Очистка сточных вод

      Шлам, находящийся в сбросных водах предочисток водоподготовительных установок, содержит органические вещества. Попадая в водоем, он способствует снижению содержания кислорода в воде из-за окисления этих органических веществ, что может привести к нарушению процессов самоочищения водоема, а в зимнее время к развитию замора рыбы.       Содержащиеся в шламе хлопья оксидов железа и избыток извести поражают слизистую жабр у рыбы, приводя ее к гибели.

      Снижение отрицательного влияния ТЭС на водоемы осуществляется следующими основными путями: очисткой сточных вод перед их сбросом в водоемы, организацией необходимого контроля; уменьшением количества сточных вод вплоть до создания бессточных электростанций; использованием сточных вод в цикле ТЭС; усовершенствованием технологии самой ТЭС. 

5. Очистка сточных вод в  теплоэнергетике

      Методы очистки сточных вод  подразделяются на механические (физические), физико-химические, химические и биохимические.

      Непосредственное выделение примесей  из сточных вод может быть  осуществлено следующими путями (механические и физико-химические методы):

• механическое удаление крупных примесей (на решетках, сетках);
• микропроцеживание (мелкие сетки);
• отстаивание и осветление;
• применение гидроциклонов;
• центрифугирование;
• фильтрование;
• флотация;
• электрофорез;
• мембранные методы (обратный осмос, электродиализ).

 

     Выделение примесей с изменением  фазового состояния воды или  примеси (физико-химические методы):

• примесь - газовая фаза, вода—жидкая фаза (дегазация или отгонка с паром);
• примесь - жидкая или твердая фаза, вода - жидкая фаза (выпаривание);

примесь и вода - две жидкие не смешивающиеся  фазы (экстракция и коалесценция);

• примесь - твердая фаза, вода - твердая фаза (вымораживание);

примесь - твердая фаза, вода - жидкая фаза (кристаллизация, сорбция, коагуляция).

      Методы очистки сточных вод путем превращения примесей с изменением их химического состава (химические и физико-химические методы) разделяются по характеру процессов на следующие группы:

• образование труднорастворимых соединений (известкование и др.);
• синтез и разложение (разложение комплексов тяжелых металлов при вводе щелочей и др.);
• окислительно-восстановительные процессы (окисление органических и неорганических соединений сильными окислителями и др.);
• термическая переработка (аппараты с погружными горелками, сжигание кубовых остатков и др.).

      Наибольшее практическое значение  при очистке сточных вод ТЭС  имеют методы: отстаивание, флотация, фильтрование, коагуляция и сорбция, известкование, разложение и окисление веществ.

      В зависимости от качества  исходной воды и требований к качеству добавочной воды котлов применяются различные варианты схем водоподготовительных установок. В общем виде они включают в себя предочистку воды и ионный обмен.

      Непосредственный сброс сточных  водоподготовительных установок  в водоемы недопустим из-за резкопеременных значений рН, выходящих за пределы 6,5—8,5, оптимальных для водоемов, а также высокой концентрации в них грубодисперсных примесей и солей.

      Удаление грубодисперсных примесей  и регулирование рН не представляют проблемы. Наиболее сложной задачей является снижение концентрации истинно-растворенных примесей (солей). Ионообменный метод здесь непригоден, так как приводит к возрастанию количества сбрасываемых солей. Более предпочтительны безреагентные методы (выпаривание, обратный осмос) или с ограниченным применением реагентов (электродиализ). Но и в этих случаях обработка воды на водоподготовительных установках производится дважды.

      Поэтому главной задачей при  проектировании и эксплуатации  водоподготовки ТЭС следует считать уменьшение сброса сточных вод.

В соответствии с условиями сброса сточных вод  технология их очистки состоит обычно из трех этапов:

• сброса всех отработавших растворов и отмывочных вод в усреднитель;
• выделение из жидкости токсичных веществ второй группы с последующим обезвоживанием получающегося осадка; очистка от веществ третьей группы.

      Продувочная вода осветлителей  обрабатывается и повторно используется после осветления ее на шламоотвале, или в специальных отстойниках, или на фильтр-прессах, или барабанно-вакуумных фильтрах с возвратом воды во всех случаях в баки повторного использования промывочных вод механических фильтров. Шлам из отстойников периодического действия направляется на шламоотвал с использованием для этой цели нейтрализованных регенерационных вод ионитовых фильтров. Обезвоженный шлам, полученный на фильтр-прессе, необходимо вывозить в места захоронения, имеющие надежную защиту от попадания вредных веществ в окружающую среду. 
 
 
 

1. Угольные  и сланцевые шахты и углеобогатительные фабрики

 

Угольные  и сланцевые шахты

      На угольных и сланцевых шахтах  образуются две категории сточных  вод: шахтные и производственные.

      К шахтным водам относятся  метаморфизированные подземные  воды, вскрытые и дренированные  подземными выработками, сточные  воды от гидродобычи, а также сточные воды шахтных систем обеспыливания. Производственные сточные воды образуются на шахтной поверхности. К ним относятся охлаждающие сточные воды компрессорных станций, продувочные воды котельных и охладительных сооружений, промывные и регенерационные сточные воды установок подготовки воды для котельных и ряд других.

      Шахтные воды содержат различные загрязнения (минеральные, органические и бактериальные), не пригодны для питья и не могут использоваться для технического водоснабжения без предварительной очистки.

      Минеральные и органические вещества  в сточных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии. В состав взвешенных веществ входят частички угля, сланцев или породы (кварц, пирит и др.), инертная пыль и пр.

Основную  массу (более 60 %) взвешенных веществ  составляют частицы с гидравлической крупностью 0,2 мм/с, средняя концентрация механических примесей составляет 3—6 г/л.

      Гранулометрический состав взвешенных веществ включает фракции размером от 3 мм до тонкой пыли (размером не менее 0,01 мм). В каждом конкретном случае гранулометрический состав должен определяться анализом.

      Минеральные вещества, растворенные в шахтных водах, различны по количеству и качественному составу, однако воды каждого бассейна имеют определенный интервал по минерализации.

      Наиболее часто встречаются шахтные воды с минерализацией в пределах 1,5—6 г/л. Кроме того, в шахтных водах содержатся ионы различных металлов: железа, меди, цинка, хрома, кобальта, марганца, олова, никеля и др.  В отдельных месторождениях количество ионов металлов значительно превышает ПДК, что необходимо учитывать при выборе метода и схемы очистки шахтных вод. 

Технология  очистки

      Очистка шахтных вод производится путем осветления в отстойниках или на фильтрах. В некоторых случаях может производиться деминерализация. Очищенные сточные воды дезинфицируются.

      Осветление может производиться как с применением реагентной обработки (для повышения эффекта осветления, стабилизации, снижения концентрации ионов тяжелых металлов, нейтрализации), так и без применения ее.

      Для реагентной обработки шахтных вод используют сернокислый алюминий, хлорное железо, известь, а также полиакриламид или другие высокомолекулярные флокулянты типа ВА-2.

      Для обеззараживания применяют  жидкий хлор, хлористый натрий, озон, бактерицидные установки.

      Для деминерализации шахтных  вод в основном применяются  методы дистилляции и электродиализа. Метод дистилляции практически применим для деминерализации шахтных вод с любыми концентрациями солей, а метод электродиализа — для деминерализации хлоридно-сульфатно-натриевых вод с солесодержанием не более 5 г/л.

      Количество осадков, образующихся при очистке шахтных вод, составляет 0,05—0,3 % объема обрабатываемой воды. 

Углеобогатительные  фабрики

      На обогатительных фабриках образуются  две категории сточных вод:  незагрязненные — от охлаждения воздуходувок, компрессоров, вакуум-насосов, дробильного и сушильного оборудования; загрязненные — от обезвоживания и флотации углей, обеспыливающей вентиляции, мойки полов и оборудования.

      Загрязненные сточные воды содержат в основном твердые механические примеси, а сточные воды, образующиеся от флотации углей, — кроме того, флотореагенты. Количество механических примесей находится в пределах 50—250 г/л. Химический состав сточных вод зависит от состава сопутствующих углю пород, а также от реагентов, применяемых в процессе обогащения (окисленный керосин, соляровое масло и др.).

      Обе категории сточных вод  используются в замкнутых системах. 

Технология  очистки 

      Загрязненные сточные воды подвергаются осветлению в шламовых бассейнах, радиальных сгустителях или горизонтальных отстойниках. Для интенсификации процесса осветления применяются флокулянты.

      Техническая характеристика горизонтальных  отстойников углеобогатительной  фабрики:

Продолжительность отстаивания, ч – 2;

коэффициент неравномерности -1,2;

содержание  взвешенных веществ в осветленной  воде, г/л —6-10;

ширина секции отстойника принимается равной 5—6 м;

глубина иловой части (считая от уровня воды) при уборке шлама скрепером — 1,5 м, грейфером — 3 м. 

2. Очистка сточных вод от водоподготовительных установок (ВПУ) и  конденсатоочисток

 

      Все используемые на водоподготовительных установках реагенты и соли, извлеченные при очистке воды, необходимо удалять. В зависимости от качества исходной воды и принятых методов очистки рН сбрасываемой воды может изменяться в широких пределах — от 0,5 до 13. Непосредственные сбросы таких вод приводят к повышению солесодержания в водоеме и изменению рН в нем со всеми вытекающими последствиями. Кроме того, при этом в водоемы сбрасываются все уловленные из воды примеси органического характера, повышающие биологическое потребление кислорода (ВПК) водоема, и взвешенные вещества, поэтому непосредственный сброс таких вод в водоемы недопустим.

      Примесями в сточных водах  пред- очисток являются недопал,  шлам, вода от взрыхления и  промывок насыпных механических  фильтров. Количество и состав шлама зависят от производительности осветлителей, качества воды, количества и вида вводимых в воду реагентов. При одновременном применении коагуляции, известкования и магнезиального обескремнивания шлам содержит СаСО , CaS0₄, Fе(OH) , Са(ОН)₂, MgSO, органические и грубодисперсные вещества. При чистой коагуляции сернокислым алюминием шлам состоит из А1(ОН)₃ и уловленных органических соединений. Щелочность шлама в обоих случаях соответствует щелочности обрабатываемой воды.

      Состав шлама от взрыхления механических фильтров и его количество зависят от предварительной обработки воды. По опытным данным, при взрыхлении одного фильтра диаметром 3 м и высотой загрузки 1,1 м сбрасывается 8—20 кг шлама. Первые порции воды при взрыхлении можно направлять в осветлители, особенно для маломутных вод. При осветлении высокомутных вод этот шлам сбрасывается либо в систему гидрозолоудаления, либо в шламонакопители, откуда после отстоя он поступает на шламовые площадки.

      При регенерации Н-катионитных фильтров основная часть (до 75 %) кислых вод сбрасывается с фильтров 1-й ступени, причем около половины общего количества воды расходуется собственно на регенерацию, а остальная часть — на отмывку и взрыхление. Для последующих ступеней Н-катионитных фильтров это соотношение равно соответственно 20—80 и 30—70 %. Экспериментально установлено, что максимальное солесодержание воды, сбрасываемой во время регенерации Н-катионитных фильтров, достигает 50 тыс. мг/л, среднее солесодержание отмывочных вод составляет 20—80 мг/л, среднее солесодержание всего количества использованной для регенерации воды — 500—5500 мг/л, а средняя кислотность — 0,3—0,4 %.