Основы современной малой энергетики

Сточные воды от химической очистки и консервации теплосилового оборудования

1. Характеристика вод

Для удаления отложений с внутренних поверхностей нагрева котлов пароводяного тракта производятся предпусковые и эксплуатационные химические очистки.

В зависимости от назначения химической очистки и качества металла промываемого оборудования в состав сбрасываемых после промывки растворов входят кислоты, щелочи, нитриты, соли аммония, ОП-7, ОП-10, соли железа, трилон-Б, гидразин, фтор, катапин, каптакс, уротропин и др.

Для защиты теплосилового оборудования от стояночной коррозии часто применяют «мокрый» метод консервации, заключающийся в заполнении агрегата растворами гидразина и аммиака или нитрита натрия.

Практически любое вещество, входящее в состав растворов, применяемых для химических очисток и консервации оборудования, может отрицательно влиять на санитарный режим водоемов, используемых как для хозяйственно-питьевого водоснабжения, так и для рыбного хозяйства.

Кислоты и щелочи изменяют значение рН среды, что может приводить к нарушению биохимических процессов и физиологических функций у рыб и животных.

Воды, содержащие нитриты и нитраты, получающиеся в результате окисления нитритов, не могут быть использованы для питьевого водоснабжения. При их употреблении наблюдаются случаи тяжелой метгемоглобинемии. Аммиак и соли аммония тормозят биологические процессы в водоемах. Кроме того, аммониевые соли в результате биохимических процессов окисляются в нитраты.

Лимитирующим по вредности для ОП-7 и ОП-10 является органолептический показатель; они придают запах воде и специфический привкус рыбе.

Растворимые соли железа, образующиеся в результате воздействия кислоты на металл оборудования, при нейтрализации кислых растворов щелочью переходят в гидрат окиси железа, выпадающий в осадок и отлагающийся на жабрах рыб. Комплексы железа с лимонной кислотой и трилоном-Б влияют на цвет и запах воды водоема.

Гидразин и фтористые соли являются ядовитыми веществами как для человека, так и для фауны водоема. Каптакс по отношению к людям и животным является не высокотоксичным веществом. Но уже при концентрации больше 0,1 мг/кг проявляет тормозящее влияние на процессы аммонификации и нитрификации в водоеме.

Уротропин и продукт его распада – формальдегид – являются токсичными веществами как для людей, так и для животных.

Кроме того, загрязнение водных источников кислотами, аммиаком и аммонистыми соединениями делает воду агрессивной по отношению к оборудованию.

2. Спуск в водоем и повторное использование обработанных растворов

При определении условий спуска отработанных растворов следует рассматривать два случая. Первый относится к электростанциям, работающим на твердом топливе и имеющим оборотную систему гидрозолоудаления (ГЗУ); второй – к электростанциям, работающим на твердом топливе, с разомкнутой системой ГЗУ и к газомазутным электростанциям.

На электростанциях с оборотной системой ГЗУ сброс отработанных промывочных растворов после нейтрализации или без нее, как правило, целесообразно производить на золоотвал.

В зависимости от величины рН осветленной воды золоотвалов допустимы следующие варианты сброса отработанных растворов:

- если величина рН осветленной воды золоотвала выше 8, то возможен сброс кислых растворов без предварительной их нейтрализации;

- если величина рН осветленной воды золоотвала ниже 8, необходимо сильнокислые растворы (при очистке соляной или серной кислотой) перед сбросом на золоотвал нейтрализовать, так как в противном случае значение рН осветленной воды может стать меньше 7 и возникнет опасность коррозии оборудования ГЗУ и мокрых золоуловителей.

Щелочные растворы на золоотвалы допускается сбрасывать без нейтрализации, например, на электростанциях, оборудованных мокрыми золоуловителями и имеющими раздельное золошлакоудаление. Лишь в тех случаях, когда эти щелочные воды могут усилить образование карбонатных отложений в трубопроводах и насосах осветленной воды, их целесообразно подвергать нейтрализации.

Промывочные растворы с содержанием гидразина выше 50 мг/кг перед сбросом на золоотвал следует отрабатывать хлорной известью из расчета 4,5 мг активного хлора на 1 мг N2H4.

Промывочные растворы, содержащие каптакс, катапин, ОП – 7, ОП – 10, нитраты, нитриты, соли аммония и меньше 50 мг/кг гидразина, допускается сбрасывать на золоотвал без нейтрализации. В результате разбавления этих растворов водой золоотвала концентрации вредных веществ в них будут значительно снижены, и влияния на работу систему ГЗУ оказывать уже не будут.

Сброс отработанных промывочных растворов на золоотвал осуществляется по каналам ГЗУ. При этом необходимо предусмотреть резерв багерных насосов по производительности или установку дополнительного насоса у багерной насосной с нужной характеристикой по расходу и напору на период химической очистки оборудования. Нейтрализацию кислых и щелочных вод и разрушение гидразина возможно производить в потоке, подавая необходимые реагенты непосредственно в канал ГЗУ.

На электростанциях с разомкнутыми системами ГЗУ и на газомазутных электростанциях отработанные промывочные растворы после химической очистки оборудования сбрасываются на очистные сооружения для нейтрализации и обезвреживания. После этого сброс воды из котлована производится в водоем. Глубина очистки должна быть такой, чтобы после сброса очищенных стоков в водоем, вода последнего удовлетворяла нормам Госсанинспекции и Главрыбвода. При этом необходимо учитывать, что нейтрализованные и обезвреженные растворы имеют повышенное солесодержание, нормируемое для водоемов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Следовательно, при сбросе очищенных вод в водоем должны быть выдержаны нормы Госсанинспекции и по солесодержанию.

Расход обезвреженной и нейтрализованной воды в водоем определяется по формуле

,

где Q и q – расходы воды, соответственно, в водоеме и сточной, м3/сек; a и b – концентрация загрязнений в воде, соответственно, водоема и сбросной, мг/кг; k – допустимая концентрация примесей в водоеме мг/кг.

Определенный по этой формуле расход является действительным для случая полного смешения сточной воды с водой водоема. В случаях, когда лишь часть расхода водотока смешивается со сбрасываемыми стоками, определенный по этой формуле расход является примерным. Он должен быть уточнен с помощью химических анализов воды водоема после пробного спуска в него небольшой части сточной воды.

Для ускорения процесса откачки очищенной воды из очистных сооружений в ряде случаев целесообразно подавать ее в сбросной циркуляционный водовод или на золоотвал, где благодаря большому расходу воды и, следовательно, значительному разбавлению, расход сбрасываемой из котлована воды может быть увеличен.

На электростанциях, где имеются очистные сооружения, необходимо рассмотреть возможность повторного использования очищенной воды для нужд энергообъекта. При повторном использовании отработанных растворов нет необходимости производить их полную очистку. Достаточно нейтрализовать кислые растворы, а воды, содержащие сильно ядовитые вещества (гидразин и др.), обезвредить. Другие химические вещества, имеющиеся в промывочных растворах, при повторном использовании этих вод в цикле энергообъекта практически не влияют на работу оборудования.

Очищенные воды могут быть повторно использованы для обмывки РВП, гидроуборки и других целей.

3. Сооружения для нейтрализации и обезвреживания отработанных растворов

Отработанные растворы после химической очистки и консервации оборудования при отсутствии оборотной системы ГЗУ необходимо собирать в обвалованные водонепроницаемой глиной котлованы, емкость которых должна определяться в зависимости от объема промываемого контура с учетом разбавления промывочных растворов водой во время вытеснения их из контура.

Котлован должен быть оборудован устройствами подачи реагентов для нейтрализации и обезвреживания, устройствами контроля, а также насосами для перемешивания растворов или откачки в водоем.

Для улучшения процесса перемешивания необходимо организовать равномерно по всей площади котлована несколько заборов и сбросов в котлован.

Нейтрализация кислых и щелочных вод осуществляется в котловане путем их взаимодействия и дополнительной присадки известкового молока, поскольку кислоты в растворах после промывки оборудования содержится, как правило, больше, чем щелочи.

Подачу известкового молока в котлован необходимо осуществлять после сброса в него нитритных растворов, для разрушения которых будут использованы кислые промывочные растворы.

При обезвреживании нитратных растворов образуются токсичные газы NO и NO2, удельный вес которых больше удельного веса воздуха. Для предупреждения растекания газов по земле вокруг котлована, последний должен быть обвалован на высоту 1м.

При отсутствии замкнутой системы ГЗУ растворы после консервации оборудования, содержащие токсичные вещества (гидразин, нитрит натрия и др.), необходимо сбрасывать в котлован, предназначенный для сбора растворов после химической очистки оборудования.

Обезвреженные и нейтрализованные в котловане растворы направляются непосредственно в водоем, на золоотвал или для повторного использования в технологическом цикле энергообъекта.

Срок освобождения котлована от нейтрализованных и обезвреженных растворов зависит от технологии химической очистки, методов нейтрализации, а также и от количества очисток в году.

Шлам, остающийся в котловане после откачки осветленной воды, на газомазутных электростанциях удаляется на шламоотвал, а на электростанциях, работающих на твердом топливе – на золоотвал.

4. Разрушение нитрита натрия

Метод основан на взаимодействии нитрита натрия с кислотой, в результате чего образуется очень неустойчивая и быстро разлагающаяся азотная кислота, например:

Из уравнения следует, что на 1 вес. часть нитрита натрия расходуется 0,55 вес. частей 100 %-ной соляной кислоты.

5. Разрушение аммиака

Метод основан на взаимодействии аммиака с хлорной известью, в результате чего образуется хлорамин

Хлорамин в присутствии небольшого избытка аммиака окисляет его с образованием азота.

При большом избытке аммиака в результате его взаимодействия с хлорамином будет образовываться гидразин. Расход хлорной извести, необходимой для разрушения аммиака, определяется исходя из стехиометрического уравнения.

Во избежание образования гидразина требуемую дозу извести необходимо строго выдерживать.

Аммиак может быть также нейтрализован в результате взаимодействия его с углекислотой воздуха при длительном пребывании раствора в котловане.

6. Разрушение каптакса

Концентрация каптакса может быть снижена в результате биохимического распада этого вещества. Процесс распада идет очень медленно (за 1,5 мес. 35 %); следовательно, для разрушения каптакса необходимо обеспечить длительное его пребывание в котловане сбросной воды.

Ускорить процесс разрушения каптакса можно путем добавления в котлован фекальных вод.

Каптакс из обработанного промывочного раствора можно удалить путем хлорирования, в результате которого он выпадает в виде белого осадка.

Для таких веществ, как ОП-7, ОП-10, катапин, фтор и уротропин, методы обезвреживания еще не разработаны.