Основы современной малой энергетики
Характеристика сточных вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами
Загрязнение водоемов производственными стоками, содержащими нефтепродукты, выражается в образовании пленки на поверхности воды, возникновении отложений на дне водоема и появлении у воды запаха и привкуса.
Нефтепродукты, попадая в реки, озера и пруды, сравнительно быстро осаждаются под действием присутствующих взвесей в виде шлама, образуя стойкие донные отложения. Небольшая часть нефтепродуктов всплывает на поверхность, образуя пленку, которая в летний период в течение 5–7 дней разлагается на 50–80 % в результате биохимического окисления. При температуре воды ниже 10 °С процесс окисления идет более длительно.
Вода, содержащая более 0,1–0,3 мг/кг нефтепродуктов, становится непригодной для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Она оказывается неприемлемой и для многих промышленных водопотребителей, но особенно большой ущерб при этом наносится рыбному хозяйству.
Вредное влияние на взрослых рыб сказывается при концентрации нефтепродуктов 16 мг/кг, на личинок рыб (мальков) – при 1,2 мг/кг, на бентос – 1,4 мг/кг и на планктон – 0,1 мг/кг.
Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны рыбного хозяйства (ВНИОХР) считает, что по токсикологическому признаку содержание в водоеме 0,1 мг/кг нефтепродуктов для водных организмов, хотя и безвредно, однако рыба при этом приобретает нефтяной запах и неприятный привкус, поэтому предельно допустимой концентрацией нефтепродуктов в воде рыбохозяйственных водоемов принята 0,05 мг/кг.
Птицы, садясь на воду, покрытую нефтяной пленкой, пропитывают нефтепродуктами оперение. При этом кожа птиц утрачивает способность к нормальному газообмену, развивается нечто подобное тепловому ожогу, что ведет при серьезных поражениях к неминуемой гибели.
Плававшая пленка нефтепродуктов нарушает процесс газообмена и проникновения световых лучей. Уменьшение содержания растворенного в воде кислорода наносит вред всем растительным и живым организмам, тормозит процесс естественного самоочищения водоема.
Решающую роль в процессе самоочищения водоемов от нефтепродуктов играют микроорганизмы. Однако процесс этот протекает медленно и зависит от количества бактерий, растворенного кислорода температуры воды.
Данные отделения нефтепродуктов также препятствуют процессу естественного самоочищения водоемов микроорганизмами.
Нефтепродукты представляют собой вещества, медленно и трудно окисляющиеся вследствие своей химической инертности и малой растворимости в воде.
Конечными продуктами биологического окисления нефтепродуктов являются углекислота и вода.
Основным методом, предотвращающим попадание мазута в дренажную систему грунта территории мазутного хозяйства, является поддержание чистоты почвы. Это достигается, прежде всего, полной герметичностью нефтехранилища и обязательным бетонированием территории разгрузочной эстакады на ширину не менее 2 м, исключающими попадание мазута в грунт.
При сливе мазута из цистерн необходимо пользоваться щитками или насадками, предотвращавшими разбрызгивание мазута мимо приемного лотка.
Верхнюю горловину цистерн в период слива целесообразно закрывать металлическими крынками с деревянными ручками.
Мазут может попадать в грунт и черев неплотности стенок бетонных сливных лотков и емкостей (особенно железобетонных резервуаров).
Там, где наблюдаются случаи утечки мазута в грунт через неплотности в стенах расходных и приемных резервуаров, а также сливных лотков, необходимо вывести баки в ремонт и ликвидировать причины утечки, а загрязненный мазутом грунт выбрать, удалить с территории энергообъекта в бетонированные отвалы и сжечь.
Там, где наблюдаются случаи утечки и загрязнения мазутом дренажной системы грунта, необходимо систематически, по графику, осматривать места возможных утечек; вытекший мазут и грунт, загрязненный мазутом, убрать, а причины проникновения в дренаж значительного количества мазута немедленно ликвидировать.
Независимо от качества сточной дренажной воды и воды канализации она должна быть направлена на очистные сооружения.
В промливневую канализацию обычно сбрасывают сточные воды с охлаждения рубашек подшипников и сальников мазутных насосов первого и второго подъема, с охлаждения электродвигателей, с барботеров, после уборки полов и территории.
Необходимо систематически следить за степенью загрязненности и рациональным расходом воды, поступающей на охлаждение рубашек подшипников и сальников мазутных насосов и электродвигателей. При отклонениях расхода охлаждающей воды и ее загрязненности мазутом от установленных эксплуатацией норм устранять причины, вызвавшие нарушение нормальных режимов работы оборудования.
Независимо от качества воды, сбрасываемой в промливневую канализацию, эта вода должна проходить через очистные сооружения.
Конденсат паровых спутников и мазутных подогревателей должен возвращаться в цикл энергообъекта, котельной.
Суммарное содержание масел и тяжелых нефтепродуктов в питательной воде котлов с естественной циркуляцией согласно ПТЭ не должно превышать: для котлов с рабочим давлением до 3,9 МПа – 0,5 мг/дм3; для котлов выше 3,9 МПа - 0,3 мг/кг.
Конденсат мазутных подогревателей, содержащий незначительные количества мазута, не может быть прямо использован для питания котлов, он должен очищаться от нефтепродуктов на фильтрах активированного угля. При наличии на энергообъекте прямоточных котлов конденсат должен очищаться от солей еще и на ионитовых фильтрах.
Конденсат мазутных подогревателей в аварийных случаях должен сбрасываться в специально установленною емкость для отделение мазута при содержании его в конденсате более 10 мг/кг, для чего каждый подогреватель должен иметь линию отвода конденсата в эту емкость.
Рис. 7.1. Схема многоступенчатой установки для очистки
нефтезагрязненных вод
На рисунке обозначено: 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 – флотатор; 5 – механический фильтр; 6 – сорбционный фильтр с активированным углем.
Схема многоступенчатой установки очистки вод высокой загрязненности стоков показана на рис. 7.1.
Нефтезагрязненная вода собирается в бак-отстойник, являющийся также и усреднителем. В нем происходит всплывание части нефтепродуктов и оседание тяжелых фракций. Как всплывающие, так и оседающие загрязнения периодически удаляются. Далее к воде добавляются реагенты — сернокислый алюминий и щелочь, в результате чего образуется осадок А1(ОН)3, хорошо захватывающий нефтепродукты. Затем происходит насыщение воды воздухом под давлением до 6 кг с/см2. Насыщенная воздухом вода поступает во флотатор, в котором вода «вскипает» вследствие выделения пузырьков воздуха. Пена, содержащая хлопья гидроокиси алюмини я и нефтепродукты, удаляется с поверхности флотатора, а вода проходит механические и сорбционные угольные фильтры, на чем и заканчивается ее очистка. Для высокозагрязненных стоков эффективность работы элементов установки довольно высока. Так, в усреднителе остается до 30 % нефтепродуктов, если их содержание в поступающей воде было не ниже. 100 мг/дм3. Флотатор при этих условиях снижает содержание нефтепродуктов еще на 30–40 %. Достаточно эффективно работают и последние элементы системы, т. е. механические и сорбционные фильтры.
Однако при достигнутом в настоящее время низком содержании нефтепродуктов в поступающей воде, установка эта работает неполноценно. 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.
Было проведено обследование ряда электростанций с целью выяснения, какой водой по содержанию нефтепродуктов фактически пользуются эти ТЭО. Оказалось, что многие ТЭО используют для охлаждения и химводоочисток воды, содержащие 3–5 и даже до 7 мг/дм3 нефтепродуктов. При этом на этих ТЭО не отмечены какие бы то ни было дефекты в работе оборудования, которые можно было бы отнести на счет влияния нефтепродуктов. С другой стороны, 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 эта очистка 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 энергообъекта, направляясь или в качестве добавки в систему охлаждения или на химводоочистку. Таким путем решается задача использования нефтезагрязненных стоков, прекращается полностью 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.
7.4. Промывные воды
Характеристика вод
В процессе эксплуатации мазутных котлов возникает значительные трудности вследствие заноса отложениями их конвективных поверхностей нагрева, особенно регенеративных воздухоподогревателей. Это приводит к росту сопротивления газового тракта котла и повышению температуры уходящих газов. Количество отложений в значительной степени зависит от марки мазута, температуры поверхностей нагрева и коэффициента избытка воздуха. С повышением температуры стенки и уменьшением коэффициента избытка воздуха количество отложений уменьшается.
При неблагоприятных условиях работы котла в воздухоподогревателе может накопиться до 4–5 т отложений в течение 350–400 ч его работы. Отложения в горячей и холодной секциях набивки регенеративных воздухоподогревателей отличаются как по химическому составу, так и по количеству. Количество отложений в горячих секциях иногда меньше, чем в холодных секциях в 20 раз.
Очистка поверхностей нагрева регенеративных воздухоподогревателей осуществляется периодическими водными промывками, так как отложения в РВП и на конвективных поверхностях нагрева содержат 80 – 85 % растворимых в воде соединений.
Усредненный химический состав отложений, %:
