Методы термической обработки отходов сточных вод

     Назначением термической обработки сточных  вод является прекращение их сброса в водоемы с одновременным  получением дистиллята, пригодного после  дополнительной очистки для питания  паровых котлов, а также технических  продуктов сульфата и хлорида  натрия, пригодных для применения как в энергетике, так и в  других отраслях промышленности (бумажной, стекольной и т.д.) Необходимость  в каждом из этапов переработки стоков определяется индивидуально.

     Сточные воды, определенным образом классифицированные и собранные в баках-усреднителях, проходят обработку в осветлителях, осветляются в механических фильтрах, подкисляются, деаэрируются и поступают  на термическую обработку. Шлам после  осветлителей обезвоживается, фильтруется, а затем направляется или на захоронение, или в сушильные печи для получения строительной извести. Необходимость в проведении отдельных из перечисленных операций в каждом конкретном случае определяется индивидуально.

     Получение дистиллята производится в термодистилляционных установках частичного концентрирования ДОУ или испарителях мгновенного  вскипания - ИМВ (кратность упаривания 20 - 25 раз, может быть и ниже из-за "барьера растворимости"). Кратность  концентрирования определяется последующим  использованием концентрата - или для  питания ВВКУ, или для сброса (с  разбавлением) в водоисточники.

     Выпаривание производится в ВВКУ, предназначенных  для предельного или безостаточного упаривания концентрата после ДОУ  или любых других концентрированных, определенным образом обработанных стоков для получения из них солей  сульфата и хлорида натрия или  последующего захоронения упаренного концентрата. 

3.2. Общие требования к проектированию установок

     Установки по переработке сточных вод включены в технологический цикл работы ТЭС  и ГРЭС и располагаются, как правило, в отдельно стоящем здании. В качестве греющего пара должен подаваться пар  из общестанционных коллекторов, в  качестве охлаждающей воды в теплообменниках  и конденсаторах - вода из системы  технического водоснабжения, сетевая  вода, конденсат. Нужно стремиться к  потреблению такого количества пара в установках, чтобы количество охлаждающей  воды не превышало количества исходной воды, подаваемой на водоподготовительную установку (ВПУ) в летнем и зимнем режиме. При использовании дополнительной охлаждающей воды должна быть оценена  надежность теплосъема с точки зрения суточных и сезонных колебаний расхода  и температуры охлаждающей воды.

     Для обеспечения непрерывной работы оборудования предусматривается автоматическое управление технологическими процессами. Количество регулируемых параметров должно быть минимальным, что достигается применением гидравлических затворов на линиях перетока жидких сред из ступени в ступень при низких давлении и вакууме.

     Расчет  гидравлических затворов (высоты и  сечения) должен производиться с  учетом самовскипания перетекающей через них среды.

     На  установках должно предусматриваться  дистанционное управление механизмами, регулирующими и запорными органами. Объем непрерывного автоматического  контроля с регистрацией важнейших  параметров теплового и водно-химических режимов должен обеспечивать надежную оценку технико-экономических показателей  работы установок.

     Комплектующее оборудование должно выбираться по каталогам, номенклатурным справочникам или по проектам, выполненным специализированными  организациями. При выборе деаэраторов  для накипеобразующих растворов  необходимо избегать применения аппаратов  и схем с самовскипанием воды, так  как возможно интенсивное зарастание водораспределительных отверстий  накипью в зонах самовскипания.

     В установках, как правило, могут быть использованы энергетические насосы. Насосы, работающие в тракте с агрессивными средами, должны иметь коррозионно-стойкое  исполнение. Для поддержания вакуума  могут применяться пароэжекторные, водоструйные и механические вакуум-насосы.

     Правильный  выбор конструкционных материалов для основного и вспомогательного оборудования определяет долговечность  установок по переработке сточных  вод, которая должна быть не менее 15 - 20 лет при сроке окупаемости  капитальных затрат не более чем  через 5 лет. Именно такой срок службы может оправдать технико-экономическую  целесообразность строительства подобных установок по переработке сточных  вод. При выборе конструкционных  материалов наряду с их стойкостью необходимо учитывать стоимость.

     Для предотвращения коррозионных повреждений  и уменьшения выноса с дистиллятом  и конденсатом греющего пара продуктов  коррозии необходимо предусматривать  на установках средства дегазации - деаэрационные  установки и при необходимости  узлы ввода реагентов для химического  связывания остаточных газов (кислорода  и углекислоты).

     Для обеспечения минимального количества отложений на поверхности нагрева  теплообменного оборудования необходимо предусматривать специальные мероприятия.

     Для водной и химической очисток поверхности  нагрева теплообменного оборудования установок от накипи и других отложений, в том числе и от продуктов  коррозии, должны предусматриваться  сооружения, оборудование и коммуникации для приема, хранения, приготовления, дозирования и прокачки моющих и  пассивирующих растворов, а также  нейтрализации и утилизации сточных  вод.

     Установки должны быть приспособлены для проведения гидравлических опрессовок с возможностью последующего полного опорожнения  оборудования и трубопроводов. Строительные конструкции должны быть рассчитаны на дополнительные нагрузки, возникающие  при проведении гидравлических опрессовок.

     Необходимо  предусматривать проведение консервации  оборудования установок, выводимых  в резерв. Консервация проектируется  в соответствии с Методическими указаниями по консервации оборудования стационарных электростанций, выводимых в резерв: МУ 34-70-106-85 [8] . 

     3.3. Постановка экологических задач, возникающих при проектировании энергетического объекта (ЭО). Классификация сточных вод, возникающих при деятельности ЭО

     Сбор  исходных данных, связанных с наличием водных ресурсов на площадке размещения ЭО, качеством этих вод, имеющимся  фоновым загрязнением, гидрологическим  состоянием площадки - задача первого  этапа проектирования, расширения или реконструкции для проектных организаций.

     С учетом этих данных и технического задания заказчика прорабатывается  несколько вариантов ТЭО, как  правило, три. Эти варианты могут  различаться технологическими решениями, оборудованием, но обязательно должны показать три вида переработки стоков: сброс с разбавлением в водоисточники, полную переработку и смешанную  схему. Критерием приемлемости того или иного решения по переработке  стоков будет цена. Финансовые затраты  должны иметь решающее значение при  принятии решения.

     Если  сумма штрафов, предусмотренных  действующим законодательством  за загрязнение окружающей среды  на данном этапе, при сбросе стоков с разбавлением, будет меньше эксплуатационных затрат на установку переработки  стоков, следует принять способ с  разбавлением. Если это состояние  достигается при частичной переработке  стоков, то следует принимать такой  способ. И только если существуют специальные  ограничения на сброс стоков в  водоемы, то принимается способ полной переработки стоков. В этом случае электрическим станциям должны быть частично компенсированы затраты на эксплуатацию подобной установки из федерального или местного бюджета  или бюджета той организации, которая запретила сброс (экологический  фонд).

     В результате деятельности электрических станций возникают  сточные воды, которые можно условно  разделить на следующие категории:

1. воды после охлаждения конденсаторов, маслоохладителей, холодильников, газоохладителей и т.д. Это так называемые условно-чистые воды, несущие только "тепловое" загрязнение;
2. минерализованные стоки от ВПУ;
3. продувочные воды градирен;
4. ливневые стоки;
5. замасленные и замазученные воды;
6. воды от обмывок РВП, консервации и химических промывок;
7. оборотные воды ГЗУ;
8. продувочные воды котлов и испарителей;
9. продувочные воды осветлителей.

     Сложность сбора и последующей переработки  стоков заключается в их разбросанности по территории, разном качественном и  количественном составе, что затрудняет подбор универсального оборудования для  совместной переработки сточных  вод. Уклон в сторону сброса сточных  вод путем разбавления привел к практике проектирования дренажных  и канализационных систем на ЭО, позволяющей попадать замасленным  и замазученным водам в ливневые стоки, а условно-чистым водам - в  замасленные и замазученные стоки.

     Для того, чтобы утилизация и переработка  сточных вод были эффективными и  малозатратными, необходимо определенным образом классифицировать сточные  воды, организовать их сбор но общим  признакам и усреднение, а затем  к каждой группе сточных вод подобрать  технологию и оборудование по их переработке.

     Предлагается  все сточные воды подразделить на три группы:

     Первая  группа:

• сточные воды общестанционной, блочной и автономной обессоливающих установок;
• очищенные замасленные и замазученные стоки;
• очищенные ливневые стоки;
• продувочная вода градирен;
• оборотная вода ГЗУ;
• продувочные воды осветлителей;
• нейтрализованные воды от химических промывок.

     Вторая  группа:

• продувочные воды испарительных установок и котлов.

     Третья  группа:

• регенерационные воды натрий-катионитных фильтров.

     Ввиду широкого диапазона изменения качественного  и количественного состава вод  этих трех групп заказчики - электрические  станции самостоятельно формируют  экспериментальным или расчетным  путем качественный и количественный состав своих сточных вод, под  которые специализированные организации  подбирают схему и технологическое  оборудование, способное наиболее эффективным  методом переработать такие воды.

     При проектировании системы канализования  и сбора сточных вод нужно  руководствоваться следующими правилами:

     система канализования и сбора замасленных  и замазученных сточных вод должна быть индивидуальной, необходимо исключить  попадание в нее любых других вод. Все замасленные и замазученные сточные воды, имеющие постоянный, периодический или случайный  характер, должны быть собраны в  этой системе;

     аналогичным образом должна быть организована система  промливневой канализации;

     сбор, нейтрализация и усреднение кислых и щелочных вод после обессоливающих установок должны быть индивидуальными, следует предусматривать отдельные  трубопроводы и баковое хозяйство  для их приема, усреднения, нейтрализации  и последующего использования;

     баковое хозяйство должно обеспечивать максимальный сбор всех "вторичных" вод, возникающих  на ЭО, и возвращать их на повторное  использование;

     система сбора и усреднения продувочных  вод испарительных установок, регенерационных  вод натрий-катионитных фильтров должна обеспечивать усреднение и бесперебойное  питание установок, перерабатывающих эти стоки. Такие же требования следует  соблюдать при сборе и усреднении вод первой группы.

3.4. Требования к качеству сточных вод, поступающих на термодистилляционное и выпарное оборудование. Рекомендуемые способы предварительной обработки сточных вод

     Требования  к качеству сточных вод зависят  от степени их переработки: поступают  ли они только на начальное концентрирование на ДОУ или ИМВ и затем сбрасываются в водоисточник или этот концентрат поступает на ВВКУ с последующей  переработкой до сухих солей или  жидкого концентрата.

       При начальном концентрировании  сточных вод кроме классификации  и усреднения, как правило, достаточно  освобождения стоков от механических  примесей, для чего предусматриваются  механические фильтры, иногда  совместно с осветлителями.