektrárnách vznikají výtoky ze skladu činidel, mytí mechanických filtrů, odstraňování kalových vod z usazovacích nádrží a regenerace iontoměničových filtrů. Tyto vody obsahují značné množství solí vápníku, hořčíku, sodíku, hliníku a železa. Například v tepelné elektrárně s kapacitou chemické úpravy vody 2000 t/h se soli vypouštějí až 2,5 t/h. Z předúpravy (mechanické filtry a čiřiče) jsou odváděny netoxické sedimenty - uhličitan vápenatý, hydroxid železitý a hlinitý, kyselina křemičitá, organické látky, jílové částice. A konečně v elektrárnách, které používají v mazacích a řídicích systémech parních turbín ohnivzdorné kapaliny jako Ivviol nebo OMTI, vzniká malé množství odpadních vod kontaminovaných touto látkou. Hlavním regulačním dokumentem ustavujícím systém ochrany povrchových vod jsou „Pravidla pro ochranu povrchových vod (standardní ustanovení)“ (M.: Goskompriroda, 1991).

2. Vliv odpadních vod z tepelných elektráren na přírodní vodní útvary

Přírodní nádrže jsou složité ekologické systémy (ekosystémy) existence biocenózy - společenství živých organismů (živočichů a rostlin). Tyto systémy byly vytvořeny během mnoha tisíciletí evoluce živého světa. Nádrže nejsou jen kolektory a rezervoáry vody, ve kterých se voda kvalitativně průměruje, ale průběžně v nich probíhají procesy změny složení nečistot - přibližování se rovnováze. Může být narušena v důsledku lidské činnosti, zejména vypouštěním odpadních vod z tepelných elektráren. Živé organismy (hydrobionti) obývající vodní útvary jsou spolu úzce spjaty životními podmínkami a především zdroji potravy. Hydrobionti hrají hlavní roli v procesu samočištění vodních útvarů. Někteří hydrobionti (obvykle rostliny) syntetizují organické látky pomocí anorganických sloučenin z prostředí, jako jsou CO 2, NH 3 atd. Jiní hydrobionti (obvykle živočichové) asimilují hotové organické látky. Řasy také mineralizují organickou hmotu. Při fotosyntéze uvolňují kyslík. Hlavní část kyslíku vstupuje do zásobníku provzdušňováním při kontaktu vody se vzduchem. Mikroorganismy (bakterie) zintenzivňují proces mineralizace organické hmoty při její oxidaci kyslíkem. Vychýlení ekosystému z rovnovážného stavu způsobené např. vypouštěním odpadních vod může vést k otravě až úhynu určitého druhu (populace) vodních organismů, což povede k řetězové reakci potlačení tzv. celá biocenóza. Vychýlením z rovnováhy se zintenzivňují procesy přivádějící nádrž do optimálního stavu, které se nazývají procesy samočištění nádrže. Nejdůležitější z těchto procesů jsou:

    srážení hrubých a koagulace koloidních nečistot; oxidace (mineralizace) organických nečistot; oxidace minerálních kyslíkových nečistot; neutralizace kyselin a zásad v důsledku pufrační kapacity vody v nádrži (alkalita), což vede ke změně jejího pH; hydrolýza iontů těžkých kovů, vedoucí k tvorbě jejich těžko rozpustných hydroxidů a jejich uvolňování z vody; ustavení rovnováhy (stabilizace) oxidu uhličitého ve vodě, doprovázené buď uvolněním pevné fáze (CaCO 3), nebo přechodem její části do vody.
Procesy samočištění vodních útvarů závisí na hydrobiologických a hydrochemických podmínkách v nich. Hlavními faktory, které významně ovlivňují vodní plochy, jsou teplota vody, mineralogické složení nečistot, koncentrace kyslíku, pH vody, koncentrace škodlivých nečistot, které brání nebo ztěžují samočistící procesy vodních ploch. Pro hydrobionty je nejpříznivější hodnota pH 6,5...8,5. Vzhledem k tomu, že voda vypouštěná z chladicích systémů zařízení TPP nese především „tepelné“ znečištění, je třeba mít na paměti, že teplota má silný vliv na biocenózu v nádrži. Teplota má na jedné straně přímý vliv na rychlost chemických reakcí, na druhé straně na rychlost obnovy kyslíkového deficitu. S nárůstem teploty se urychlují procesy reprodukce vodních organismů. Náchylnost živých organismů k toxickým látkám se obvykle zvyšuje s rostoucí teplotou. Když teplota stoupne na +30 ° C, růst řas se sníží, fauna je ovlivněna, ryby se stanou neaktivní a přestanou se krmit. Rozpustnost kyslíku ve vodě navíc klesá s rostoucí teplotou. Prudký pokles teploty, ke kterému dochází při vypouštění ohřáté vody do nádrže, vede k úhynu ryb a představuje vážnou hrozbu pro rybolov. Vliv odpadních vod, jejichž teplota je o 6...9 С vyšší než teplota říční vody, je škodlivý i pro ryby přizpůsobené letním teplotám do + 25 °С. Průměrná měsíční teplota vody v projektové části vodojemu pro domácnost a užitkovou vodu v létě po vypuštění ohřáté vody by se neměla zvýšit o více než 3 °C oproti přirozené průměrné měsíční teplotě vody na hladině nádrže, resp. vodní tok pro nejteplejší měsíc v roce. U rybářských nádrží by teplota vody v projektové části v létě neměla stoupnout o více než 5 °C oproti přirozené teplotě na výstupu. Průměrná měsíční teplota vody nejteplejšího měsíce v projektovaném rozmezí rybářských nádrží by neměla překročit 28 °C a u nádrží se studenovodními rybami (losos a síh) by neměla překročit 20 °C.

Nejvyšší přípustné koncentrace škodlivých látek ve vodních útvarech stůl 1

Pro zásobníky sanitární a domácí vody

Pro rybářské rybníky

Látka

Třída nebezpečnosti

Limitující ukazatel škodlivosti

Amoniak NH3

hygienické a toxikologické

toxikologické

Vanad V 5+
Hydrazin N2H4
Železo Fe 2+

organoleptický (barva)

Měď Cu2+

organoleptický (chuť)

Arsen jako 2+

hygienické a toxikologické

Nikl Ni2+
Dusičnany (podle NO 2 -)
Polyakrylamid
Rtuť

absence

Olovo Pb 2 +
formaldehyd
Fluor F -
Sírany (podle SO 4)

organoleptický (chuť)

hygienické a toxikologické

Fenoly

organoleptický (zápach)

toxikologické

Ropa a ropné produkty

organoleptický (film)

rybolov

Maximální přípustná koncentrace (MAC) škodlivé látky ve vodě nádrže je její koncentrace, která při každodenním dlouhodobém vystavení lidskému tělu nezpůsobuje žádné patologické změny a onemocnění detekovaná moderními metodami výzkumu a rovněž nenarušuje biologické optimum v nádrži. Tabulka 1 uvádí MPC pro některé látky typické pro energetický sektor. Jaký dopad mají některé znečišťující látky typické pro tepelné elektrárny na přírodní vodní útvary? Ropné produkty. Odpadní vody obsahující ropné produkty vstupující do vodních ploch způsobují, že se ve vodě objevuje zápach a chuť petroleje, tvorba filmu nebo olejových skvrn na jejím povrchu a usazování těžkých ropných produktů na dně vodních ploch. Film ropných produktů narušuje proces výměny plynů a zabraňuje pronikání světelných paprsků do vody, znečišťuje pobřeží a pobřežní vegetaci. V důsledku biochemické oxidace se ropné produkty, které se dostaly do nádrže, postupně rozkládají na oxid uhličitý a vodu. Tento proces však probíhá pomalu a závisí na množství kyslíku rozpuštěného ve vodě, teplotě vody a počtu mikroorganismů v ní. V letním období se film ropných produktů rozloží o 50...80 % během 5...7 dnů, při teplotách pod +10 °C trvá rozklad déle a při +4 °C k rozkladu nedochází při Všechno. Spodní ložiska ropných produktů se odstraňují ještě pomaleji a stávají se zdrojem sekundárního znečištění vod. Přítomnost ropných produktů ve vodě činí vodu nepitnou. Postižený je zejména rybolov. Ryby jsou nejcitlivější na změny chemického složení vody a na vnikání ropných produktů do ní v embryonálním období. Ropné produkty, které se dostanou do nádrže, také vedou k úhynu planktonu, důležité složky potravy pro ryby. Vodní ptactvo také trpí znečištěním vodních ploch ropnými produkty. Především je poškozeno opeření a kůže ptáků. Při velkém poškození ptáci umírají. Kyseliny a zásady. Kyselé a zásadité vody mění pH vody v nádrži v oblasti svého vypouštění. Změna pH nepříznivě ovlivňuje flóru a faunu nádrže, narušuje biochemické procesy a fyziologické funkce u ryb a dalších živých organismů. Se zvýšením alkality vody, tj. pH> 9,5, se ničí kůže ryb, tkáně ploutví a žaber, inhibují se vodní rostliny a zhoršuje se samočištění nádrže. Při poklesu indikátoru, tj. pH $ 5, působí na ryby toxicky anorganické (sírová, chlorovodíková, dusičná) a organické (octová, mléčná, vinná atd.) kyseliny. Sloučeniny vanadu mají schopnost se hromadit v těle. Jsou to jedy s velmi rozmanitým účinkem na organismus a mohou způsobit změny v oběhovém, dýchacím a nervovém systému: vedou k poruchám metabolismu a alergickým kožním lézím. sloučeniny železa. Rozpustné soli železa, vznikající působením kyseliny na kov tepelných energetických zařízení, se při neutralizaci kyselých roztoků alkálií mění na hydrát oxidu železa, který se vysráží a může se ukládat na žábrách ryb. Komplexy železa s kyselinou citronovou nepříznivě ovlivňují barvu a vůni vody. Kromě toho mají soli železa určitý obecný toxický účinek a sloučeniny železitého (oxidu) železa mají pálivý účinek na trávicí trakt. Sloučeniny niklu ovlivňují plicní tkáň, způsobují funkční poruchy centrálního nervového systému, žaludeční onemocnění, snižují krevní tlak. Sloučeniny mědi mají obecně toxický účinek a při nadměrném požití způsobují poruchy gastrointestinálního traktu. Už malé koncentrace mědi jsou pro ryby nebezpečné. Dusitany a dusičnany. Vody obsahující dusitany a dusičnany v množství překračujícím maximální přípustné množství. nelze použít pro zásobování pitnou vodou. Při jejich použití byly pozorovány případy závažné methemoglobinémie. Dusičnany navíc nepříznivě ovlivňují vyšší bezobratlé a ryby. Amoniak a amonné soli inhibují biologické procesy ve vodních útvarech a jsou vysoce toxické pro ryby. Kromě toho jsou amonné soli v důsledku biochemických procesů oxidovány na dusičnany. Trilon B. Roztoky Trilonu B jsou toxické pro mikroorganismy, včetně těch, které se podílejí na procesech biochemického čištění. Komplexy Trilon B se solemi tvrdosti jsou mnohem méně toxické, ale jeho komplexy se solemi železa barví vodu v nádrži a dodávají jí nepříjemný zápach. Inhibitory OP-7, OP-10 dodávají vodě vůni a rybě specifickou chuť. Pro vodní útvary využívané k rybářským účelům je proto limitním ukazatelem škodlivosti inhibitorů OP-7 a OP-10 toxikologický ukazatel a pro vodní útvary pitné a užitkové vody organoleptický (chuť, vůně). Hydrazin, fluor, arsen, sloučeniny rtuti jedovaté jak pro lidi, tak pro vodní organismy. Voda používaná k pitným účelům však musí mít určitou koncentraci fluorových iontů (cca 1,0-1,5 mg/l). Menší i větší koncentrace fluoru jsou pro lidský organismus škodlivé. Zvýšená slanost odpadní vody, a to i díky přítomnosti neutrálních solí, které mají podobné složení jako soli obsažené v běžných vodách nádrží, mohou mít negativní dopad na flóru a faunu nádrží. Kal, nacházející se v odpadních vodách předčištění úpraven vod, obsahuje organické látky. Dostat se do nádrže pomáhá snižovat obsah kyslíku ve vodě v důsledku oxidace těchto organických látek, což může vést k narušení samočistících procesů nádrže a v zimě k rozvoji úhynu ryb. Vločky oxidů železa a přebytečné vápno obsažené v kalu ovlivňují sliznici žáber ryby, což vede k její smrti. Snížení negativního vlivu tepelných elektráren na vodní útvary se provádí těmito hlavními způsoby: čištěním odpadních vod před jejich vypouštěním do vodních útvarů, organizováním nezbytné kontroly; snížení množství odpadních vod až do vytvoření bezodtokových elektráren; využití odpadních vod v cyklu TPP; vylepšení technologie samotného TPP. Tabulka 2 uvádí přibližné průměrné složení odpadních vod na základě údajů získaných chemickým rozborem vzorků odebraných z usazovacích nádrží některých elektráren. Tyto látky lze podle jejich vlivu na sanitární režim vodních útvarů rozdělit do tří skupin. Přibližné složení odpadních vod v usazovací nádrži před čištěním,

s různými metodami chemického promývání, mg/l tabulka 2

Komponenty

kyselina chlorovodíková

Komplex

Kyselina aditová

Kyselina ftalová

Hydrazinová kyselina

dikarboxylové kyseliny

Chloridy Cl -
Sírany SO 4
Železo Fe 2 + , Fe 3 +
Měď Cu2+
Zinek Zn2+
Fluor F -
OP-7, OP-10
PB-5, V-1, V-2
Captax
formaldehyd
Amonné sloučeniny NH 4 +
Dusitany NO 2 -
Hydrazin N2H4
Slanost
První by měla zahrnovat anorganické látky, jejichž obsah se v těchto roztocích blíží hodnotám MPC. Jsou to sírany a chloridy vápníku, sodíku, hořčíku. Vypouštění odpadních vod obsahujících tyto látky do nádrže jen mírně zvýší slanost vody. Druhou skupinu tvoří látky, jejichž obsah výrazně převyšuje MPC; patří sem soli kovů (železo, měď, zinek), sloučeniny obsahující fluor, hydrazin, arsen. Tyto látky zatím nelze biologicky zpracovat na neškodné produkty. Do třetí skupiny patří všechny organické látky, dále amonné soli, dusitany, sulfidy. Pro látky této skupiny je společné to, že všechny mohou být oxidovány na neškodné nebo méně škodlivé produkty: voda, oxid uhličitý, dusičnany, sírany, fosforečnany, přičemž absorbují rozpuštěný kyslík z vody. Rychlost této oxidace je u různých látek různá.

3. Čištění odpadních vod z úpraven vod

Způsoby čištění odpadních vod se dělí na mechanické (fyzikální), fyzikálně-chemické, chemické a biochemické. Přímou separaci nečistot z odpadních vod lze provést následujícími způsoby (mechanickými a fyzikálně-chemickými metodami):

    mechanické odstranění velkých nečistot (na roštech, roštech); mikronapínání (jemné sítě); vypořádání a vyjasnění; použití hydrocyklonů; centrifugace; filtrace; flotace; elektroforéza; membránové metody (reverzní osmóza, elektrodialýza).
Izolace nečistot se změnou fázového skupenství vody nebo nečistot (fyzikálně-chemické metody):
    nečistota - plynná fáze, voda-kapalná fáze (odplynění nebo stripování párou); nečistota - kapalná nebo pevná fáze, voda - kapalná fáze (odpařování); nečistota a voda - dvě kapalné nemísitelné fáze (extrakce a koalescence); nečistota - pevná fáze, voda - pevná fáze (zamrzání); nečistota - pevná fáze, voda - kapalná fáze (krystalizace, sorpce, koagulace).
Metody čištění odpadních vod přeměnou nečistot se změnou jejich chemického složení (chemické a fyzikálně chemické metody) se dělí podle charakteru procesů do těchto skupin:
    tvorba málo rozpustných sloučenin (vápnění atd.); syntéza a rozklad (rozklad komplexů těžkých kovů při zavedení alkálií atd.); redoxní procesy (oxidace organických a anorganických sloučenin silnými oxidačními činidly atd.); tepelné zpracování (přístroje s ponornými hořáky, spalování zbytků dna atd.).
Největší praktický význam při čištění odpadních vod z tepelných elektráren mají tyto metody: usazování, flotace, filtrace, koagulace a sorpce, vápnění, rozklad a oxidace látek. V závislosti na kvalitě zdrojové vody a požadavcích na kvalitu doplňkové vody kotlů se používají různé možnosti schémat úpraven vody. Obecně zahrnují předúpravu vody a iontovou výměnu. Přímé vypouštění čistíren odpadních vod do vodních útvarů je nepřijatelné kvůli prudce se měnícím hodnotám pH, které přesahují 6,5-8,5, které jsou pro vodní útvary optimální, a také vysoké koncentraci hrubých nečistot a solí v nich. Odstranění hrubých nečistot a úprava pH není problém. Nejobtížnějším úkolem je snížit koncentraci skutečně rozpuštěných nečistot (solí). Metoda iontové výměny je zde nevhodná, protože vede ke zvýšení množství vypouštěných solí. Výhodnější jsou nereagenční metody (odpařování, reverzní osmóza) nebo s omezeným použitím činidel (elektrodialýza). Ale i v těchto případech se úprava vody na úpravnách vody provádí dvakrát. Za hlavní úkol při navrhování a provozování úpravy vod TPP by proto mělo být považováno snížení vypouštění odpadních vod. V souladu s podmínkami pro vypouštění odpadních vod se technologie jejich čištění obvykle skládá ze tří stupňů:
    vypuštění všech spotřebovaných roztoků a pracích vod do ekvalizéru; izolace toxických látek druhé skupiny z kapaliny s následnou dehydratací vzniklého kalu; čištění od látek třetí skupiny.
Vyfukovaná voda z usazovacích nádrží je upravována a znovu využívána po vyčeření na kalové skládce, nebo ve speciálních usazovacích nádržích, případně na kalolisech, případně bubnových vakuových filtrech s vracením vody ve všech případech k opětovnému použití nádrží na mycí vodu mechanických filtrů. Kal z usazovacích nádrží s periodickým účinkem je odváděn na kalovou skládku s využitím k tomuto účelu neutralizovaných regeneračních vod iontoměničových filtrů. Dehydrovaný kal získaný na kalolisu je nutné odvézt na skládky, které mají spolehlivou ochranu proti pronikání škodlivých látek do prostředí. Schéma zařízení pro odvodnění kalu z předúpravy na jedné z TPP je na obr.1.

Obr. 1. Schematické schéma zařízení na dehydrataci odkalovacího kalu z čističky:

1 - přívod kalu; 2 - vyčištěná voda na WLU; 3 - průmyslová voda; 4 - vzduch; 5 - dehydratovaný kal; 6 - bubnový vakuový filtr; 7 - dmychadlo; 8 - vakuová pumpa; 9 - přijímač; 10 - nádrž s konstantní hladinou; 12 - čerpadlo; 12 - kapacita; 13 - násypka na dehydratovaný kal Odkalená voda z čiřiče je odváděna do sběrné nádrže. Aby se zabránilo sedimentaci kalu v této nádrži, probublává se vzduch proplachovací vodou, poté je voda čerpána do nádrže s konstantní hladinou a vstupuje do vakuového filtru, ve kterém se odděluje kal. Dehydrovaný kal je vysypán do bunkru a poté odeslán na skládku kalu. Voda po separaci kalu se vrací do úpravny vody.

Obr.2. Autoneutralizační schémata (A ) a neutralizace (b ) vápenné odpadní vody z úpraven vody:

1-H-kationitový filtr; 2-aniontový filtr; 3-limetkový mixér; 4-litrové míchací čerpadlo; 5-čerpadlový dávkovač vápenného mléka; 6-jímka pro sběr regeneračních vod; 7-převodní pumpa; 8-převodníková nádrž; 9-čerpadlo čerpání a vysypávání; 10-chladicí voda po turbínových kondenzátorech nebo vodním zdroji odkalování z čističky může být také odesláno do systému skladování plynu nebo k neutralizaci kyselých odpadních vod (při pH>9). Voda z mytí mechanických filtrů za přítomnosti předúpravy je přiváděna buď do potrubí zdroje (během koagulace) nebo do spodní části každého čističe (během vápnění). Pro zajištění konstantního průtoku je tato voda předběžně shromažďována v regenerační nádrži na vodu z mechanického oplachu filtru. Při absenci předúpravy lze vodu z mycích mechanických filtrů upravovat buď usazováním ve speciální usazovací nádrži s vracením vyčištěné vody do potrubí zdroje a odváděním usazeného kalu na místo likvidace kalu, nebo použít v systému GZU, nebo odeslány do systému pro sběr regenerační vody iontoměničových filtrů. Odpadní vody z iontoměničové části úpravny vody, kromě určitého množství hrubozrnných nečistot, které se dostávají při kypření filtrů, jsou pravými solnými roztoky. V závislosti na místních podmínkách jsou tyto vody směřovány: do vodních ploch v souladu s hygienickými a hygienickými požadavky a rybářskými požadavky; v systémech odstraňování hydropopelu; v odpařovacích rybnících za příznivých klimatických podmínek; pro výparníky; do podzemních vodonosných vrstev. Vypouštění splašků do nádrže je za určitých podmínek možné. Takže u kyselých odpadních vod musí být splněna následující nerovnost:

;

A s alkalickým

,

Kde A- směšovací koeficient v oblasti mezi odtokem odpadních vod a místem osídlení nejbližšího místa odběru vody; Q- odhadovaný průtok z nádrže, který se u neregulovaných řek rovná nejvyššímu průměrnému měsíčnímu průtoku vody s 95% bezpečností; SCH- změna zásaditosti vody, která způsobí změnu pH zdrojové vody na maximálně přípustnou hodnotu mg-ekv / kg; Q SC a Q SC - denní vypouštění alkálií a kyselin v odpadních vodách, resp. g-ekv. Výtoky kyseliny a zásady jsou určeny následujícími výrazy:

;

,

Kde G u a G K - denní náklady na alkálie a kyseliny v kg; q u a q K - měrná spotřeba alkálií a kyselin při regeneraci, g-ekv / g-ekv. Hodnota SCH je určeno vzorcem

,

Kde SCH 0 - alkalita zdrojové vody nádrže, mg-ekv / kg; pH D - přípustná hodnota pH vody po smíchání odpadní vody s vodním zdrojem (6,5 a 8,5); рН=рН D -рН 0 - hodnota, o kterou je přípustné změnit hodnotu pH vodního zdroje; pH 0 - indikátor pH vody při teplotě zásobníku;  - iontová síla vody v nádrži; NA 1 - konstanta prvního stupně disociace H 2 CO 3 při teplotě vody v nádrži. Pokud vypouštění odpadních vod do nádrže porušuje tyto podmínky, je nutné provést předběžnou neutralizaci. Ve většině případů odpadní vody z ionexové části úpraven vod po smísení výpustí regenerační vody z katexů a anexů reagují kysele. K neutralizaci se používají alkalická činidla, jako je dolomit, různé alkálie, ale nejčastěji vápno.

Obr.3. Schéma neutralizace alkalických regeneračních vod spalinami:

1 - H-kationitový filtr; 2 - aniontoměničový filtr; 3 - jímka pro sběr regenerační vody; 4 - přečerpávací čerpadlo; 5 - neutralizační nádrž; 6 - rozvodné potrubí; 7 - směšovací a výtlačné čerpadlo; 8 - vyhazovač; 9 - spaliny vyčištěné od popela; 10 - chladící voda po turbínových kondenzátorech Neutralizace vápnem nezpůsobuje tak prudké zvýšení salinity vody, jako při použití jiných činidel. To se děje z toho důvodu, že při neutralizaci vápnem se tvoří sraženina, která je následně z vody odstraněna. Pozitivní zkušenosti byly získány také při neutralizaci odpadních vod čpavkovou vodou. Denní spotřebu činidel potřebných k neutralizaci kyselých vod lze zapsat jako Q SR =Q SC -Q SS a alkalické - as Q SR =Q SS -Q SC .

Při neutralizaci vápnem je denní spotřeba 100% CaO Q CaO = 28 Q SR 10 -3 .

Obrázek 2 ukazuje schémata pro neutralizaci kyselých odpadních vod. Pokud je po smíchání regeneračních výbojů voda alkalické povahy, pak lze její neutralizaci provést spalinami v důsledku rozpuštění CO 2, SO 3, NO 2. Potřebný objem spalin V k neutralizaci denního objemu alkalické odpadní vody je určen vzorcem

Kde PROTI G- celkový objem spalin vzniklých při spalování paliva za sběračem popela, m 3 /kg nebo m 3 /m 3; PROTI SO2 ; PROTI CO2 A PROTI NO2- objemy odpovídajících plynů vznikajících při spalování paliva, m 3 /kg nebo m 3 /m 3. Na obrázku 3 je schéma neutralizace odpadních vod z úpraven vod spalinami pomocí bublinkové metody rozpouštění plynu ve vodě. Ke stejným účelům se používají také odpařovače pro zahušťování a hluboké odpařování odpadních vod (CHPP Fergana, CHPP-3 Kazaň). Koncentrát se přivádí do závodu na zpracování koncentrovaných odpadních vod. Instalace je aparaturou s ponornými hořáky (obr. 4), kde se provádí odpařování až do získání krystalické soli, která je uložena v nefiltrovaném skladu.

4. Čištění odpadních vod obsahujících ropné produkty


Obr.4. Ponorné spalovací zařízení pro odpařování odpadních vod:

1 - ponorný hořák; 2 - zařízení; 3 - ventilátor; 4 - nádrž; 5 - úroveň ovládání


Pro čištění odpadních vod z ropných produktů se používají metody usazování, flotace a filtrace. Metoda usazování je založena na schopnosti samovolné separace vody a ropných produktů. Částice ropných produktů působením sil povrchového napětí získávají kulovitý tvar a jejich velikosti jsou v rozmezí od 2 do 310 2 mikronů. Převrácená hodnota velikosti částic se nazývá stupeň disperze. Proces usazování je založen na principu separace ropných produktů pod vlivem rozdílu v hustotách vody a olejových částic. Obsah ropných produktů v odpadních vodách je v širokém rozmezí a průměrně 100 mg/l. Usazování ropných produktů se provádí v lapačích ropy (obr. 5). Voda se přivádí do přijímací komory a prochází pod přepážkou a vstupuje do usazovací komory, kde probíhá proces separace vody a ropných produktů. Vyčištěná voda, procházející pod druhou přepážkou, je odstraněna z lapače oleje a ropné produkty tvoří film na povrchu vody a jsou odstraněny speciálním zařízením. Při výběru lapače oleje je třeba vycházet z následujících předpokladů: rychlost pohybu vody ve všech bodech průřezu je stejná; proud vody je laminární; plovoucí rychlost částic oleje je konstantní po celou dobu průtoku.

Obr.5. Schéma typického lapače ropy:

1-odpadní voda; 2- přijímací komora; 3-usazovací zóna: 4-čištěná voda; 5 - vertikální polozapuštěné příčky; 6-ti olejové sběrné trubky; 7-film plovoucích ropných produktů Teplota vody má významný vliv na účinnost lapače oleje. Zvýšení teploty vody vede ke snížení její viskozity, což zlepšuje podmínky pro separaci částic. Například topný olej při teplotě vody pod 30 °C se usazuje v lapači oleje, v rozmezí 30 ... 40 °C jsou částice topného oleje v suspenzi a teprve nad 40 °C dochází k efektu plovoucích částic.

Obr.6. Lapač oleje Giprospetspromstroy se škrabkovým mechanismem:

1 - přijímací komora; 2 - přepážka; 3 - usazovací zóna; 4 - přepážka; 5 - výstupní komora; 6 - přepadový zásobník; 7 - škrabka; 8 - rotační štěrbinové trubky; 9 - jáma; 10 - hydraulický výtah
Obrázek 6 ukazuje lapač oleje Gidrospetspromstroy. Ropné produkty plovoucí na povrch v usazovacích komorách jsou škrabkou hnány do štěrbinových rotačních trubek umístěných na začátku a konci usazovacích zón každé sekce, kterými jsou odstraňovány z lapače oleje. V přítomnosti klesajících nečistot v odpadní vodě padají na dno lapače oleje, jsou shrnovány stejným hřeblovým dopravníkem do jímky a jsou odstraňovány z lapače oleje pomocí tohoto ventilu (nebo hydraulického elevátoru). Lapače oleje tohoto typu jsou navrženy pro kapacitu 15 ... 220 kg / s pro odpadní vody.

Rýže. 5.7. Schéma instalace pro tlakovou flotaci:

1-přívod vody; 2-přijímací nádrž; 3-sací potrubí; 4-vzduchové potrubí; 5-čerpadlo; 6-flotační komora; 7-sběrač pěny; 8-odstranění vyčištěné vody; 9-tlaková nádrž Flotační způsob čištění vody spočívá ve vytvoření komplexů částice ropných produktů - vzduchové bubliny s následnou separací těchto komplexů z vody. Plovoucí rychlost takových komplexů je 10 2 ... 10 3 krát vyšší než plovoucí rychlost olejových částic. Z tohoto důvodu je flotace mnohem efektivnější než usazování.

Obr.8. Schéma instalace pro beztlakovou flotaci:

1-přívod vody; 2-přijímací nádrž; 3-sací potrubí; 4-vzduchové potrubí; 5-čerpadlo; 6-flotační komora; 7-sběrač pěny; Rozlišujte tlakovou flotaci, při které se z jejího přesyceného roztoku ve vodě uvolňují vzduchové bubliny, a beztlakovou, která se provádí pomocí vzduchových bublin zaváděných do vody speciálními zařízeními. Při tlakové flotaci (obr. 7) se ve vodě rozpouští vzduch pod přetlakem do 0,5 MPa, k čemuž je vzduch přiváděn do potrubí před čerpadlem a následně se směs voda-vzduch udržuje 8-10 minut ve speciální tlakové nádrži, odkud je přiváděn do flotační nádrže, kde dochází k uvolnění tlaku, tvorbě vzduchových bublin a vlastnímu flotačnímu procesu odlučování vody a nečistot. Když se tlak na vstupu vody do flotátoru sníží, vzduch rozpuštěný ve vodě se téměř okamžitě uvolní a vytvoří bubliny. Při netlakové flotaci (obr. 8) dochází vlivem mechanických (čerpadlo, ejektor) nebo elektrických sil k tvorbě bublin a do flotátoru je zaveden již hotový disperzní systém bublina-voda. Optimální velikost bublin je 15–30 µm. Rychlost plovoucí bubliny této velikosti se zachycenými částicemi oleje je v průměru 0,9...10 -3 m/s, což je 900krát vyšší rychlost než rychlost plovoucí částice oleje o velikosti 1,5 µm. Filtrace olejových a olejových vod se provádí v konečné fázi čištění. Proces filtrace je založen na adhezi emulgovaných částic ropných produktů na povrch zrn filtračního materiálu. Protože filtraci předchází předběžné čištění odpadních vod (usazování, flotace), je koncentrace ropných produktů před filtry nízká a činí 10 -4 ... 10 -6 v objemových zlomcích. Při filtraci odpadních vod se z proudu vody na povrchu zrn filtračního materiálu oddělují částice oleje a vyplňují nejužší pórové kanály. U hydrofobního povrchu (neinteragujícího s vodou) částice dobře přilnou ke zrnům, u hydrofilního (interagujícího s vodou) je adheze obtížná kvůli přítomnosti hydratačního obalu na povrchu zrn. Přilnuté částice však vytlačují hydratační obal a počínaje od určitého okamžiku působí filtrační materiál jako hydrofobní. Obr.9. Změny koncentrace topného oleje v kondenzátu při zapařování filtru při regeneraci filtračního materiálu Při provozu filtru částice ropných produktů postupně vyplňují objem pórů a nasycují filtrační materiál. V důsledku toho se po určité době ustaví rovnováha mezi množstvím oleje uvolněného z toku na stěny a množstvím oleje, které proudí ve formě filmu do vrstev filtračního materiálu, které následují po toku. Postupem času se nasycení ropnými produkty posouvá ke spodní hranici filtrační vrstvy a zvyšuje se koncentrace oleje ve filtrátu. V tomto případě se filtr vypne kvůli regeneraci. Zvýšení teploty vody přispívá ke snížení viskozity ropných produktů a následně k jejich rovnoměrnějšímu rozložení po výšce vrstvy. Tradičními materiály pro plnění filtrů jsou křemenný písek a antracit. Někdy se používá sulfonovaný uhlík, zpracovaný na Na-katexovém filtru. V poslední době se používá vysokopecní a otevřená struska, keramzit, diatomit. Speciálně pro tyto účely je ENIN. G. M. Krzhizhanovsky vyvinul technologii výroby polokoksu z kansko-achinského uhlí.

Obr.10. Technologické schéma čištění odpadních vod obsahujících ropné produkty:

1-přijímací nádrž: 2-lapač oleje; 3-střední nádrže; 4-flotační stroj; 5-tlaková nádrž; 6-vyhazovač; 7-olejový přijímač; 8-mechanický filtr; 9-uhlový filtr; 10-nádrž na mycí vodu: 11-přijímač; 12-kompresor; 13-čerpadla: 14-koagulační roztok Regenerace filtru by měla být provedena vodní párou o tlaku 0,03 ... 0,04 MPa přes horní rozvodné zařízení. Pára ohřívá zachycené ropné produkty a ty jsou pod tlakem vytlačovány z vrstvy. Doba regenerace obvykle nepřesahuje 3 hod. Vytlačení oleje z filtru je doprovázeno nejprve zvýšením jeho koncentrace v kondenzátu a poté jeho poklesem (obr. 9). Kondenzát je vypouštěn do nádrží před lapačem oleje nebo skimmerem. Účinnost čištění odpadních vod ve velkoobjemových filtrech z ropných produktů je asi 80 %. Obsah ropných produktů je 2...4 mg/kg, což výrazně převyšuje MPC. Vodu v této kvalitě lze zasílat pro technologické účely TPP. V některých případech je nutné tento filtrát dále čistit na sorpčních (zatížených aktivním uhlím) nebo na filtrech s předmytím. Kompletní typické schéma čištění odpadních vod z ropných produktů je na obr.10. Odpadní voda se shromažďuje ve vyrovnávacích vyrovnávacích nádržích, ve kterých se oddělují některé z největších hrubých částic. nečistoty a částice ropných produktů. Odpadní voda, částečně zbavená nečistot, je odváděna do lapače oleje. Poté voda vstupuje do mezinádrže a odtud je čerpána do flotátoru. Oddělené ropné produkty jsou posílány do sběrné nádoby topného oleje, poté ohřívány párou pro snížení viskozity a evakuovány ze spalovacího zařízení. Částečně vyčištěná voda je posílána do druhé mezinádrže a je z ní přiváděna do filtrační jednotky, která se skládá ze dvou stupňů. Prvním stupněm je filtr s dvouvrstvou náplní křemičitého písku a antracitu. Druhý stupeň tvoří sorpční filtr. nabité aktivním uhlím. Stupeň čištění vody podle tohoto schématu je asi 95%.

5. Čištění mycích vod topných ploch kotlů

Prací vody regeneračních ohřívačů vzduchu (RAH) jsou kyselé roztoky (рН= 1,3...3) obsahující hrubé nečistoty: oxidy železa, kyselinu křemičitou, nespálené produkty, nerozpuštěnou část popela, volnou kyselinu sírovou, sírany těžkých kovů, sloučeniny vanadu, nikl, měď atd. V průměru voda na praní obsahuje, g / l: volná kyselina (v přepočtu na H 2 SO 4) 4 ... 5, železo 7 ... 8, nikl 0,1 ... 0,15, vanad 0,3 ...0,8, měď 0,02...0,05, nerozpuštěné látky 0,5, sušina 32...45. Odpadní vody z výplachů RAH a konvekčních otopných ploch kotlů se neutralizují neutralizací alkáliemi. V tomto případě se ionty těžkých kovů ukládají v kalu ve formě odpovídajících hydroxidů. Protože mycí vody olejových kotlů obsahují vanad, je kal vznikající při jejich neutralizaci cennou surovinou pro hutní průmysl. Proto je proces neutralizace a čištění pracích vod organizován následovně. tak, že finálními produkty jsou dekontaminovaná vyčištěná voda a dehydrovaný vanadový kal, který se posílá do hutních provozů. Neutralizace mycí vody se provádí v jednom nebo dvou stupních. Při jednostupňové neutralizaci se odpadní voda čistí vápenným mlékem na pH = 9,5 ... 10 a všechny toxické složky se vysrážejí. Obrázek 11 ukazuje variantu schématu pro neutralizaci a neutralizaci promývacích vod RAH, vyvinutého společnostmi VTI a Teploelektroproekt a implementovaného v Kievskaya CHPP-5. V tomto schématu je prací voda přiváděna do neutralizační nádrže, do které je také dávkován vápenný roztok. Roztok se smísí s recirkulačními čerpadly a stlačeným vzduchem, poté se nechá 7-8 hodin usazovat, poté se část vyčištěné vody (50-60 %) znovu použije k mytí kotlů a kal se přivádí k dehydrataci do kalolisů typu FPAKM. Kal je odesílán šnekovým dopravníkem k balení a skladování. Kapacita kalolisu je 70 kg/(m 2 h). Filtrát z kalolisu vstupuje do kationitového filtru, kde zachycuje zbytky kationtů těžkých kovů. Filtrát kationtových filtrů je vypouštěn do zásobníku.

Obr.11. Schéma instalace pro neutralizaci a neutralizaci mycích vod kotlů a RAH:

1-mycí voda; 2-nádržový neutralizátor; 3-čerpadlo; 4-filtrový lis; 5-technická voda na mytí filtrační tkaniny; šnekový dopravník; 7-stroj na šití tašek; 8-nakladač; 9-nádrž-kolektor; 10-filtrátové čerpadlo; 11-čerpadlo solného roztoku; 12nádržová měrka solného roztoku; 13-filtrát; 14-regenerační roztok; /5-kationitový filtr; 16-limetkové mléko; 17-mixér; 18-čerpadlo; 19-přečištěná voda pro opětovné použití; 20-stlačený vzduch Filtr je regenerován roztokem NaCl, regenerační voda je vypouštěna do neutralizační nádrže. Voda je neutralizována, avšak vzniklý kal je obohacen o oxidy železa, síran vápenatý a chudý na sloučeniny vanadu (oxid vanadičný je méně než 3...5%). Čeljabinský výzkumný ústav metalurgie (CHNIIM) společně s kyjevskou CHPP-5 vyvinul metodu pro zvýšení obsahu vanadu v sedimentu. Při jednostupňové neutralizaci se jako srážedlo používá směs obsahující hydroxid železa Fe(OH) 2, vápník Ca(OH) 2, hořčík Mg(OH) 2 a silikátový ion SiO 3 2 -. Proces srážení se provádí při pH = 3,4...4,2. Pro zvýšení koncentrace sloučeniny vanadu v kalu lze proces srážení organizovat ve dvou fázích. V prvním stupni se provádí zpracování alkálií (NaOH) na pH=4,5-4,0, při kterém se vysráží Fe(OH)3 a hlavní hmota vanadu, a ve druhém stupni se neutralizační proces provádí při pH=8,5...10, ve kterém se vysrážejí zbývající hydroxidy. Druhý stupeň se provádí vápnem. V tomto případě je hodnotou kal získaný v prvním stupni neutralizace.

6. Čištění odpadních vod z chemických proplachů a konzervace zařízení

Odpadní vody z předspouštění (po dokončení instalace) a provozních chemických mytí a konzervace zařízení představují ostré, „salové“ výboje s širokou škálou látek v nich obsažených. Celkové množství kontaminovaných odpadních vod z jednoho chemického praní, které se má čistit, m 3, lze určit z výrazu

Kde A- celkový objem mycích okruhů, m 3 ; NA- koeficient rovný 25 pro tepelné elektrárny na plynový olej a 15 pro uhelné, protože v druhém případě může být část prací vody s obsahem železa nižším než 100 mg/l vypuštěna do zásobníku plynu zařízení. Existují dvě hlavní možnosti čištění vymývacích a konzervačních vod:

    na TPP pracujících na kapalná a plynná paliva, jakož i na TPP na uhlí se systémem GZU s otevřenou smyčkou (přímoproud); u tepelných elektráren na tuhá paliva s oběhovým systémem skladování plynu.
Podle první varianty jsou zajištěny následující stupně čištění: sběr všech odpadních roztoků do vyrovnávacích nádrží, odstranění toxických látek druhé skupiny z roztoku, čištění vody od látek třetí skupiny. Sběr a likvidace odpadních vod se provádí na zařízení, které obsahuje dvoudílný venkovní bazén nebo vyrovnávací nádrž, neutralizační nádrže a nádrž na úpravu pH. Do první sekce venkovního bazénu jsou odváděny odpadní vody z počátečních vodních mytí zařízení, kontaminované korozními produkty a mechanickými nečistotami. Po usazení musí být vyčištěná voda z první sekce převedena do druhé – bazénového vyrovnávače. Odpadní vody s pH=6...8 z promývacích vod jsou po ukončení operace vypouštěny do stejné sekce, aby vytěsnily kyselé a alkalické roztoky. Voda z vyrovnávací sekce by měla být znovu použita k napájení cirkulačních vodovodních systémů nebo GZU. Přibližné složení odpadních vod v usazovací nádrži je uvedeno v tabulce 2. Kyselé a alkalické roztoky z chemického čištění zařízení jsou shromažďovány v neutralizačních nádržích (obr. 12), obsahujících 7 ... 10 objemů čištěného okruhu, pro jejich vzájemnou neutralizaci. Roztoky z neutralizačních nádrží a použité roztoky z konzervace zařízení jsou odváděny do nádrže ke korekci pH, aby byla provedena jejich konečná neutralizace, vysrážení iontů těžkých kovů (železo, měď, zinek), rozklad hydrazinu, destrukce dusičnanů. Deneutralizace a srážení železa se provádí alkalizací roztoků vápnem na pH=10...12 v závislosti na složení čištěné odpadní vody. Pro sedimentaci kalu a vyčeření se voda usazuje po dobu minimálně dvou dnů, poté je kal odvezen na odkaliště úpraven předčištění vod nebo na skládku popela. Pokud jsou v pracích roztocích na bázi kyseliny citrónové kromě železa přítomny také měď a zinek, pak by se měl k vysrážení mědi a zinku použít sulfid sodný, který je nutné přidat do roztoku po oddělení kalu hydroxidu železa. Sraženina sulfidů mědi a zinku by měla být zhutněna usazováním po dobu alespoň jednoho dne, poté je kal odvezen na skládku předčištění.

Obr.12. Schéma čištění odpadních vod z praní:

1 - nádrž; 2 - nádrž neutralizátoru; 3 - lapač kalu; 4 - nádrž pro korekci pH; 5 - dodávka vápenného mléka; b - dodávka bělidla; 7 - dodávka sulfidu sodného (Na 2 S); 8 - kyselina sírová: 9 - přívod vzduchu; 10 - voda na čištění; 11 - voda do kalolisu: 12 - vypouštění
K neutralizaci pracích a konzervačních roztoků obsahujících dusitany lze použít kyselé promývací roztoky nebo lze roztoky upravit kyselinou. Zároveň je třeba vzít v úvahu, že při destrukci dusitanů vznikají plyny NO a NO 2, jejichž hustota je vyšší než hustota vzduchu. Přístup k nádobě, ve které byla provedena neutralizace roztoků obsahujících dusitany, lze proto povolit pouze po pečlivém odvětrání této nádoby a kontrole na obsah plynu. Hydrazin a čpavek obsažené v odpadních vodách mohou být zničeny ošetřením roztoků bělidlem. V tomto případě je hydrazin oxidován bělidlem za vzniku volného dusíku. Pro téměř úplné zničení hydrazinu je třeba zvýšit množství bělidla asi o 5 % oproti stechiometrické hodnotě. Při reakci amoniaku s bělidlem vzniká chloramin, který jej v přítomnosti malého přebytku amoniaku oxiduje za vzniku dusíku. Při velkém přebytku amoniaku vzniká hydrazin v důsledku jeho interakce s chloraminem. Při neutralizaci roztoků obsahujících amoniak bělidlem je proto nutné striktně dodržovat stechiometrickou dávku vápna. Amoniak lze neutralizovat reakcí s oxidem uhličitým ve vzduchu provzdušňováním roztoku v nádrži neutralizátoru nebo nádrži na úpravu pH. Vyčištěná voda vzniklá po neutralizaci proplachovacích a konzervačních roztoků musí být dodatečně upravena, aby byla neutrální (рН=6,5...8,5) a znovu použita pro technologické potřeby elektrárny. Hydrazin je v odpadní vodě přítomen pouze několik dní poté, co byly roztoky vypuštěny do ekvalizéru. Později již hydrazin není detekován, což se vysvětluje jeho oxidací za katalytické účasti železa a mědi.

Obr.13. Schéma jednotky pro čištění konzervačních roztoků:

1 - vypuštění konzervačního roztoku; 2 - dodávka činidel; 3 - nádrž pro sběr konzervačního roztoku; 4 - přívod topné páry: 5 - čerpadlo; 6 - vypouštění neutralizovaného roztoku: 7 - oběhové čerpadlo; 8 - ejektor: 9 - recirkulační linka Technologie čištění odpadních vod z fluoru spočívá v čištění vápnem a síranem hlinitým v poměru: na 1 mg fluoru - ne méně než 2 mg Al 2 O 3 . Zbytkový obsah fluoru není vyšší než 1,4...1,6 mg/l. Vyčištěná voda z korekční nádrže pH se posílá k biochemickému čištění, což je univerzální metoda čištění. Proces biochemického čištění je založen na životně důležité činnosti určitých typů mikroorganismů, které dokážou využívat organické a minerální látky obsažené v odpadních vodách jako živiny a zdroje energie. Pro biologické čištění se používají aerotanky a biofiltry. Existují omezení týkající se koncentrací určitých látek ve vodě odesílané k biologickému čištění. Při zvýšených koncentracích se tyto látky stávají toxickými pro mikroorganismy. Maximální povolené koncentrace látek ve vodě odesílané k biologickému čištění jsou v mg/kg:

    hydrazin 0,1; síran železitý 5; aktivní chlor 0,3; anhydrid kyseliny ftalové 0,5.
Trilon B ve své čisté formě inhibuje procesy nitrifikace při koncentraci vyšší než 3 mg/l. Trilonáty v počátečních koncentracích nižších než 100 mg/l jsou zcela absorbovány aktivovaným kalem zařízení biologického čištění. V praxi se společné čištění vyčištěné vody s domovní odpadní vodou využívá i na okresních a městských čistírnách. Takové rozhodnutí je legitimováno stávajícími hygienickými normami a pravidly, které rovněž udávají podmínky pro příjem odpadních vod do čistírny a maximální přípustné koncentrace škodlivých látek v nich. Na TPP s uzavřeným systémem GZU mohou být proplachovací a konzervační roztoky vypouštěny přímo na skládky popela, pokud je pH>8. V opačném případě se mycí voda předběžně neutralizuje, aby se zabránilo korozi zařízení potrubí systému GZU. Toxické nečistoty jsou sorbovány popelem. Při absenci cirkulačního systému skladování plynu v tepelné elektrárně se konzervační roztoky upravují různými oxidačními činidly: vzdušným kyslíkem, bělidlem atd. Obr. 13 ukazuje schematický diagram zařízení na čištění konzervačních roztoků. Vyčerpaný roztok je shromažďován v nádrži, jejíž kapacita musí být dostatečná pro příjem veškerého jeho množství najednou. Do nádrže se přivádí pára a činidla. Pro urychlení procesu je cirkulace roztoku organizována se současným přívodem vzduchu pomocí ejektoru. Profukování vzduchem podporuje rozklad dusitanů a hydrazinu.

7. Neutralizace odpadních vod z hydraulických systémů odstraňování popela

Množství odpadních vod ze systémů GZU je mnohonásobně větší než celkový objem všech ostatních znečištěných odpadních vod z TPP. Z tohoto důvodu je velmi obtížné čistit odpadní vody ze systémů skladování plynu a pro cirkulační systémy je velmi obtížné čistit odkalenou vodu. Čištění těchto odpadních vod je komplikováno vysokou koncentrací fluoridů, arsenu, vanadu, rtuti, germania a některých dalších prvků s toxickými vlastnostmi. Při aplikaci do takových vod je účelnější je neutralizovat, tedy snížit koncentraci škodlivých látek na hodnoty, při kterých je možné jejich vypouštění do vodních útvarů. Hlavní metody neutralizace:

    srážení nečistot; sorpce nečistot na různých sorbentech, včetně popela; předúprava pomocí redoxních procesů.
Nejosvědčenější metodou odstraňování toxických nečistot z odpadních vod je srážení nečistot v důsledku tvorby špatně rozpustných chemických sloučenin nebo v důsledku jejich adsorpce na povrchu pevných částic vznikajících ve vodě. Jako činidlo se obvykle používá vápno. Pokud je to nutné, použijí se další činidla, aby se zlepšil proces srážení. Některé ze vzniklých komplexů toxických látek s vápníkem mají dosti vysokou rozpustnost. Například i nejméně rozpustný z komplexů arsen-vápník, 3Са(АsО 4) 2 Са(ОН) 2, má rozpustnost 4 mg/kg, což je 18krát vyšší než hygienická norma koncentrace arsenu ve vodě. těla. Pro zlepšení odstraňování arsenu z vody se současně s vápnem používá síran železnatý (síran železnatý) FeSO 4 7H 2 O. V tomto případě vzniká těžko rozpustná sloučenina FeAsO. Tento proces je umocněn adsorpcí arsenu vločkami hydroxidu železa. V důsledku společné koagulace s vápněním je možné snížit obsah arsenu v odpadních vodách GZU při pH=9...10 na jeho MPC ve vodních útvarech (pod 0,05 mg/kg). Současně dochází ke koprecipitaci chrómu. Sloučeniny fluoru se dobře vysrážejí, když se do odpadní vody přidá chlorid hořečnatý (MgCl 2). Fluor se vysráží spolu s vločkami vzniklého hydroxidu Mg(OH) 2 . Například v Reftinskaya GRES, kde se spaluje uhlí Ekibastuz, jsou optimální podmínky pro snížení koncentrace fluoru pH = 10,2...10,4 při dávce hořčíku rovné 50 mg/kg fluoru. Na TPP by měl být vytvořen speciální sklad pro likvidaci vysrážených látek z odkalovacích vod systémů zásobníků plynu. Ke srážení fluoru se používá i řada dalších látek, např. na Reftinskaya GRES byla testována koagulace odpadních vod z hlavního zásobníku plynu síranem hlinitým. Při pH=4,5...5,5 a dávce síranu hlinitého ve formě bezvodého Al 2 (SO 4) 3 rovné 18...23 mg na 1 mg odstraněného fluoru klesla jeho koncentrace téměř k nule. Sorpční čištění je založeno na schopnosti sorbentů odstraňovat toxické nečistoty z odpadních vod s tvorbou chemických sloučenin se sorbenty nebo bez nich. Odpadní voda GZU obsahuje sorbent - popel. Popel většiny uhlí obsahuje až 60 % SiO 2 a až 30 % Al 2 O 3, které při spalování paliva tvoří hlinitokřemičitany. Posledně jmenované jsou iontoměničové materiály schopné absorbovat mnoho kovových iontů. Přítomnost nedohořívání v popelu vede k sorpci organických a mírně disociovaných sloučenin z vody popelem. Nastavení systému GZU umožňuje upravit poměr vody a popela, hodnotu pH a v důsledku toho dosáhnout dostatečně hlubokého odstranění toxických nečistot z odpadních vod GZU s využitím vlastností popela. Díky této úpravě je možné se vyhnout výstavbě speciálních úpravárenských zařízení. Zásadním řešením problému neutralizace odpadních vod ze systémů skladování plynu je přechod na pneumatické suché systémy pro dopravu a skladování popela a strusky s jejich plným využitím v národním hospodářství.

8. Čištění odpadních vod sirných čistíren

V řadě německých tepelných elektráren jsou zařízení na čištění odpadních vod vznikajících ve fázi čiření sádrové suspenze v koncentrátorech. Například na bloku 750 MW TPP Bergkamen je čištění odpadních vod realizováno v jednostupňovém bloku, jehož schéma je na obr. 14. Obr. znečištěná voda 1 vstupuje do dvoukomorové nádrže 2 , kde se 45% roztok hydroxidu sodného přivádí z nádoby na vysrážení kovů 3 . Předpokládaná doba působení NaOH je 5 minut. To stačí k udržení pH v rozmezí 8,7...9,3. Z nádrže 2 voda vstupuje do nádrže 4 , odkud z kontejneru 5 je dodáván flokulant. Po zavedení flokulantu se odpadní voda posílá do čističky 6 . Spádem, tvořeným vnitřním a vnějším pláštěm čističky, vstupuje voda do meziobjemu. Rychlost proudění směrem dolů v tomto objemu je 10...15 m/s. Ke konečnému oddělení vody a kalu dochází při změně směru proudění vody za vnitřním pláštěm. Proud se pohybuje směrem nahoru rychlostí 3 mm/s a v této době dochází k aglomeraci a usazování pevných částic, které padají do spodní části čističky a jsou z ní odstraňovány škrabkovým mechanismem. Vyčištěná voda je vypouštěna přes vnitřní sběrné zařízení 7 do nádrže na čistou vodu 10 .
Obr.14. Schéma čistírny odpadních vod na bloku 750 MW TPP Bergkamen: 1 - znečištěná voda; 2 - dvoukomorová nádrž; 3 - kapacita hydroxidu sodného; 4 - nádrž; 5 - kapacita flokulantu; 6 - čistička; 7 - prefabrikované usazovací zařízení; 8 - zásobník kalu; 9 - kalolis; 10 - sběrná nádrž na čistou vodu; 11 - čerpadlo; 12 - hladinoměr; 13 - ventily; 14 - průtokoměr a regulační ventil; 15, 16 - regulační ventil; 17 - čištěná voda; 18 - ventil Koncentrace pevné fáze v kalu odváděném z čističky je asi 10 %. Kal vstupuje do speciálního kalového akumulátoru 8 . Malá část kalu se vrací do alkalizačního stupně jako zárodek. Objem kalového akumulátoru je dimenzován na dva dny provozu jednotky při plné zátěži, aby nedošlo k jejímu nouzovému odstavení v případě poškození kalolisu. Pracovní doba kalolisu 9 je 8 hodin denně. Během této doby se zpracují 3 ... 4 stažení. Po tlakové zkoušce jedné zátěže se vytvoří 2 tuny kalu, obsah sušiny v něm je 30 ... 35 %. Chemické složení zdroje a čištěné vody je uvedeno v tabulce 3. Vyčištěná voda 17 se vrací do odsiřovacího cyklu. Schéma ovládání instalace je také znázorněno na obr. 14. Roztok hydroxidu sodného se dávkuje v závislosti na zdroji vody (průtokoměr a regulační ventil 14 ); flokulant se zavádí úměrně k průtoku vody (regulační ventil 15 ). Chemické složení surové a čištěné vody

po odsiřovacím zařízení Tabulka 3

Index

odpadní voda

před čištěním

po čištění

pH
Pevné látky, mg/l
CHSK, mg/l
Kadmium, mg/l
Rtuť, mg/l
Chrom, mg/l
Nikl, mg/l
Zinek, mg/l
Olovo, mg/l
Měď, mg/l
Siřičitany, mg/l
Fluoridy, mg/l
Sírany, mg/l
Vyčištěná odpadní voda je čerpadlem odčerpávána ze sběrné nádrže 10 . Pokud je pH upravované vody pod požadovanou hodnotou, pak se ventil uzavře. 18 a přívod surové vody se zastaví a ventil 16 přepne a upravená voda se vrátí do alkalizace. ekvalizéry 12 průběžně je sledována hladina kalu v čističi a sběrači strusky. Obecně instalace funguje spolehlivě. OTÁZKY A ÚKOLY 1. Proč TPP produkují odpadní vody? 2. Jaké odpadní vody vznikají v tepelných elektrárnách spalujících uhlí a plynový olej? 3. Jak ropné produkty ovlivňují flóru a faunu vodních ploch? 4. Co je tepelné znečištění přírodních vodních útvarů? 5. Co víte o nebezpečí odpadních vod z tepelných elektráren pro člověka? 6. Jak vznikají odpadní vody z úpraven vod? Hlavní způsoby jejich neutralizace. 7. Z jakých prvků se skládá systém čištění vody z ropných produktů? 8. Jak můžete zachytit cenné komponenty z pracích vod RAH tepelných elektráren spalujících olej? 9. Jaké jsou rozdíly v úpravě a využití odpadních vod z chemických praní v plynových, mazutových a uhelných tepelných elektrárnách? 10. K čemu slouží biochemické metody čištění odpadních vod? 11. Jak zhruba určit množství odpadní vody při chemickém mytí zařízení? 12. Jaké metody neutralizace se používají ve vztahu k odpadním vodám systémů GZU? 13. Jak provést srážení arsenu a fluoru? 14. Jakou roli hrají sorpční vlastnosti uhelného popela při čištění odpadních vod z tepelných elektráren?

Provoz tepelných elektráren je spojen s využíváním velkého množství vody. Hlavní část vody (více než 90 %) se spotřebovává v chladicích systémech různých zařízení: turbínové kondenzátory, olejové a vzduchové chladiče, pohyblivé mechanismy atd.

Odpadní voda je jakýkoli proud vody, který je odstraněn z cyklu elektrárny.

Odpadní nebo odpadní voda kromě vody z chladicích systémů zahrnuje: odpadní vody z hydraulických systémů zpětného získávání popela (GZU), použité roztoky po chemickém mytí tepelného energetického zařízení nebo jeho konzervaci: regenerační a kalové vody z úpravy vody (úpravy vody) závody: olejové odpady, roztoky a suspenze, vznikající při mytí vnějších topných ploch, zejména ohřívače vzduchu a ekonomizéry vody kotlů spalujících sirný topný olej.

Složení uvedených odpadních vod jsou různá a jsou dána typem tepelné elektrárny a hlavního zařízení, jejím výkonem, druhem paliva, složením zdrojové vody, způsobem úpravy vody v hlavní výrobě a samozřejmě úroveň provozu.

Voda po ochlazení kondenzátorů turbín a chladičů vzduchu nese zpravidla pouze tzv. tepelné znečištění, protože jejich teplota je o 8 ... 10 С vyšší než teplota vody ve vodním zdroji. V některých případech mohou chladicí vody také vnášet cizí látky do přírodních vodních útvarů. Je to dáno tím, že součástí chladicího systému jsou i olejové chladiče, jejichž narušení hustoty může vést k průniku ropných produktů (olejů) do chladicí vody. Tepelné elektrárny na naftu produkují odpadní vodu obsahující topný olej.

Oleje se také mohou dostat do odpadních vod z hlavní budovy, garáží, otevřených rozvaděčů, ropných farem.

Množství vody v chladicích soustavách je dáno především množstvím odpadní páry vstupující do turbínových kondenzátorů. V důsledku toho je většina těchto vod v kondenzačních tepelných elektrárnách (CPP) a jaderných elektrárnách, kde množství vody (t/h) ochlazující kondenzátory turbíny lze zjistit ze vzorce Q = KW Kde W- výkon elektrárny, MW; NA-koeficient, pro TPP NA= 100...150: pro JE 150...200.

V elektrárnách na tuhá paliva se odstraňování značného množství popela a strusky obvykle provádí hydraulicky, což vyžaduje velké množství vody. V TPP o výkonu 4000 MW na uhlí Ekibastuz se spálí až 4000 t/h tohoto paliva a vzniká cca 1600...1700 t/h popela. Pro evakuaci tohoto množství ze stanice je potřeba minimálně 8000 m 3 /h vody. Hlavním směrem v této oblasti je proto vytváření cirkulačních systémů skladování plynu, kdy vyčištěná voda zbavená popela a strusky je posílána zpět do tepelné elektrárny do systému skladování plynu.

Vypouštěcí vody GZU jsou výrazně znečištěny nerozpuštěnými látkami, mají zvýšenou mineralizaci a ve většině případů zvýšenou alkalitu. Kromě toho mohou obsahovat sloučeniny fluoru, arsenu, rtuti, vanadu.

Odpadní voda po chemickém mytí nebo konzervaci tepelných energetických zařízení má velmi různorodé složení díky velkému množství mycích roztoků. K praní se používají minerální kyseliny chlorovodíková, sírová, fluorovodíková, sulfamová, dále organické kyseliny: citrónová, ortoftalová, adipová, šťavelová, mravenčí, octová atd. Spolu s nimi trilon B, různé inhibitory koroze, povrchově aktivní látky, thiomočovina hydrazin, dusitan, amoniak.

V důsledku chemických reakcí při mytí nebo konzervaci zařízení se mohou vypouštět různé organické a anorganické kyseliny, alkálie, dusičnany, amonium, železo, soli mědi, Trilon B, inhibitory, hydrazin, fluor, urotropin, captax atd. řada chemikálií vyžaduje individuální řešení pro neutralizaci a likvidaci toxického odpadu z chemického mytí.

Voda z mytí vnějších topných ploch vzniká pouze v tepelných elektrárnách využívajících jako hlavní palivo sirný topný olej. Je třeba mít na paměti, že neutralizace těchto pracích roztoků je doprovázena produkcí kalů obsahujících cenné látky - sloučeniny vanadu a niklu.

Při provozu úpravy vody demineralizované vody v tepelných elektrárnách a jaderných elektrárnách vznikají výtoky ze skladu činidel, mytí mechanických filtrů, odstraňování kalových vod z usazovacích nádrží a regenerace iontoměničových filtrů. Tyto vody obsahují značné množství solí vápníku, hořčíku, sodíku, hliníku a železa. Například v tepelné elektrárně s kapacitou chemické úpravy vody 2000 t/h se soli vypouštějí až 2,5 t/h.

Z předúpravy (mechanické filtry a čiřiče) jsou odváděny netoxické sedimenty - uhličitan vápenatý, hydroxid železitý a hlinitý, kyselina křemičitá, organické látky, jílové částice.

A konečně v elektrárnách, které používají v mazacích a řídicích systémech parních turbín ohnivzdorné kapaliny jako Ivviol nebo OMTI, vzniká malé množství odpadních vod kontaminovaných touto látkou.

Hlavním regulačním dokumentem ustavujícím systém ochrany povrchových vod jsou „Pravidla pro ochranu povrchových vod (standardní ustanovení)“ (M.: Goskompriroda, 1991).