Geum.ru

Лекции по курсу: «Природоохранные технологии в промышленной теплоэнергетике»

Вид материалаЛекции

Содержание


Рис.12. Схема очистки промывочных сточных вод
Рис.13. Схема узла очистки консервирующих растворов
7. Обезвреживание сточных вод систем гидрозолоудаления
8. Очистка сточных вод сероочистных установок
7 в бак отбора чистой воды 10
Химический состав исходной и очищенной воды
10. Если рН обработанной воды ниже требуемого значения, то закрывается задвижка 18
Вопросы и задания
Подобный материал:
1   2   3

Рис.12. Схема очистки промывочных сточных вод:

1 - бак; 2 - бак-нейтрализатор; 3 - шламоотстойник; 4 - бак для коррекции рН; 5 - подача известкового молока; б - подача хлорной извести; 7 - подача сульфида натрия (Nа2S); 8 - серная кислота: 9 - подача воздуха; 10 - вода на очистку; 11 - вода на фильтр-пресс: 12 - сброс

Для обезвреживания промывочных и консервирующих растворов, содержащих нитриты, можно использовать кислые промывочные растворы или производить обработку растворов кислотой. При этом следует учитывать, что при разрушении нитритов образуются газы NO и NО2, плотность которых выше плотности воздуха. Поэтому доступ в емкость, в которой проводилось обезвреживание растворов, содержащих нитрит, может быть разрешен только после тщательной вентиляции этой емкости и проверки ее на загазованность.

Гидразин и аммиак, содержащиеся в сточных водах, могут быть разрушены обработкой растворов хлорной известью. При этом гидразин окисляется хлорной известью с образованием свободного азота. Для практически полного разрушения гидразина количество хлорной извести должно быть увеличено по сравнению со стехиометрическим примерно на 5%.

При взаимодействии аммиака с хлорной известью образуется хлорамин, который в присутствии небольшого избытка аммиака окисляет его с образованием азота. При большом избытке аммиака в результате его взаимодействия с хлорамином образуется гидразин. Поэтому при обезвреживании хлорной известью растворов, содержащих аммиак, необходимо строго выдерживать стехиометрическую дозу извести.

Аммиак можно нейтрализовать в результате взаимодействия его с углекислотой воздуха при аэрации раствора в бакенейтрализаторе или в баке для коррекции рН. Осветленная вода, образующаяся после обезвреживания промывочных и консервирующих растворов, должна быть дополнительно обработана для придания ей нейтральной реакции (рН=6,5...8,5) и повторно использована на технологические нужды электростанции. Гидразин присутствует в стоках лишь в течение нескольких суток после слива растворов в усреднитель. Позже гидразин уже не обнаруживается, что объясняется его окислением при каталитическом участии железа и меди.





Рис.13. Схема узла очистки консервирующих растворов:

1 - сброс консервирующего раствора; 2 - подвод реагентов; 3 - бак сбора консервирующего раствора; 4 - подвод греющего пара: 5 - насос; 6 - сброс обезвреженного раствора: 7 - циркуляционный насос; 8 - эжектор: 9 - линия рециркуляции
Технология очистки стоков от фтора заключается в обработке известью и сернокислым глиноземом в следующем соотношении: на 1 мг фтора - не менее 2 мг Аl2О3. Остаточное содержание фтора достигается не более 1,4...1,6 мг/л.

Осветленная вода из бака для коррекции рН отправляется на биохимическую очистку, являющуюся универсальным методом очистки.

В основе процесса биохимической очистки лежит жизнедеятельность некоторых видов микроорганизмов, которые могут использовать органические и минеральные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве питательных веществ и источников энергии. Для биологической очистки применяют аэротенки и биофильтры. Существуют ограничения для концентраций некоторых веществ в воде, направляемой на биоочистку. При повышенных концентрациях эти вещества становятся ядовитыми для микроорганизмов.

Максимально допустимые концентрации веществ в воде, направляемой на биологическую очистку, составляют, мг/кг:
  • гидразина 0,1;
  • железа сернокислого 5;
  • хлора активного 0,3;
  • фталевого ангидрида 0,5.

Трилон Б в чистом виде подавляет процессы нитрификации при концентрации более 3 мг/л. Трилонаты при исходных концентрациях менее 100 мг/л полностью поглощаются активным илом очистных биологических сооружений.

На практике применяется также совместная очистка осветленной воды с бытовыми стоками на районных и городских очистных сооружениях. Такое решение узаконено существующими санитарными нормами и правилами, в которых указываются также и условия приема на очистные сооружения стоков и предельно допустимые концентрации в них вредных веществ.

На ТЭС с замкнутой системой ГЗУ возможен сброс промывочных и консервационных растворов непосредственно на золоотвалы, если рН>8. В противном случае промывочная вода предварительно нейтрализуется во избежание коррозии оборудования трубопроводов системы ГЗУ. Токсичные примеси сорбируются золой.

При отсутствии оборотной системы ГЗУ на ТЭС консервационные растворы подвергаются обработке различными окислителями: кислородом воздуха, хлорной известью и др.

На рис.13 приведена принципиальная схема установки для очистки консервационных растворов. Отработанный раствор собирается в баке, емкость которого должна быть достаточной для приема сразу всего его количества. К баку подводятся пар и реагенты. Для ускорения процесса организуется циркуляция раствора с одновременным подводом воздуха при помощи эжектора. Продувка воздухом содействует разложению нитритов и гидразина.

7. Обезвреживание сточных вод систем гидрозолоудаления

Количество сточных вод систем ГЗУ во много раз превышает суммарный объем всех остальных загрязненных стоков ТЭС. По этой причине очистка сточных вод систем ГЗУ, а для оборотных систем очистка продувочной воды весьма затруднительны. Очистка этих стоков усложняется высокой концентрацией фторидов, мышьяка, ванадия, ртути, германия и некоторых других элементов, обладающих токсичными свойствами. В применении к таким водам более целесообразно их обезвреживание, т. е. снижение концентрации вредных веществ до значений, при которых возможны их сбросы в водоемы.

Основные методы обезвреживания:
  • осаждение примесей;
  • сорбция примесей на различных сорбентах, в том числе на золе;
  • предварительная обработка с применением окислительно-восстановитель-ных процессов.

Наиболее проверенным методом, применяемым для удаления токсичных примесей из сточных вод, является осаждение примесей в результате образования малорастворимых химических соединений или в результате их адсорбции на поверхности образуемых в воде твердых частиц. В качестве реагента используется, как правило, известь. При необходимости применяются дополнительные реагенты, усиливающие процесс осаждения.

Некоторые образующиеся комплексы токсичных веществ с кальцием обладают достаточно высокой растворимостью. Например, даже наименее растворимый из комплексов мышьяк с кальцием ЗСа(АsО4)2Са(ОН)2 имеет растворимость 4 мг/кг, что в 18 раз превосходит санитарную норму концентрации мышьяка в водоемах.

Для улучшения вывода мышьяка из воды одновременно с известью используют сернокислое железо (железистый купорос) FеSO47Н2О. При этом образуется труднорастворимое соединение FеАsО. Этот процесс усиливается адсорбцией мышьяка хлопьями гидрооксида железа. В результате совместной с известкованием коагуляции можно снизить содержание мышьяка в сточной воде ГЗУ при рН=9...10 до его ПДК в водоемах (ниже 0,05 мг/кг). Одновременно происходит и соосаждение хрома.

Соединения фтора хорошо осаждаются при добавочном вводе хлористого магния (МgСl2) в сточную воду. Фтор осаждается совместно с хлопьями образующегося гидрооксида Мg(ОН)2. Например, на Рефтинской ГРЭС, сжигающей экибастузский уголь, оптимальными условиями для снижения концентрации фтора являются рН= 10,2...10,4 при дозе магния, равной 50 мг/кг фтора.

На ТЭС должно быть создано специальное хранилище для захоронения там осажденных веществ из продувочных вод систем ГЗУ.

Применяется и ряд других веществ для осаждения фтора, например, на Рефтинской ГРЭС испытана коагуляция сточных вод ГЗУ сернокислым алюминием. При рН=4,5...5,5 и дозе сернокислого алюминия в виде безводного Аl2(SO4)3, равной 18...23 мг на 1 мг удаляемого фтора, его концентрация снижалась почти до нуля.

Сорбционная очистка основана на способности сорбентов извлекать токсичные примеси из сточных вод с образованием или без образования с сорбентами химических соединений. Сточные воды ГЗУ содержат сорбент - золу. В золе большинства углей содержится до 60% SiO2 и до 30% Аl2О3, которые образуют в процессе сжигания топлива алюмосиликаты. Последние являются ионообменными материалами, способными сорбировать ионы многих металлов. Наличие в золе недожога приводит к сорбции золой органических и малодиссоциированных соединений из воды.

Наладка системы ГЗУ позволяет откорректировать соотношение воды и золы, значение рН и в результате получить достаточно глубокое удаление токсичных примесей из сточных вод ГЗУ, используя свойства золы. Благодаря такой наладке можно избежать строительства специальных очистных сооружений.

Принципиальным решением проблемы обезвреживания сточных вод систем ГЗУ является переход на пневматические сухие системы транспортировки и хранения золы и шлака с полным их использованием в народном хозяйстве.

8. Очистка сточных вод сероочистных установок

На ряде ТЭС Германии действуют установки по очистке сточных вод, образующихся на стадии осветления суспензии гипса в концентраторах.

Например, на блоке 750 МВт ТЭС Бергкамен очистка сточных вод ведется в одноступенчатой установке, схема которой показана на рис.14.

Загрязненная вода 1 поступает в двухкамерный резервуар 2, куда для осаждения металлов подается 45%-ый раствор едкого натра из емкости 3. Расчетное время действия NaOH - 5 мин. Этого достаточно для поддержания рН в диапазоне 8,7...9,3. Из резервуара 2 вода поступает в резервуар 4, куда из емкости 5 подается флокулянт. После ввода флокулянта сточная вода направляется в осветлитель 6.

По опускной трубе, образованной внутренней и наружной оболочками осветлителя, вода поступает в промежуточный объем. Скорость нисходящего потока в этом объеме равна 10...15 м/с. Окончательное разделение воды и шлама происходит при изменении направления потока воды после внутренней оболочки. Поток движется вверх со скоростью 3 мм/с и в это время происходит агломерация и осаждение твердых частиц, которое опускается в нижнюю часть осветлителя и удаляются из него скребковым механизмом.

Осветленная вода отводится через внутреннее сборное устройство 7 в бак отбора чистой воды 10.





Рис.14. Схема установки очистки сточных вод на блоке 750 МВт ТЭС Бергкамен:

1 - загрязненная вода; 2 - двухкамерный резервуар; 3 - емкость едкого натра; 4 - резервуар; 5 - емкость флокулянта; 6 - осветлитель; 7 - сборное устройство осветлителя; 8 - шламонакопитель; 9 - фильтр-пресс; 10 - бак сбора чистой воды; 11 - насос; 12 - уровнемер; 13 - клапаны; 14 - расходомер и регулирующий клапан; 15, 16 - регулирующий клапан; 17 - очищенная вода; 18 - задвижка
Концентрация твердой фазы в шламе, удаляемом из осветлителя, составляет около 10%. Шлам поступает в специальный шламонакопитель 8. Небольшая часть шлама возвращается в стадию подщелачивания в качестве затравки.

Объем шламонакопителя расчитан на двое суток работы установки при полной нагрузке для предотвращения ее аварийного останова в случае повреждения фильтр-пресса.

Время работы фильтр-пресса 9 составляет 8 ч в сутки. За это время перерабатывается 3...4 загрузки. После опрессовки одной загрузки образуется 2 т шлама, содержание сухого вещества в нем 30...35%. Химический состав исходной и очищенной воды приводится в табл.3.

Очищенная вода 17 возвращается в цикл сероочистки.

Схема управления установкой показана также на рис.14. Раствор едкого натра дозируется в зависимости от исходной воды (расходомер и регулирующий клапан 14); флокулянт вводится пропорционально расходу воды (регулирующий клапан 15).


Химический состав исходной и очищенной воды

после сероочистной установки Таблица 3

Показатель
Сточные воды




до очистки
после очистки

рН
6...7
9

Взевешенные вещества, мг/л
150
0,1

ХПК, мг/л
130
130

Кадмий, мг/л
0,05
0,03

Ртуть, мг/л
0,06
0,05

Хром, мг/л
0,5
0,5

Никель, мг/л
0,5
0,5

Цинк, мг/л
1,8
0,7

Свинец, мг/л
0,4
0,4

Медь, мг/л
0,5
0,02

Сульфиты, мг/л
20
20

Фториды, мг/л
80
15

Сульфаты, мг/л
2000
1700


Очищенные стоки откачиваются насосм из сборного бака 10. Если рН обработанной воды ниже требуемого значения, то закрывается задвижка 18 и прекращается подача исходной воды, а клапан 16 переключается и обработанная вода возвращается на подщелачивание.

Уравнемерами 12 непрерывно контролируется уровень шлама в осветлителе и шлакосборнике.

В целом установка работает надежно.


ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Почему на ТЭС образуются сточные воды?

2. Какие сточные воды имеют место на угольных и газомазутных ТЭС?

3. Как влияют на флору и фауну водоемов нефтепродукты?

4. Что такое тепловое загрязнение природных водоемов?

5. Что Вы знаете о вреде для человека сточных вод ТЭС?

6. Как образуются сбросные воды водоподготовительных установок? Основные пути их обезвреживания.

7. Из каких элементов состоит система очистки воды от нефтепродуктов?

8. Как можно уловить ценные компоненты из обмывочных вод РВП мазутных ТЭС?

9. В чем различия очистки и использования сточных вод химических промывок на газовых, мазутных и угольных ТЭС?

10. Для чего используются биохимические методы очистки сточных вод?

11. Как ориентировочно определить количество сточной воды при химической промывке оборудования?

12. Какие методы обезвреживания используются применительно к сточным водам систем ГЗУ?

13. Как осуществить осаждение мышьяка и фтора?

14. Какую роль играют сорбционные свойства золы углей в очистке сточных вод ТЭС?