Очистка сточных вод

1 – сборник-усреднитель для удаления осевших и всплывших нефтепродуктов; 2 – эжектор для засасывания воздуха и насыщения им воды; 3 – дозирование реагентов – сернокислого алюминия и щелочи; 4 – флоратор; 5 – механический фильтр; 6 – сорбционный фильтр с активированным углем 

      Однако при достигнутом в настоящее время низком содержании нефтепродуктов в поступающей воде установка эта работает не полноценно. Фактически работают только механические и сорбционные фильтры. Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенной воде около 1 мг/дм³, что значительно выше требований органов охраны водоемов – не выше 0,3 мг/дм³ для водоемов общего пользования и не выше 0,05 мг/дм³ для рыбохозяйственных водоемов. Очевидно, что такой технологией нельзя достигнуть требуемых результатов. Это тем более справедливо, что допустимые нормы содержания нефтепродуктов систематически пересматриваются обычно с их ужесточением.

      Теплотехническим институтом было проведено обследование многих электростанций с целью выяснения, какой водой по содержанию нефтепродуктов фактически пользуются эти ТЭС. Оказалось, что многие ТЭС используют для охлаждения и химводоочисток воды, содержащие 3–5 и даже до 7 мг/дм³ нефтепродуктов. При этом на этих ТЭС не отмечены какие бы то ни было дефекты в работе оборудования, которые можно было бы отнести за счет влияния нефтепродуктов. Однако, самая упрощенная обработка нефтезагрязненных стоков, заключающаяся в их фильтровании через механический фильтр, уже позволяет снизить количество этих загрязнений до 4–6 мг/дм³. Можно сделать вывод, что сложная очистка нефтезагрязненных вод не нужна, тем более что она и не достигает цели, т. е. предельно допустимой концентрации, а требуется упрощенная «грубая» и дешевая очистка, после которой очищенные до 4–6 мг/дм³ воды должны возвращаться в систему электростанции, направляясь или в качестве добавки в систему охлаждения, или на химводоочистку. Таким путем решается задача использования нефтезагрязненных стоков и полностью прекращается их сброс в природные водоемы.

      Следует заметить, что в системах оборотного охлаждения с градирнями возникают на насадках градирен живые организмы, существующие за счет окисления органических примесей циркулирующей воды. Эти организмы способны окислять также и нефтепродукты, так что сброс грубоочищенных вод в систему оборотного охлаждения не будет приводить к загрязнению нефтепродуктами этой системы.

      Наиболее перспективным путем устранения влияния жидких стоков ТЭС, котельных на природные водоемы является coздание безвредных электростанций, котельных, совершенно не сбрасывающих загрязненные стоки в природные водоемы.

      Для станций, работающих на твердых топливах, системы ГЗУ могут явиться приемником всевозможных стоков и в то же время источником водоснабжения электростанций.

      Очевидно, что воды ГЗУ, используемые на нужды технического водоснабжения, должны проходить предварительную более или менее сложную очистку вплоть до дистилляции в отдельных случаях. Образующиеся при испарении этих вод соли или их концентрированные растворы можно было бы подавать вместе с топливом в топки паровых котлов, если будет установлена возможность образования сплавов с золой данного топлива. Необходимо, конечно, чтобы эти золосолевые сплавы не подвергались выщелачивающему действию воды в системах ГЗУ, так как в противном случае это мероприятие потеряет смысл.

      Свести водные балансы на мазутных ТЭС можно будет уже без помощи такого мощного водоприемника, каким является система ГЗУ. По-видимому, на таких ТЭС необходимы будут установки для максимального концентрирования всех солевых стоков. Это может достигаться мембранными методами или применением испарителей. Не исключено использование электролитического разделения солей на кислотные и щелочные фракции, которые могли бы быть возвращены на ионитные водоочистки в качестве реагентов для регенерации катионита и анионита. 

4. Влияние сточных вод ТЭС  на природные водоемы

      Природные водоемы представляют собой сложные экологические системы (экосистемы) существования биоценоза - сообщества живых организмов (животных и растений). Эти системы создавались в течение многих тысячелетий эволюции живого мира. Водоемы являются не только сборниками и хранилищами воды, в которых вода усредняется по качеству, но в них непрерывно протекают процессы изменения состава примесей - приближение к равновесию. Оно может быть нарушено в результате человеческой деятельности, в частности сброса сточных вод ТЭС.

      Живые организмы (гидробионты), населяющие водоемы, тесно связаны между собой условиями жизни, и в первую очередь ресурсами питания. Гидробионты играют основную роль в процессе самоочищения водоемов. Часть гидробионтов (обычно растения) синтезируют органические вещества, используя при этом неорганические соединения из окружающей среды, такие, как СО₂, NН₃ и др.

      Другие гидробионты (обычно животные) усваивают готовые органические вещества. Водоросли также минерализуют органические вещества. В процессе фотосинтеза они при этом выделяют кислород. Основная часть кислорода поступает в водоем путем аэрации при контакте воды с воздухом.

      Микроорганизмы (бактерии) интенсифицируют процесс минерализации органики при окислении ее кислородом.

      Отклонение экосистемы от равновесного состояния, вызванное, например, сбросом сточных вод, может привести к отравлению и даже гибели определенного вида (популяции) гидробионтов, которое приведет к цепной реакции угнетения всего биоценоза.

      Так как сбросы воды из систем охлаждения оборудования ТЭС несут в основном «тепловое» загрязнение следует иметь в виду, что температура оказывает мощное воздействие на биоценоз в водоеме. С одной стороны, температура оказывает прямое влияние на скорость протекания химических реакций, с другой - на скорость восстановления дефицита кислорода. При повышении температуры ускоряются процессы размножения гидробионтов.

Восприимчивость живых организмов к токсичным  веществам с повышением температуры  обычно увеличивается. При повышении  температуры до +30 °С сокращается  прирост водорослей, поражается фауна, рыбы становятся малоподвижными и перестают  кормиться. Кроме того, с ростом температуры уменьшается растворимость кислорода в воде.

      Резкий перепад температур, который возникает при сбросе в водоем нагретых вод, приводит к гибели рыбы и представляет серьезную угрозу рыбному хозяйству. Влияние сточных вод, температура которых на 6...9 °С выше температуры речной воды, губительно даже для рыб, адаптированных к летней температуре до + 25 °С.

      Среднемесячная температура воды в расчетном створе водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования летом после сброса нагретой воды не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению с естественной среднемесячной температурой воды на поверхности водоема или водотока для наиболее жаркого месяца года. Для рыбохозяйственных водоемов температура воды в расчетном створе летом не должна повышаться более чем на 5 °С по сравнению с естественной в месте водовыпуска. Среднемесячная температура воды наиболее жаркого месяца в расчетном створе рыбохозяйственных водоемов не должна превышать 28 °С, а для водоемов с холодноводными рыбами (лососевыми и сиговыми) не должна превышать 20 °С.

      В табл.2 приведены ПДК некоторых веществ, характерных для предприятий теплоэнергетики. Предельно допустимой концентрацией (ПДК) вредного вещества в воде водоема называется его концентрация, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследований, а также не нарушает биологического оптимума в водоеме. 

Таблица 2. ПДК некоторых веществ выбрасываемых сточными водами в природные водоемы 

      Какое же влияние оказывают на природные водоемы отдельные загрязнители, характерные для ТЭС?

      Нефтепродукты. Попадающие в водоемы стоки, содержащие нефтепродукты, вызывают появление у воды запаха и привкуса керосина, образование пленки или масляных пятен на ее поверхности и отложений тяжелых нефтепродуктов на дне водоемов. Пленка нефтепродуктов нарушает процесс газообмена и препятствует проникновению в воду световых лучей, загрязняет берега и прибрежную растительность.

      Соединения ванадия обладают способностью накапливаться в организме. Они являются ядами с весьма разнообразным действием на организм и способны вызвать изменения в органах кровообращения, дыхания, в нервной системе: приводят к нарушению обмена веществ и аллергическим поражениям кожи.

      Соединения железа. Растворимые соли железа, образующиеся в результате воздействия кислоты на металл теплоэнергетического оборудования, при нейтрализации кислых растворов щелочи переходят в гидрат оксида железа, выпадающий в осадок и могущий отлагаться на жабрах рыб. Комплексы железа с лимонной кислотой отрицательно влияют на цвет и запах воды. Кроме того, соли железа обладают некоторым общим токсическим действием, а соединения трехвалентного (окисного) железа действуют обжигающе на пищеварительный тракт.

      Соединения никеля поражают ткань легких, вызывают функциональные нарушения центральной нервной системы, желудочные заболевания, снижение кровяного давления.

      Соединения меди обладают общим токсическим действием и при избыточном попадании в организм вызывают нарушения желудочно-кишечного тракта. Для рыб опасны даже незначительные концентрации меди.

      Нитриты и нитраты. Воды, содержащие нитриты и нитраты в количествах, превышающих предельно допустимые. не могут быть использованы для питьевого водоснабжения. При их употреблении наблюдались случаи тяжелой метгемоглобинемии. Кроме того, нитраты неблагоприятно воздействуют на высших беспозвоночных и рыб.

      Гидразин, соединения фтора, мышьяка, ртути ядовиты как для человека, так и для фауны водоемов. Однако в воде, используемой для питьевых целей, должна быть определенная концентрация фтор-ионов (приблизительно 1,0—1,5 мг/л). Как меньшие, так и большие концентрации фтора вредны для человеческого организма.

      Повышенное солесодержание сточных вод, даже обусловленное наличием нейтральных солей, близких по составу к солям, содержащимся в обычных водах водоемов, может оказать отрицательное влияние на флору и фауну водоемов.