CC BY
21Т Е Х Н И Ч Е С К И Е
НАУКИ
УДК 627
Г.Г. Шайхулисламова, Г.Ю. Федоров МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА ТЭЦ
В статье рассмотрена система очистки сточных вод топливного цеха на ТЭЦ. Для улучшения степени очистки, с целью достижения нормативов НДС по нефтепродуктам и взвешенным веществам и предотвращения аварийных сбросов предложено дополнительно внедрить в систему очистных сооружений ТЭЦ напорный радиальный флотатор.
Ключевые слова: теплоэнергетика, очистка, сточные воды, нефтепродукты, взвешенные вещества, модернизация, флотатор.
В настоящее время в РТ значение пресной воды в качестве природного сырья постоянно возрастает. Использование водных объектов в промышленности приводит к его загрязнению различными веществами. Их источниками служат нефтепроводы, нефтебазы, перекачивающие станции и наливные пункты, предприятия морского, автомобильного и железнодорожного транспорта и пр., а так же сточные воды коммунального хозяйства городов и др. населенных пунктов, сельскохозяйственные сточные воды, талые и ливневые стоки с городских улиц и промышленных площадок.
Потребление энергии в России и в мире неуклонно возрастает. Энергетика, в том числе теплоэнергетика, является в настоящее время базой для развития всех отраслей промышленности, транспорта и сельского хозяйства. Развитие же самой энергетической отрасли порой сдерживается недостаточной проработкой вопросов защиты окружающей среды от неблагоприятного воздействия энергообъектов. [1]
Тепловые электростанции сбрасывают различные виды сточных вод, а именно промывочные и воды охлаждения, отработавшие растворы, воды загрязненные нефтепродуктами и др.
© Г.Г. Шайхулисламова, Г.Ю. Федоров, 2014.
В своей работе, я рассмотрела загрязнение водных объектов сточными водами, содержащие нефтепродукты и взвешенные вещества на предприятии теплоэнергетики.
Большинство водоемов, в которые производится сброс сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, являются рыбохозяйственными. Установленная предельно допустимая концентрация нефтепродуктов в них составляет всего 0,05 мг/л, в то время как во многих водоемах содержание нефтепродуктов до сброса сточных вод (фоновая концентрация) часто уже превышает это значение. Поэтому при сбросе таких вод в рыбохозяйственные водоемы необходимо поддерживать концентрации нефтепродуктов не превышающие установленные ПДК. [2]
Попадающие в водоем стоки, содержащие нефтепродукты, вызывают появление у воды запаха и привкуса керосина, образование пленки или масляных пятен на ее поверхности и отложения тяжелых нефтепродуктов на дне водоемов. Пленка нефтепродуктов нарушает процесс газообмена и препятствует проникновению в воду световых лучей, загрязняет берега и прибрежную растительность. [2]
В итоге, попадание нефтепродуктов ведет к заболачиванию водоемов и образованию донных отложений являющихся вторичным загрязнителем.
На данный момент проблема защиты водной среды от загрязнений нефтепродуктами и взвешенными веществами является актуальной, так как она ведет к заболачиванию и гибели водной экосистемы.
Для тепловых электростанций основными источниками загрязнения сточных вод нефтепродуктами и взвешенными веществами являются топливное мазутное хозяйство, маслосисте-мы котлотурбинного цеха, электротехнического оборудования, вспомогательных служб. Содержащие в составе смазочные и изоляционные масла, мазуты, керосин, бензин и т.д.
В мазутном хозяйстве или в топливном цехе происходит очистка охлаждающей воды насосов, конденсата мазутных хозяйств, воды, образующиеся при аварийных утечках и ремонтных работах.
Загрязненные же нефтепродуктами сточные воды непосредственно от источников загрязнений по специальным трубопроводам отводятся в собственную канализационную сеть загрязненных промышленных стоков (КСЗС). По КСЗС загрязненные воды самотеком поступают в приемный резервуар, расположенный на территории мазутного хозяйства, автоматизированной насосной станции. Загрязненные воды насосами откачиваются в приемные резервуары очистных сооружений. Очистка сточных вод от нефтепродуктов осуществляется последовательно в 3 этапа:
• отстаивание в приемных резервуарах;
• фильтрация через механические фильтры;
• фильтрация через угольные фильтры;
На предприятии отстаивание загрязненных сточных вод нефтепродуктами и взвешенными веществами осуществляется в двух приемных резервуарах. В начале сточные воды попадают в приемные резервуар № 2, где в процессе статического отстаивания происходит отделение не эмульгированных нефтепродуктов.
Всплывшие на поверхность воды нефтепродукты периодически, по мере их накопления, сливаются через переливную линию открытием задвижки, в автоцистерну с последующим сливом на сливную эстакаду. Отстоявшаяся вода из резервуара № 2 по переливному трубопроводу самотеком перетекает в резервуар № 1, после чего сточная вода направляется на следующую ступень очистки.
Вторая (механические фильтры) и третья (угольные фильтры) ступени очистных сооружений предназначены для окончательной очистки сточных вод. Очистка здесь осуществляется за счет адсорбции нефтепродуктов загрузочными материалами фильтров.
Механические фильтры (осветлительные) предназначены для удаления взвешенных веществ. Осветление производится при помощи фильтрования воды. Фильтрование представляет собой процесс очистки воды от грубодисперсных примесей, происходящий при течении воды через пористую среду.
В общем случае процесс выделения частиц примесей из воды при фильтровании состоит из 3 стадий: переноса частиц из потока воды на поверхность фильтрующего материала, закреп-
ление их на поверхности зерен и щелях между ними и отрыва частиц с переходом их обратно в поток воды.
Фильтры сорбционные (угольные) предназначены для глубокой очистки конденсата и сточных вод от высокодисперсных частиц масла и остатков нефтепродуктов. Применяются в схемах конденсатоочисток ТЭЦ.
Обрабатываемый конденсат и сточные воды под давлением 0,6 МПа поступает на обработку в угольный сорбционный фильтр (ФСУ) и проходит через слой зерен активированного угля. Масло поглощается активированным углем. Продолжительность рабочего цикла ФСУ зависит от поглотительной способности угля и от загрязненности конденсата.
Очищенная вода после угольных фильтров направляется в систему оборотного водоснабжения - в шандорный колодец. При неудовлетворительном качестве очищенной воды часть ее можно вновь возвратить для дополнительной очистки на фильтрах.
Изучив технологию системы очистки сточных вод загрязненных нефтепродуктами и взвешенными веществами на ТЭЦ, мною рассмотрено современное оборудование и методы очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ.
К физико-химическим методам очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ относят: сорбцию, флотацию, коагуляцию.
Флотационная очистка воды заключается в образовании комплексов, состоящих из частиц нефтепродуктов и пузырьков воздуха, которыми предварительно насыщают обрабатываемую воду, реализуя принцип напорной флотации. При этом скорость всплывания комплекса превышает на два-три порядка скорость всплытия капли масла. При напорной флотации воздух растворяется в воде под избыточным давлением до 0,5 Мпа, для чего он подается в трубопровод перед насосом (обычно с помощью эжектора), а затем водовоздушная смесь в течение 8-10 мин находится в специальной напорной емкости, откуда направляется во флотатор. Во флотаторе происходит снижение давления, образование пузырьков воздуха и собственно флотационный процесс разделения воды и примеси. [3]
Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, то есть частиц размером 1-100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ - коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. Так как коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов слабый положительный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение. [4]
Ознакомившись с системой очистки сточных вод на конкретном предприятии теплоэнергетики, и изучив весь процесс, стало понятно, что основными загрязнителями топливного цеха является взвешенные вещества и нефтепродукты.
Основными источниками загрязнения поверхностного стока на территории предприятия являются взвешенные вещества и нефтепродукты, попадающие на территорию в результате их пролива и неисправностей автотранспорта и другой техники и т.д.
Анализ экологических проблем очистных сооружений показал, что наиболее значимой экологической проблемой предприятия является возможные на очистных сооружениях аварийные ситуации, так как используемое оборудование предприятия имеет значительный физический износ и недостаточную степень очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ.
Поэтому я предлагаю усовершенствовать в топливном цехе систему очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов.
Рассмотрев конструкции и технические характеристики разных типов флотаторов (вихревых, прямоугольных, вакуумных, радиальных и др.) и выполнив технологические, экологиче-
ские и экономические расчеты, предлагается применять напорный радиальный флотатор, который предлагается установить до механических и угольных фильтров.
Внедрение напорного радиального флотатора позволит уменьшить затраты на обслуживание фильтров и предотвратить аварийный выброс нефтепродуктов, за счет дополнительной очистки сточной воды, а также доведение до установленных нормативов НДС содержание нефтепродуктов и взвешенных веществ. В связи с тем, что сточная вода очищается до минимального содержания нефтепродуктов, её повторное использование в системе оборотного водоснабжения позволит увеличить экономическую эффективность работы ТЭЦ.
Библиографический список
1. Электроэнергетика и природа / Под ред. Г.И. Лялика, А.Ш. Резниковского. М.: Энергоатомиз-дат, 1995.
2. Современные методы очистки вредных выбросов и сточных вод тепловых электростанций: Учеб. Пособие / Мингалеева Г.Р. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2002. С. 96.
3. Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., стереот. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 309 [11]с.: ил. 233 стр.
4. Методы очистки сточных вод - http://ref.by/refs/97/36463/LhtmL
ШАЙХУЛИСЛАМОВА Гульназ Гельфановна - магистрант, Казанский государственный энергетический университет.
ФЕДОРОВ Георгий Юрьевич - доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
