Added by on 2015-03-24

2. Защита гидросферы от загрязнений

2.7. Очистка сточных вод

2.7.8. Оборотные совокупности водоснабжения предприятий

Большая часть предприятий являются большими потребителями воды, что обусловлено универсальностью её особенностей и распространённостью на Земле.

Так, в энергетической отрасли, на тепловых и ядерных электростанциях (АЭС и ТЭС) рабочим телом являются вода и пар. В зависимости от того, для каких целей употребляется вода на электростанции, к качеству воды предъявляются разные требования. На АЭС и ТЭС различают: пар и воду, применяемые как рабочее тело (пар, кондесат, питательная вода); добавочную воду (для восполнения утрат рабочего тела в цикле электростанции); сетевую и подпиточную техническую воду и воду теплосетей.

Последняя употребляется для отвода теплоты от отработавшего пара в конденсаторах турбин, в совокупности гидрозолошлакоудаления, для охлаждения масла и газа турбин и электрогенераторов, охлаждения подшипников запасных механизмов, для отвода тепла из бассейнов выдержки тепловыделяющих элементов АЭС и для последовательности вторых целей. Малый часть технической воды, поступающей на электростанцию, есть исходной  для подготовки добавочной воды главного цикла и подпиточной воды.

Значит, в процессах применения технической (природной) воды на электростанции образуются: золошлаковая пульпа (для ТЭС на жёстком горючем), замасленные и замазученные воды (для ТЭС на мазуте), стоки химцехов, в которых готовится вода для применения в цикле в качестве рабочего тела (засоленные воды), стоки химических консервации и промывок оборудования, обмывок поверхностей нагрева котлов и воздухоподогревателей и подогретая (в сравнении с источником) сбросная вода конденсаторов турбин (тепловое загрязнение).

Как и для других предприятий, для АЭС и ТЭС принципиально вероятны два варианта водопользования. По первому техническая вода забирается из природного источника (река, озеро) и по окончании применения на электрической станции и соответствующей очистки сбрасывается в тот же источник. Эта совокупность технического водоснабжения – прямоточная .

По второму варианту на электростанции используется замкнутое водопользование, а из природных источников техническая вода на АЭС и ТЭС подаётся только в количествах, нужных для восполнения естественных её утрат на электростанции. Этому варианту соответствуют оборотные совокупности технического водоснабжения. Они снабжены прудами – охладителями либо градирнями.

По варианту прямоточной совокупности водоснабжения электростанция обязана размешаться вблизи большого природного водного источника, во втором варианте это требование необязательно.

“нормы охраны и Санитарные правила поверхностных вод от загрязнения” регламентируют преимущественное применение оборотных совокупностей водоснабжения, в которых сточные воды по окончании очистки снова применяют в технологических процессах.

Анализ изложенного в настоящей главе разрешает сделать вывод: уже обозримой перспективе общество должно прийти к такому режиму водопользования, в то время, когда сброс вод, использованных на промышленных фирмах, будет исключён: технологической схемой предприятия будет предусмотрено многократное применение некоего количества воды в тех либо иных технологических процессах. Другими словами везде утвердится высокоэффективное оборотное водоснабжение.

В ряде разработок (фрагментов разработок) это имеет место уже сейчас либо планируется на недалёкое будущее. Так, в энергетике реально стоит вопрос о создании бессточных совокупностей ВПУ (водоподготовительных установок, обессоливающих природную воду для пароводяного цикла), об отказе от совокупностей гидрозолошлакоудаления на ТЭС, трудящихся на жёстком горючем, и переходе к “сухому”, бессточному удалению шлака и золы и т.п. [14].

Весьма перспективной и, повидимому, ещё до конца не оценённой сейчас есть разработка оборотной совокупности водоснабжения ТЭС с воздушно-конденсационной установкой Геллера (рисунок 2.9). [10]. Такая установка включает в себя конденсатор смешивающего типа, циркуляционный насос и радиаторно-охладительную башню (РОБ). Последняя складывается из корпуса, аналогичного корпусу градирни, в нижней части которого установлены алюминиевые радиаторы.

Вода (конденсат турбины) циркуляционными насосами прокачивается через радиаторы, в которых она охлаждается потоками воздуха, поступающими в вытяжную башню через боковые окна, имеющиеся в её нижней части. Охлаждённая вода по окончании РОБ употребляется в конденсаторе смешивающего типа для конденсации отработавшего в турбине пара.

Часть конденсата, числом, равном расходу пара, поступающего в конденсатор, по окончании циркуляционных насосов отводится к конденсатному насосу и потом к паровому котлу. Главный поток снова поступает в РОБ. Воздушное пространство через РОБ движется под действием естественной тяги. Для повышения теплообмена радиаторы делают оребрёнными.

Интенсивность теплообмена во многом зависит от высоты башни. Исходя из этого высота РОБ для замечательных установок достигает 150 м.

Установка Геллера превосходна тем, что исключает испарение либо капельный унос воды из конденсатора в ходе её охлаждения, как это имеет место в прудах – охладителях либо в градирне. Это существенно сокращает [14] безвозвратные утраты воды если сравнивать с прямоточной и, в особенности, оборотной (с прудами – охладителями либо градирнями) совокупностями водоснабжения – до 1 % и 2 % от валового водопотребления соответственно. Валовое потребление – сумма затрат (м 3 /с) воды, находящейся в обороте и поступающей на станцию свежей воды. К примеру, по [10] для ТЭС мощностью 5 млн. кВт при прямоточной совокупности водоснабжения для целей конденсации пара в конденсаторе нужен постоянный забор свежей воды

140 м 3 /с. Это – валовое потребление, в котором имеется лишь поступление свежей воды и нет оборотной воды. Безвозвратные утраты воды наряду с этим составляют 1 % либо 1,4 м 3 /с. При оборотной совокупности, к примеру, с градирнями, для конденсации пара в конденсаторе нужно приблизительно такое же количество воды (140 м 3 /с), но тут свежая вода образовывает

5 % от валового водопотребления, другими словами

7 м 3 /с, оборотная – 95 % либо 2,8 м 3 /с.

Рисунок 2.9 – Схема оборотного водоснабжения с воздушноконденсационной установкой Геллера

1 – смешивающий конденсатор; 2 – форсунки конденсатора; 3 – паровая турбина;

4 – генератор; 5 – вытяжная башня; 6 – охлаждающие колонны; 7 – трубопровод нагретой воды; 8 – трубопровод охлажденной воды; 9 – гидротурбина; 10 – циркуляционный насос; 11 – конденсатный насос

Внедрение установок Геллера может снизить норму забора свежей воды на электростанциях в 17(!) раз, а норму безвозвратных утрат – в 4 раза.

Само собой разумеется, в бессточных технологических процессах в различных отраслях индустрии имеется и будут затраты воды на фактически безвозвратные потери и производство продукции, каковые будут компенсироваться в соответствии с уравнением:

Наряду с этим тарифная политика в области водопотребления в соответствии с концепцией устойчивого развития (постоянное ужесточение тарифов) с неизбежностью будет вести к уменьшению как Qпотребл. так и Qпотерь. потому, что потребитель воды обязан будет оплачивать да и то, и второе. И в случае если сейчас существует узнаваемая сдержанность в части внедрения воздушно-конденсационной совокупности Геллера (из-за необходимости громадных затрат на это) [14], то

в рамках осуществления концепции устойчивого развития обладатели электростанций будут вынуждены пойти на громадные затраты по внедрению установок Геллера, и этим будет внесён вклад в защиту гидросферы.

В том, что техносфера придёт к бессточным разработкам, сомневаться не приходится: ещё 40…50 лет назад господствовали прямоточные совокупности водоснабжения фирм; сейчас в большинстве государств прямоточное водоснабжение легко немыслимо. В случае если, допустим, всё та же ТЭС 5 млн. кВт стоит на берегу реки с дебитом 140 м 3 /с (это средняя река; отметим, что дебит реки Урал образовывает 360 м 3 /с, Днестра – 340 м 3 /с, Эльбы (Лабы) – 690 м 3 /с), то при прямоточной совокупности водоснабжения ТЭС водозабор образовывает 140 м 3 /с, и вся вода реки обязана прокачиваться через теплообменники ТЭС. Другими словами целый водоток реки превратится в стоки, а русло между водосбросом и водозабором будет осушено. Одновременно с этим при утвердившейся сейчас оборотной совокупности водоснабжения для целей конденсации пара в конденсаторе обязан производиться забор свежей воды

7 м 3 /с, а сброс сточной воды составит 4,2 м 3 /с — с учётом безвозвратных утрат в 2% от валового водопотребления — 2,8 м 3 /с. Другими словами прогресс в уменьшении доли стоков в валовом водопотреблении громадной энергетики очевиден. Следующий ход в направлении уменьшения стоков в энергетике – применение воздушно-конденсационных установок Геллера.

Что касается замасленных и замазученных вод и вод обмывок поверхностей нагрева, то тут формируются высокоэффективные локальные замкнутые совокупности, в которых очищенные и охлаждённые до приемлемого уровня сточные воды будут опять направляться на охлаждение масла и газа, подшипников, на обмывку поверхностей нагрева и др.

В части уменьшения стоков химпромывок и консервации оборудования стратегическим для энергетики остаётся вопрос разработки материалов для внутренних поверхностей элементов пароводяного цикла, талантливых противостоять коррозии и связанному с ней образованию отложений. Ответ этого вопроса приведёт к исключению данных стоков по большому счету. Это – вопрос совершенствования разработки энергетического производства, направленного на исключение самих обстоятельств происхождения стоков консервации оборудования и химических промывок пароводяного цикла, являющийся одной из компонент неспециализированной проблематики создания малоотходных и безотходных разработок (см. п. 2.7.5).

Такие же тенденции – развитие оборотного водоснабжения и уменьшение количества сточных вод – наблюдаются в других отраслях индустрии. Так, в машиностроении в солидном числе случаев применяют оборотные совокупности водоснабжения отдельных цехов и участков, стоки которых стабильны по составу.

Употребляются кроме этого двухступенчатые схемы очистки, при которых в локальных очистных сооружениях сточные воды предварительно очищаются от своеобразных (для данных цехов, участков) примесей, а доочистка от вторых примесей осуществляется на общезаводских очистных сооружениях.  Выбор схем очистки стоков и схем оборотного водоснабжения определяется мощностью и типом предприятия, степенью “безотходности” применяемых разработок, чертями источников водоснабжения [12].

На рисунке 2.10 представлена схема обычной оборотной совокупности водоснабжения большого машиностроительного предприятия [12].

Рисунок 2.10 Схема оборотного водоснабжения машиностроительного предприятия [12]

В главные и вспомогательные цехи поступает питьевая 2, техническая 3, техническая сточные 4 воды и деминерализованная вода 1 и 17. Состав сточных вод: маслосодержащие 5 – 60,6 %; с преобладающим содержанием жёстких примесей 9 – 23,7 %; концентрированные маслосодержащие сточные воды, а также: отработанные моющие и обезжиривающие растворы 8 и отработанные смазочно-охлаждающие жидкости 6 – 1,6 %; стоки окрасочных камер 7 – 1,2 %; стоки с преобладающим содержанием растворимых  примесей, а также: цианосодержащие 10, кислотно-щелочные 11, никельсодержащие 12 и хромосодержащие 13 – 12,8 %. Маслосодержащие стоки очищают в очистных сооружениях 23 и очищенные воды 1 возвращают в технологический процесс; отделённые маслопродукты идут в сборник 22, откуда часть поступает на установку 20 регенерации масел, остальные – на термическую утилизацию 21.

На очистные сооружения в один момент поступают и предварительно очищенные в установке 24 отработанные смазочно-охлаждающие жидкости 6. В очистных сооружениях 25-27 производится очистка соответственно стоков окрасочных камер 7, отработанных моющих и обезжиривающих растворов 8 и стоков с преобладанием  жёстких частиц 9, каковые по окончании очистки снова употребляются в технологическом ходе, а выделенные твёрдые частицы и масла направляют в сборник маслопродуктов 22 и шламосборник 19. Цианосодержащие 10, кислотно-щелочные 11 и никельсодержащие 12 сточные воды по окончании нейтрализации в нейтрализаторе 15 направляют в очистные сооружения 16, из которых очищенную сточную воду снова подают в технологический процесс либо сбрасывают в водоём по трубопроводу 18. Хромосодержащие сточные воды 13 по окончании выделения из них хрома в очистных сооружениях 14 направляют через трубопровод 28 для предстоящей очистки на городскую станцию очистки стоков.

Как направляться из рисунка 2.10, эта схема оборотного водоснабжения одноступенчатая, не считая той её части, которая относится к очистке хромосодержащих стоков: последняя имеет две ступени, действительно, вторая ступень – не общезаводские (их нет), но коммунальные очистные сооружения. И ешё: разглядываемая совокупность водоснабжения, возможно сообщить, малосточная, поскольку за пределы предприятия передаются лишь сточные воды 13, очищенные от хрома.

Думается, что по мере ужесточения тарифов на водопотребление предприятие отыщет вероятным доочистить  эти стоки сомостоятельно и направить очищенную воду повторно в технологический процесс. В последующем предприятие, вероятнее, будет воздерживаться и от сброса в водоём очищенных вод по окончании очистных сооружений 16. Данный сброс и забор свежей воды смогут стать значительно дороже доочистки (в случае если доочистка требуется) и повторного применения данных сточных вод.

В случае если это осуществится (прекращение сбросов 18 и 28), то рассмотренная оборотная совокупность водоснабжения станет практически совершенной, бессточной. Тогда на повестку дня поднимется второй вопрос: как сократить утраты воды в технологическом ходе и тем самым минимизировать забор всё более дорожающей свежей воды.

На рисунке 2.11 приведена кроме этого схема локального оборотного и бессточного водоснабжения окрасочных камер (поз. 25 на рисунке 2.10) [12]. Сточные воды из окрасочных ванн 1 поступают в ёмкость 9 и насосом 2 подаются в электрокоагулятор 3 с растворяемыми алюминиевыми электродами, питающимися от выпрямителя 4. В электрокоагуляторе образующиеся хлопья гидроксида алюминия поглощают частицы краски и жёсткие частицы, в отстойнике 5 указанные хлопьеобразные образования оседают и подаются в шламонакопитель 8. Очищенная сточная вода насосом 2 подаётся в электрокоагулятор 6 с нерастворимыми алюминиевыми электродами, в котором при протекании тока вода обеззараживается и направляется в накопитель 7, а после этого — в окрасочные ванны для повторного применения.

Рисунок 2.11 – Схема локального оборотного и бессточного водоснабжения окрасочных камер [12]

Источник: ekolog.org

Гидросфера — Hydrosphere

Увлекательные записи:

Подборка статей, которая Вас должна заинтересовать:

Comments are closed.