Технологические примеси сточных вод энергетических предприятий. Сточные воды
сточный вода механический очистка
Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на три вида:
производственные - использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добыче полезных ископаемых (угля, нефти, руд и т.п.);
бытовые - от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий;
атмосферные - дождевые и от таяния снега.
Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на три группы:
загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности);
загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной и пищевой, химической и микробиологической промышленности, заводы по производству пластмасс и каучука);
загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности).
По концентрации загрязняющих веществ производственные сточные воды разделяются на четыре группы:
- 1 - 500 мг/л;
- 500 - 5000 мг/л;
- 5000 - 30 000 мг/л;
более 30 000 мг/л.
Производственные сточные воды могут различаться по физическим свойствам загрязняющих их органических продуктов (например, по температуре кипения: менее 120, 120 - 250 и более 250 °С).
По степени агрессивности эти воды разделяются на слабоагрессивные (слабокислые с рН=6ч6,5 и слабощелочные рН=8ч9), сильноагрессивные (сильнокислые с рН6 и сильнощелочные с рН>9) и неагрессивные (с рН=6,5ч8).
Незагрязненные производственные сточные воды поступают от холодильных, компрессорных и теплообменных аппаратов. Кроме того, они образуются при охлаждении основного производственного оборудования и продуктов производства.
На различных предприятиях, даже при одинаковых технологических процессах, состав производственных сточных вод весьма различен.
Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования производственных сточных вод изучается их состав и режим водоотведения. При этом анализируются физико-химические показатели сточных вод и режим поступления в канализационную сеть не только общего стока промышленного предприятия, но и сточных вод отдельных цехов, а при необходимости от отдельных аппаратов.
В анализируемых сточных водах должно определяться содержание компонентов, специфичных для данного вида производства.
Эксплуатация ТЭС сопряжена с использованием природной воды и образованием жидких отходов, часть из которых после переработки направляется в цикл повторно, но основное количество потребляемой воды выводится в виде стоков, к которым относят:
Сбросные воды систем охлаждения;
Шламовые, регенерационные и промывочные воды водоподготовительных установок и конденсатоочисток;
Сточные воды систем гидрозолоудаления (ГЗУ);
Воды, загрязненные нефтепродуктами;
Отработанные растворы после очистки стационарного оборудования и его консервации;
Воды от обмывки конвективных поверхностей ТЭС, сжигающих мазут;
Воды от гидравлической уборки помещений;
Дождевые и талые воды с территории энергообъекта;
Сточные воды систем водопонижения.
Составы и количества перечисленных стоков различны. Они зависят от типа и мощности основного оборудования ТЭС, вида используемого топлива, качества исходной воды, способов водоподготовки, совершенства приемов эксплуатации и др. Попадая в водотоки и водоемы, примеси сточных вод могут менять солевой состав, концентрацию кислорода, значение рН, температуру и другие показатели воды, затрудняющие процессы самоочищения водоемов и влияющие на жизнеспособность водной фауны и флоры. Для минимизации влияния примесей сбросных вод на качество поверхностных природных вод установлены нормативы предельно допустимых сбросов вредных веществ, исходя из условий непревышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в контрольном створе водоема.
Все перечисленные типы сточных вод ТЭС подразделяются на две группы. К первой группе относятся стоки системы оборотного охлаждения (СОО), ВПУ и гидрозолоудаления (ГЗУ) действующих ТЭС, характеризующиеся либо большими объемами, либо повышенной концентрацией вредных веществ, которые могут влиять на качество воды водных объектов. Поэтому эти стоки в обязательном порядке подлежат контролю. Остальные шесть типов сбросных вод ТЭС необходимо использовать повторно после очистки в пределах ТЭС или по договоренности на других предприятиях либо допускается их закачка в подземные пласты и т.п.
Значительное влияние на количество и состав производственных сточных вод имеет система водообеспечения: чем больше используется воды оборотного цикла на технологические нужды в тех же или других операциях данного или соседнего предприятия, тем меньше абсолютное количество сточных вод и большее количество загрязнений в них содержится.
Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.
При эксплуатации ВПУ образуются сточные воды в количестве 5 - 20 % расхода обрабатываемой воды, которые обычно содержат шлам, состоящий из карбонатов кальция и магния, гидроксида магния, железа и алюминия, органических веществ, песка, а также различные соли серной и соляной кислот. С учетом известных ПДК вредных веществ в водоемах стоки ВПУ перед их сбросом должны соответствующим образом очищаться.
Введение
Энергетика и окружающая среда
Характеристика сточных вод
Обоснование выбора схемы очистки сточных вод
Схема очистки сточных вод
Заключение
Литература
Приложение
Введение
На протяжении тысячелетий человечество оказывало крайне ограниченное влияние на окружающую среду, но во второй половине ХХ века в связи с резким увеличением антропогенной нагрузки на нее и тяжелыми экологическими последствиями наиболее остро встала проблема охраны окружающей среды, нахождения равновесия между обеспечением экономических и социальных потребностей общества и сохранением окружающей среды. В условиях растущей угрозы окружающей среде и здоровью населения практически во всех странах мира были приняты законодательные акты, ограничивающие и регулирующие антропогенное давление на природу. Одновременно разрабатываются и внедряются новые технологии, исключающие или минимизирующие вредное воздействие производственных процессов на воздух, воду и почву.
Проблема утилизации промывной воды является актуальной для крупных станций водоподготовки в России. В процессе водоподготовки на фильтровальных станциях образуется большое количество промывной воды фильтров и контактных осветлителей (15 - 30 % от объема обрабатываемой воды). Для промывной воды, сбрасываемой со станций, характерны высокие значения концентраций алюминия, железа, взвешенных веществ, окисляемости, что негативно сказывается на состоянии водоемов, принимающих данный вид сточных вод.
Согласно СНиП 2.04.02-84 промывные воды следует направлять на повторное использование, однако на практике не удается таким образом полностью утилизировать промывные воды по ряду причин: ухудшение процессов хлопьеобразования и отстаивания взвеси, сокращение продолжительности фильтроциклов. В настоящее время большая часть (~75%) промывных вод либо сбрасывается в бытовую канализацию, либо, после предварительного отстаивания (или без него), в природный водоем. При этом в первом случае значительно возрастает нагрузка на канализационные сети и сооружения биологической очистки, нарушается их нормальный режим работы. Во втором случае происходит загрязнение природных водоемов токсичным осадком, что негативно сказывается на их санитарном состоянии.
Таким образом, необходимы новые подходы, исключающие загрязнение окружающей среды и позволяющие получить дополнительное количество очищенной воды без увеличения водозабора.
В данной работе мы исследуем схему очистки сточных вод тепловых электроцентралей и влияние их на окружающую среду.
Проблематика данной работы: исследование выбросов сточных вод
промышленных предприятий, влияние сточных вод на окружающую среду.
1. Энергетика и окружающая среда
Современный период развития человечества иногда характеризуют через три параметра: энергетика, экономика, экология.
Энергетика среди данных показателей занимает особое место. Она является определяющим показателем, как и для экономики, так и для экологии. От энергетических показателей зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей.
Спрос на электроэнергию и тепло растет с каждым годом, и в нашей стране и за рубежом, соответственно.
Появляется необходимость увеличения мощностей существующих производств и модернизация оборудования для того, чтоб повышения получения энергии и тепла.
Между тем, получение большего количества электроэнергии негативно влияет на природные ресурсы.
Производство электроэнергии в больших масштабах, влияет на:
атмосферу;
гидросферу;
литосферу;
биосферу.
В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическую энергию.
Основные виды производства электроэнергии в РФ
Современный энергетический комплекс РФ включает почти 600 электростанций единичной мощностью свыше 5 МВт. Общая установленная мощность электростанций России составляет 220 тыс. МВт. Установленная мощность парка действующих электростанций по типам генерации имеет следующую структуру: 21% - это объекты гидроэнергетики, 11% -атомные электростанции и 68% - тепловые электростанции.
Тепловая энергия
Тепловые электроцентрали - это комплекс сооружений и оборудования для вырабатывания электроэнергии и тепла.
Тепловые электроцентрали различают:
По степени загрузки:
· базовые;
· пиковые.
По характеру потребляемого топлива:
· на твердом;
· жидком;
· газообразном.
Данные типы электростанций, большой мощности, требуют огромного количества воды, необходимой для охлаждения пара.
При этом поступающая охлаждающая вода, проходит через охлаждающие устройства и возвращается в источник.
В РФ используется паротурбинные виды ТЭС.
Энергетика г. Екатеринбург
Основным видом развития электрической энергии в Екатеринбурге припадет на тепловые электростанции.
Энергосбережение г. Екатеринбурга обеспечивает 6 ТЭЦ и 172 котельные различной мощности от 0,1 до 515 Гкал/час.
Установленная электрическая мощность ТЭЦ составляет 1 906 МВт (выработка более 6,1 млрд. кВт часов в год).
Общая тепловая мощность энергоисточников составляет 9 200 Гкал/час. В год производится более 19 млн. Гкал тепловой энергии, в том числе:
56% - на станциях «Свердловэнерго»;
39% - котельными промышленных предприятий;
5% - муниципальными котельными.
Годовой расход топлива составляет 3 млн. т.у.т., более 99% из которых приходится на природный газ, остальное - каменный уголь, мазут (последнее в качестве резервного топлива).
Протяженность магистральных тепловых сетей в г. Екатеринбурге составляет
188км, разводящих и квартальных тепловых сетей - более 3200 км.
Характеристика сточных вод
Сточными водами принято называть пресные воды, изменившие вследствие хозяйственно-бытовой и промышленной деятельности человека свои физико-химические и биохимические свойства. По происхождению сточные воды разделяют на следующие классы: хозяйственно-бытовые, промышленные и дождевые сточные воды.
Степень равномерности распределения (периодичность) загрязняющего
компонента.
Таблица 1 Состав и концентрация загрязнений в сточных водах ТЭЦ
Показатели Качество воды приемника сточных вод Система гидрозолоудаления До очистки После очистки Метод очистки Дальнейшее использование Приращение концентрации загрязняющих воду веществ в стоках
после очистки Взвешенные вещества Нефтепродукты Очистные сооружения отсутствуют Сброс в водоемы Щелочность общая мг-экв/дц3 Жесткость общая мг-экв/дц3 Сульфаты Сухой остаток Таблица 2 Показатели сточных вод ТЭЦ
Показатели Концентрация вещества До очистки После очистки Метод очистки Дальнейшее использование Приращение концентрации загрязняющих воду веществ в стоках
до очистки Взвешенные вещества Нефтепродукты 8,64×10-4/1,44×10-4 2,16×10-3/0,36×10-3 8,64×10-41,44×10-4 Щелочность общая мг-экв/дц3 Жесткость общая мг-экв/дц3 Сульфаты 2,05×10-4/0,34×10-4 2,16×10-4/0,36×10-4 2,05×10-4/0,34×10-4 6,48×10-4/1,08×10-4 8,64×10-4/1,44×10-4 6,48×10-4/1,08×10-4 Сухой остаток Обоснование выбора схемы очистки сточных вод
Как мы уже выяснили, основным видом развития электроэнергии в
Екатеринбурге - это тепловые электростанции. Потому в данной работе мы
анализируем влияние развития тепловых электростанций и влияние их на окружающую
среду. Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на: атмосферу; гидросферу; литосферу; биосферу. В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер,
затрагивая все структурные компоненты нашей планеты. Важнейшими факторами функционирования окружающей среды является живое
вещество биосферы, которое играет существенную роль в естественном круговороте
почти всех веществ. Влияния ТЭС на окружающую среду Соединения азота практически не взаимодействуют с другими веществами в
атмосфере и существование их почти не ограничено. Сернистые соединения - токсический газообразный выброс ТЭЦ, и при
пребывании в атмосфере, в присутствии кислорода окисляется до SO 3 и,
вступает в реакцию с водой, и образует при этом слабый раствор серной кислоты. В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот, в свою очередь
образует ряд соединений: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 ,
N 2 O 4 и N 2 O 5 . В присутствии влаги окись азота (IV) легко вступает в реакцию с кислородом, образуя при этом НNO 3 . Рост выбросов токсичных соединений в окружающую среду, прежде всего,
отражается на здоровье населения, ухудшает качество продукции сельского
хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климатические условия
отдельных регионов мира, состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели
флоры и фауны. Физико-химические методы очистки Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в
некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической
очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных
веществ, для чего широко используют процесс коагуляции. В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения
существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных
вод, основными из которых являются: флотация; ионообменная и электрохимическая очистка; гиперфильтрация; нейтрализация; экстракция; эвапорация; выпаривание, испарение и кристаллизация. Производственные сточные воды в основном загрязнены отходами и выбросами
производства. Количественный и качественный состав таких стоков разнообразен и
зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. По составу
сточные воды делятся три основные группы, содержащие: Неорганические примеси (в том числе токсические); Органические примеси; Неорганические и органические загрязняющие примеси. Методы очистки сточных вод Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью
разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки сточных вод можно разделить на: механические; химические; физико-химические; биологические.
Схема очистки сточных вод
Очистка сточных вод проходит последовательно. На начальном этапе, сточные воды очищают от
нерастворенных загрязнений, а потом от растворенных органических соединений. Химической очисткой очищают производственные сточные
воды (химическое производство, ТЭС). Физико-химические методы очистки сточных вод можно
проводить до биохимической очистки и после биохимической очистки. Дезинфекцию, как правило, проводится уже в конце
процесса обработки сточных вод. электростанция сточный вода
Осадок сбраживается в метантенках, обезвоживается и
сушится на иловых площадках. Механическая очистка заключается в процеживании
сточной жидкости через решетки. Загрязнения, уловленные на решетках, дробятся на
специальных дробилках и возвращаются в поток очищаемой воды до или после
решеток. Биохимическая очистка осуществляется аэробными
микроорганизмами. Осадок из вторичных отстойников также направляют в
метантенки. Для дезинфекции воды используют хлор. Обеззараживание воды происходит в контактных
резервуарах.
В этой схеме для биохимической очистки применены
аэротенки. Принцип очистки воды в них такой же, как и в
биологических фильтрах. Вместо биологической пленки здесь используют активный
ил, представляющий собой колонии аэробных микроорганизмов. По этой схеме осадок обезвоживают на вакуум-фильтрах,
а сушат в термических печах. Схема химической очистки производственных сточных вод
наряду с сооружениями, применяемыми при механической очистке сточных вод,
включает ряд дополнительных сооружений: реагентов, а также смешения их с водой.
Заключение
В данной работе мы исследовали схемы очистки сточных
вод. Сточными водами принято называть пресные воды, изменившие вследствие
хозяйственно-бытовой и промышленной деятельности человека свои физико-химические
и биохимические свойства. По происхождению сточные воды разделяют на следующие
классы: хозяйственно-бытовые, промышленные и дождевые сточные воды. Промышленные сточные воды образуются в ходе производственной деятельности
предприятий, заводов, комплексов, электростанций, автомоек и т.д. Основными характеристиками сточных вод являются: Виды загрязнений и их концентрация (содержание) в сточных водах; Количество сточных вод, скорость их поступления, расход; Степень равномерности распределения (периодичность) загрязняющего
компонента. Как мы выяснили, на производство электроэнергии
приводит к массовым выбросам вредных соединений, которые в свою очередь вредно
влияют на атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. В приложениях приведены нормативные показатели по
составу и перечням веществ, что сбрасываются в водоем. Для снижения выбросов вредных веществ в окружающую
среду, человечеству надо переходить на альтернативные источники энергии. Альтернативные источники энергии направлены на разрешение
глобально - экологических проблем. Стоимость альтернативных источников энергии
значительно ниже стоимости традиционных источников, причем строительство
альтернативных станций окупается быстрее. Альтернативные источники энергии
позволят сэкономить топливные ресурсы страны для использования их в других
промышленностях, поэтому здесь решается экономическая причина. Альтернативные источники энергии помогут сохранить
здоровье и жизнь многим людям.
Литература
1. В.И. Кормилицын, М.С. Цицкшивили, Ю.И. Яламов «Основы
экологии», изд-во - Интерстиль, Москва 1997. 2. Н.А. Воронков «Экология - общая, социальная, прикладная»,
изд-во - Агар, Москва 1999. 3. В.М. Гарин, И.А. Клёнова, В.И. Колесникова «Экология для
технических ВУЗов», изд-во - Феникс, Ростов-на-Дону 2001. 4. Рихтер Л.А. Тепловые электрические
станции и защита атмосферы. - М.: Энергия, 1975. -131 с. 5. Романенко В.Д. и др. Методика
экологической оценки качества поверхностных вод по соответствующим критериям. -
К., 1998. 6. Руководство по организации контроля
состояния природной среды в районе расположения АЭС. Контроль за радиоактивным
загрязнением природной среды в окрестностях АЭС / Под ред. К.П. Махонько. -
Обнинск: НПО «Тайфун», 1989. - 350 с. 7. Семенов И.В. и др. Мониторинг в
системе обеспечения экологической безопасности гидротехнических объектов //
Гидротехническое строительство. - 1998. - № 6. 8. Скалин Ф.В., Канаев А.А., Кооп Л.З.
Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 280 с. 9. Тарханов А.В., Шаталов В.В. Новые
тенденции развития мировой и российской минерально-сырьевой базы урана //
Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая. - М.: ВИМС, 2008. - № 26. - 79
с. 10. Толковый словарь экологических
терминов / Г.А. Ткач, Э.Г. Братута и др. - К.: 1993. - 256 с.Тупов В.Б. Охрана
окружающей среды от шума в энергетике. - М.: МЭИ, 1999. - 192 с.Ходаков Ю.С.
Оксиды азота и теплоэнергетика. - М.: ООО «ЭСТ-М», 2001. - 370 с. Приложение
Перечень загрязняющих
веществ, удаляемых из сточных вод на сооружениях биологической очистки
Вещество Макс. конц. для биолог. очистки мг/л Эффективность удаления, % При сбросе очищ. сточных вод в водный объект
хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования При сбросе очищ. сточных вод в водный объект
рыбохозяйственного водопользования Класс опасности Класс опасности Акриловая кислота Акролеин Аллиловый спирт Алюминий Аммонийный азот(ион)хх) Ацетальдегид Бензойная кислота Бутилакрилат Бутилацетат Бутиловый спирт нормальн. -"- вторичный -"- третичный Винилацетат Гидразин Гидрохинон Гликозин Глицерин Дибутилфталат Диметилацетамид Диметилфенил-карбинол Диметилфенол Динитрил адипиновой кислоты Дициандиамид Диэтаноламид Диэтиламин ЖелезоFe+3 Жиры (растит, и животн.) Нормируются по БПК нормируются по БПК Изобутиловый спирт Изопропиловый спирт Капролактам Карбометил-целлюлоза Карбомол Кротоновый альдегид Нормируется по БПК Малеиновая кислота Марганец2+ Масляная кислота Метакриламид Метакриловая кислота Метилметакрилат Метилстирол Метилэтилкетон Молибден Молочная кислота нормируются по БПК Моноэтаноламин Моноэтиловый эфир этиленгликоля Мочевина (карбамид) Муравьиная кислота Нефть и нефтепродукты в раств. и эмульгир. виде Нитробензол Нитраты (по NО3) Нитриты (по NО2) Октанол (спирт октиловый) Пирокатехин Полиакриламид Поливиниловый спирт Пропиленгликоль Пропиловый спирт Резорцин Сероуглерод Синтамид СПАВ (анионные) Стронций Сульфиды (натрия) Тиомочевина Трикрезилфосфат Триэтаноламин Уксусная кислота Формальдегид Фосфатыхх) токс сан-токс 2 (поР) 00,5-0,2 Фталевая кислота Фториды (анион) Хромолан Цианиды (анион) Этиловый спирт Эмукрил С Этамон ДС 2-этилгексанол Этиленгликоль Этилен-хлоргидрин х) ЛПВ - лимитирующий показатель вредности: "с-т"
- санитарно-токсикологический; "токс" - токсикологический;
"орг." - органолептический; "общ." - общесанитарный;
"рыб.-хоз." - рыбохозяйственный; "сан" - санитарный. хх)
эффективность удаления аммонийного азота и фосфора дана для существующей
обычной технологии биологической очистки. При использовании специальных
технологий (схем с нитрификацией-денитрификацией, реагентного или
биологического удаления фосфатов и др.), требующих реконструкции очистных
сооружений, эффективность удаления может быть повышена до 95-98%. ПДК для
рыбохозяйственных водоемов зависит от трофности водоемов прочерк - означает
отсутствие данных ПЕРЕЧЕНЬ агрязняющих
веществ, не удаляемых из сточных вод на сооружениях биологической очистки
Вещество При сбросе в водный объект хоз-питьевого и
культурно-бытового водопользования При сбросе в объект рыбохозяйственного водопользования Класс опасности Класс опасности Анизол (метоксибензол) Ацетофенон Бутилбензол Гексахлоран (гексахлорциклогексан) Гексахлорбензол Гексахлорбутадион Гексахлорбутан Гексахлорциклопентадиен Гексахлорэтан Гексоген Диметилдиоксан Диметилдитиофосфат Диметилдихлорвинилфосфат Дихлоранилин Дихлорбензол Дихлорбутен Дихлоргидрин Дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) Дихлорнафтохинон Дихлорпропионат натрия Дихлофос Дихлорэтан Диэтиланилин Диэтиленгликоль Диэтиловый эфир Диэтиловый эфир малеиновой кислоты Диэтилртуть Изопропиламин Карбофос В-меркаптодиэтиламин Метилнитрофос Нитробензол Нитрохлорбензол Пентаэритрит Петролаум (смесь твердых углеводородов) Пикриновая кислота (тринитрофенол) Пирогаллол (триоксибензол) Полихлорпинен Полиэтиленимин Пропилбензол Тетрахлорбензол Тетрахлоргептан Тетрахлорметан (четыреххлористый углерод) Тетрахлорнонан Тетрахлорпентан Тетрахлорпропан Тетрахлорундекан Тетрахлорэтан Тиофен (тиофуран) Трибутилфосфат Триэтиламин Фосфамид Фурфурол Хлорбензол Хлоропрен Хлорофос Хлорциклогексан Этилбензол Циклогексан Циклогексанол Сульфаты 1. Вещества и материалы, способные засорять трубопроводы, колодцы,
решетки или отлагаться на их стенках: металлическая стружка; строительные отходы и мусор; твердо-бытовые отходы; производственные отходы и шламы от локальных (местных) очистных
сооружений; всплывающие вещества; нерастворимые жиры, масла, смолы, мазут и др. окрашенные сточные воды с фактической кратностью разбавления, превышающей
нормативные показатели общих свойств сточных вод более чем в 100 раз; биологически жесткие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Вещества, оказывающие разрушительное действие на материал
трубопроводов, оборудования и других сооружений систем канализации: щелочи и др. Вещества, способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях
токсичные газы, взрывоопасные, токсичные и горючие газы: сероводород; сероуглерод; окись углерода; цианистый водород; пары летучих ароматических соединений; растворители (бензин, керосин, диэтиловый эфир, дихлорметан, бензолы,
четыреххлористый углерод и т.п.). Концентрированные и маточные растворы. Сточные воды с зафиксированной категорией токсичности
"гипертоксичная"; Сточные воды, содержащие микроорганизмы - возбудители инфекционных
заболеваний. Радионуклиды, сброс, удаление и обезвреживание которых осуществляется в
соответствии с "Правилами охраны поверхностных вод" и действующими
нормами радиационной безопасности Усредненные характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами
жилищного фонда населенных пунктов
Перечень загрязняющих веществ Усредненная характеристика хозяйственно-бытовых сточных вод
(концентрация, мг/л) Взвешенные вещества БПК полн. Азот аммонийный Сульфаты Сухой остаток Нефтепродукты СПАВ (анионные) Железо общее Алюминий Марганец Фосфор фосфатов Примечание: При необходимости данные, приведенные в таблице, могут
уточняться и корректироваться на основе проведенных натурных исследований.
Производственные сточные воды
Сточные воды тепловых электростанций
Рис. 1. Схема механической и биохимической очистки сточных вод
Рис. 2. Схема механической и биохимической очистки сточных вод
Перечень веществ и материалов, запрещенных к сбросу в системы
канализации населенных пунктов
Запасы воды на планете колоссальны - около 1,5 млрд км3, однако объем пресных вод составляет немногим > 2%, при этом 97% их представлено ледниками в горах, полярными льдами Арктики и Антарктики, которая не доступны для использования. Объем пригодных для применения пресных вод составляет 0,3% от общего запаса гидросферы. В настоящее время населением мира ежесуточно потребляем 7 млрд.т. воды, что соответствует количеству полезных ископаемых, добываемых человечеством за год.
С каждым годом потребление воды резко увеличивается. На территории промышленных предприятий образуется сточные воды 3-х типов: бытовые, поверхностные, производственные.
Хозяйственно-бытовые сточные воды - образуются при эксплуатации на территории предприятий душевых, туалетов, прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за количество данных сточных вод и направляет их на городские станции очистки.
Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевой поливочной водой примесей, скапливающие на территории, крышах и стенах производственных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы (песок, камень, стружки и опилки, пыль, сажа, остатки растений, деревьев и т.п.); нефтепродукты (масла, бензин и керосин), используемый в двигателях транспортных средств, а так же органических и минеральных удобрений, используемых в заводских скверах и цветниках. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.
Расход поверхностных сточных вод рассчитывается в соответствии со СН и П2.04.03-85 «Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения» по методу предельной интенсивности. Для каждого сечения водостока расчетный расход определяют по формуле:
где - параметр, характеризующий интенсивность осадков в зависимости от климатических особенностей местности, где расположено предприятие;
Расчетная площадь стока.
Площадь территории предприятия
Коэффициент зависящий от площади;
Коэффициент стока, определяющий в зависящий от проницаемости поверхности;
Коэффициент стока, учитывающий особенности процессов сбора поверхностных сточных вод и движения их в лотках и коллекторах.
Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав, концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов. Для покрытия нужд водопотребления предприятиями области производится забор воды из поверхностных источников предприятиями промышленности и теплоэнергетики, сельскохозяйственными объектами водопользования, в основном на цели орошения.
В хозяйстве Республики Беларусь используются водные ресурсы рек: Днепр, Березина, Сож, Припять, Уборть, Случь, Птичь, Уть, Немыльня, Терюха, Уза, Виша.
Из артезианских скважин забирается приблизительно 210 млн. м3/ год, причем вся эта вода - питьевая.
Общий объем сточных вод образует за год около 500 млн. м3. Около 15% стоков являются загрязненными (недостаточно очищенными). В Гомельской области загрязнено около 30 рек и речек.
Особые виды промышленного загрязнения водоемов:
1) тепловое загрязнение, обусловленное выпуском тепловых вод от различных энергетических установок. Тепло, поступающее с нагретыми сбросными водами в реки, озера и искусственные водохранилища, оказывает существенное влияние на термический и биологический режим водоемов.
Интенсивность влияния теплового загрязнения зависит от t нагревания воды. Для лета выявлена следующая последовательность воздействия температуры воды на биоценоз озер и искусственных водоемов:
при t до 26 0С не наблюдается вредного воздействия
свыше 300С - вредное воздействие на биоценоз;
при 34-36 0С возникает летальные условия для рыб и др. организмов.
Создание различных охладительных устройств для сброса вод тепловых электростанций при огромном расходе этих вод приводит к значительному удорожанию строительства и эксплуатации ТЭС. В связи с этим изучению влиянию теплового загрязнения уделяется большое внимание. (Владимиров Д.М., Ляхин Ю.И., Охрана окружающей среды ст. 172-174);
2) нефть и нефтепродукты (пленка) - разлагаются за 100-150 дней при благоприятныхных условиях;
3) синтетические моющие средства - трудноудалимы из стоков, увеличивают содержание фосфатов, что ведет к увеличению растительности, цветению водоемов, истощению кислорода в водной массе;
4) сброс Zu и Cu - не удаляются полностью, а меняются формы соединения и скорость миграции. Только за счет разбавление можно снизить концентрацию.
Вредное воздействие машиностроения на поверхностные воды обусловлено большим водопотреблением (около 10 % общего водопотребления в промышленности) и значительным загрязнением стоков, которые подразделяются на пять групп:
с механическими примесями, в том числе и гидроксидами металлов; с нефтепродуктами и эмульсиями, стабилизированными ионогенными эмульгаторами; с летучими нефтепродуктами; с моющими растворами и эмульсиями, стабилизированными неионогенными эмульгаторами; с растворенными токсичными соединениями органического и минерального происхождения.
На первую группу приходится 75 % объема сточных вод, вторую, третью и четвертую - еще 20 %, пятую группу - 5 % объема.
Основным направлением в рациональном использовании водных ресурсов являются оборотное водоснабжение.
Сточные воды машиностроительных предприятий
Литейные цехи. Вода используется на операциях гидравлической выбивки стержней, транспортировки и промывки формовочной земли в отделения регенерации, на транспорт отходов горелой земли, при орошении газоочистного оборудования, охлаждении оборудования.
Сточные воды загрязняются глиной, песком, зольными остатками от выгоревшей части стержней смеси и связующими добавками формовочной смеси. Концентрация этих веществ может достигать 5 кг/м3.
Кузнечно-прессовые и прокатные цехи. Основными примесями сточных вод, используемых для охлаждения технологического оборудования, поковок, гидросбива металлической окалины и обработки помещения, являются частицы пыли, окалины и масла.
Механические цехи. Вода используемая для приготовления смазочно-охлаждаемых жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлические и абразивные частицы, сода, масла, растворители, мыла, краски. Количество шлама от одного станка при черновом шлифовании 71,4 кг/ч, при чистовом - 0,6 кг/ч.
Термические участки: Для приготовления технологических растворов, используемых для закалки, отпуске и отжиге деталей, а так же для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов используют воду. Примеси сточных вод - минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые масла и щелочи.
Участки травления и гальванические участки. Вода используемая для приготовления технологических растворов, применяемая при травлении материалов и нанесение на них покрытий, для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлическая окалина, эмульсии, щелочи и кислоты, тяжелые масла.
В сварочных, монтажных, сборочных цехах машиностроительных предприятий сточные воды содержат металлические примеси, маслопродукты, кислоты и т.п. в значительно меньших количествах, чем в рассмотренных цехах.
Степень загрязненности сточных вод характеризуется следующими основными физико-химические показателями:
количеством взвешенных веществ, мг/л;
биохимическим потреблением кислорода, мг/л O2/л; (БПК)
Химическим потреблением кислорода, мг/л (ХПК)
Органолептическими показателями (цвет, запах)
Активной реакцией среды, рН.
Энергетическая промышленность является крупнейшим потребителем воды. ТЭС мощностью 2 400 МВт только для установок обессоливания расходует около 300 т/ч воды.
При работе энергетических установок образуется большое количество сточных вод различного состава. Промышленные стоки разделяют по категориям и подвергают локальной очистке.
В энергетической промышленности выделяют следующие категории сточных и отработанных вод: «горячие» стоки - воды, полученные после охлаждения оборудования; сточные воды, содержащие повышенные концентрации неорганических солей; нефте- и маслосодержащие стоки; отработанные растворы сложного состава, содержащие неорганические и органические примеси.
Разберем более подробно методы очистки и утилизации различных категорий сточных вод.
Очистка и утилизация «горячих» стоков. Такие стоки не имеют механических или химических загрязнителей, но их температура на 8- 10 °С превышает температуру воды в природном водоеме.
Мощность крупнейших электростанций России составляет от 2 400 до 6 400 М Вт. Средний расход охлаждающей воды и количество отводимой с этой водой теплоты, приходящейся на 1 000 МВт установленной мощности, составляет для ТЭС 30 м3/ч и 4 500 ГДж/ч (для АЭС, соответственно, 50 м3/ч и 7 300 ГДж/ч).
При сбросе такого количества воды в природные водоемы температура в них повышается, что приводит к снижению концентрации растворенного кислорода. В водоемах нарушаются процессы самоочищения воды, что приводит к гибели рыбы.
Согласно нормативным документам Российской Федерации, при сбросе горячих вод в водоемы температура в них не должна повышаться более чем на 3 К по сравнению с температурой воды самого жаркого месяца года. Дополнительно установлен верхний предел допустимой температуры. Максимальная температура воды в природных водоемах не должна быть выше 28 °С. В водоемах с холодолюбивыми рыбами (лососевые и сиговые) температура не должна превышать 20 °С летом и 8 °С зимой.
Аналогичные запреты действуют и в западных странах. Так, в США допустимый подогрев воды в природных водоемах не должен превышать 1,5 К. По федеральному закону США максимальная температура сбросной воды должна быть не более 34 °С для водоемов с теплолюбивыми рыбами и 20 °С - для водоемов с холодолюбивыми рыбами.
Во многих странах ограничивают верхний предел температуры сбросной воды. В западноевропейских странах максимальная температура воды при сбросе ее в реку не должна быть выше 28 - 33 °С.
Для предотвращения вредного теплового воздействия на естественные водные объекты используют два пути: строят отдельные проточные водохранилища, в которые сбрасывают теплую воду, обеспечивая интенсивное перемешивание сбросной воды с основной массой холодной воды; применяют циркуляционные оборотные системы с промежуточным охлаждением нагретой воды.
На рис. 7.1 приведена схема прямоточного охлаждения воды со сбросом ее в водоемы в летнее и зимнее время.
Вода после турбины 1 поступает в конденсатор 2 и оттуда направляется в устройство для охлаждения воды 4 (обычно градирню). Затем через промежуточную емкость вода попадает в источник водоснабжения.
На рис. 7.2 приведена схема оборотного охлаждения воды, отличительной особенностью которой является организация замкнутого контура циркуляции воды. После охлаждения в градирне 5 вода насосом 4 вновь подается в конденсатор. В случае необходимости предусмотрен забор воды из природного источника насосом 3. Оборотные системы водоснабжения с испарительным охлаждением циркуляционной воды позволяют в 40 - 50 раз уменьшить потребности электростанций в свежей воде из внешних источников.
Очистка сточных вод, содержащих примеси солей. Такие сточные воды образуются при работе установок по подготовке обессоленной воды (ВПУ), а также в системах гидрозолоудаления (ГЗУ).
Сточные воды в системах ВПУ. При работе водоочистительных установок на электростанциях образуются стоки от промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей и в результате регенерации ионообменных фильтров. Промывочные воды
Рис. 7.2. Схема оборотного охлаждения воды:
содержат нетоксичные примеси - карбонат кальция, гидроксиды магния, железа и алюминия, кремнекислоту, гуминовые вещества, частицы глины. Концентрации солей невелики. Поскольку все эти примеси не являются токсичными, после осветления воду возвращают в головную часть водоочистки и используют в процессе водоподготовки.
Регенерационные стоки, содержащие значительные количества солей кальция, магния и натрия, обрабатывают на установках с использованием электродиализа. Схемы таких установок были приведены ранее (см. рис. 5.19 и 5.23). После электрохимической обработки получают очищенную воду и небольшой объем высококонцентрированного раствора солей.
Утилизация сточных вод систем гидрозолоудаления (ГЗУ). Для удаления золошлаковых отходов на большинстве электростанций применяется гидротранспорт. Степень минерализации воды в системах ГЗУ бывает достаточно высокой. Например, при удалении золы, полученной при горении таких видов топлива, как сланцы, торф и некоторые сорта углей, вода насыщается Са(ОН)2 до концентрации 2 - 3 г/л и имеет pH gt; 12.
Сброс воды из систем ГЗУ во много раз превышает суммарный объем всех остальных загрязненных жидких стоков ТЭС. Организация замкнутого водооборота сточных вод в системах ГЗУ позволяет существенно снизить количество сбросной воды. В этом случае осветленная на золоотвале вода возвращается на электростан
цию для повторного использования. В России с 1970 г. все строящиеся электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуются системой замкнутых циклов оборота, забирающих воду с установок ГЗУ.
Сложность работы этих систем обусловлена образованием отложений в трубопроводах и аппаратуре. Наиболее опасными с этой точки зрения являются отложения CaC03, CaS04, Са(ОН)2 и CaS03. Они образуются в коммуникациях осветленной воды при pH gt; 11 и пульпопроводах при гидротранспорте золы, содержащей более 1,4% свободного оксида кальция.
Основные мероприятия по предотвращению отложений направлены на снятие перенасыщения осветленной воды. Воду выдерживают в бассейне золоотвала в течение 200 - 300 ч. При этом часть солей выпадает в осадок. После отстоя воду из бассейнов забирают на повторное использование.
Очистка сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Загрязнение воды нефтепродуктами на ТЭС происходит при ремонте мазутного хозяйства, а также за счет утечек масла из маслосистем турбин и генераторов.
В среднем содержание нефтепродуктов составляет 10 - 20 мг/л. Многие потоки имеют гораздо меньшую загрязненность - 1 - 3 мг/л. Но бывают и кратковременные сбросы вод с содержанием нефти и масла до 100 - 500 мг/л.
Очистные установки аналогичны тем, которые применяются на нефтеперерабатывающих заводах (см. рис. 9.11). Стоки собирают в приемные резервуары, в которых их выдерживают 3 -5 ч, а затем направляют в двухсекционную нефтеловушку, представляющую собой горизонтальный отстойник, оборудованный скребковым транспортером. В отстойнике в течение 2 ч происходит разделение загрязнений - легкие частицы всплывают на поверхность и удаляются, а тяжелые оседают на дно.
Затем стоки проходят через флотационную установку. Флотацию производят с помощью воздуха, подаваемого в аппарат под давлением 0,35 - 0,4 МПа. Эффективность удаления нефтепродуктов во флотаторе составляет 30 - 40%. После флотатора вода поступает в двухступенчатую напорную фильтровальную установку. Первой ступенью являются двухкамерные фильтры, загруженные дробленым антрацитом с размером зерен 0,8 -1,2 мм. Скорость фильтрации при прохождении этих фильтров равна 9-11 м/ч. Эффект очистки воды достигает 40%. Второй ступенью служат фильтры с активированным углем марок ДАК или БАУ-20 (скорость фильтрации 5,5 -6,5 м/ч; степень очистки - до 50 %).
Исследованиями последних лет установлена хорошая адсорбция нефтепродуктов частицами золы, получаемыми на ТЭС при горении углей. Так, при исходной концентрации нефтепродуктов в воде 100 мг/л остаточное содержание их после контакта с золой не превышает 3 - 5 мг/л. При исходной концентрации нефтепродуктов 10 - 20 мг/л, что встречается при эксплуатации ТЭС наиболее часто, их остаточное содержание не выше 1 -2 мг/л.
Таким образом, при контакте сточной воды с золой практически достигается тот же эффект, как и при использовании дорогих очистительных установок. Обнаруженный эффект послужил основой для ряда проектных разработок по очистке сточных вод, загрязненных нефтью. Предложено организовать замкнутые циклы по использованию нефте- и маслосодержащих сточных вод в системах ГЗУ без их предварительной очистки.
Очистка сточных вод сложного состава после консервации и промывки теплосилового оборудования. Сточные воды, получаемые после промывки и консервации оборудования, имеют разнообразный состав. В них входят минеральные (соляная, серная, плавиковая) и органические (лимонная, уксусная, щавелевая, адипиновая, муравьиная) кислоты. Веточные воды переходят комп- лексообразователи - трилон и ингибиторы коррозии.
По своему влиянию на санитарный режим водоемов примеси в этих водах разделяют на три группы: неорганические вещества, содержание которых в сточных водах близко к ПДК, - сульфаты и хлориды кальция, натрия и магния; вещества, содержание которых значительно превышает ПДК, - соли железа, меди, цинка, фторсодержащие соединения, гидразин, мышьяк. Эти вещества не могут быть переработаны биологическим путем в безвредные продукты; все органические вещества, а также аммонийные соли, нитриты и сульфиды. Общим для всех этих веществ является то, что они могут быть окислены биологическим методом до безвредных продуктов.
Исходя из состава сточных вод, их очистку проводят в три стадии.
Первоначально воды направляют в усреднитель. В этом аппарате происходит корректировка раствора по pH. При создании щелочной среды образуются гидроксиды металлов, которые должны выпадать в осадок. Однако сложный состав сточных вод создает трудности при образовании осадков. Например условия осаждения железа определяются формой его существования в растворе. Если в воде не содержится трилон (комплексообразователь), то осаждение железа происходит при pH 10,5-11,0. При этих же значениях pH будут разрушены трилонатные комплексы трехвалентного железа Fe3+. В случае присутствия в растворах комплекса двухвалентного железа Fe2+ последний начинает разрушаться только при pH 13. Трилонатные комплексы меди и цинка сохраняют устойчивость при любом значении pH среды.
Таким образом, для того чтобы выделить металлы из стоков, содержащих трилон, необходимо провести окисление Fe2+ до Fe3+ и добавить щелочь до pH 11,5- 12,0. Для цитратных растворов достаточно добавление щелочи до pH 11,0-11,5.
Для осаждения меди и цинка из цитратных и комплексонатных растворов подщелачивание неэффективно. Осаждение может быть осуществлено только при добавлении сульфида натрия. При этом образуются сульфиды меди и цинка и медь может быть осаждена практически при любом значении pH. Для цинка необходимо, чтобы значение pH было выше 2,5. Железо может быть выделено в осадок в виде сульфида железа при pH gt; 5,7. Достаточно высокую степень осаждения для всех трех металлов можно получить только при некотором избытке сульфида натрия.
Технология очистки стоков от фтора заключается в обработке их известью с сернокислотным глиноземом. На 1 мг фтора должно быть добавлено не менее 2 мг А1203. При соблюдении этих условий остаточная концентрация фтора в растворе будет не более 1,4- 1,6 мг/л.
Гидразин (NH2)2 является высокотоксичным веществом (см. табл. 5.20). Он присутствует в стоках только в течение нескольких суток, поскольку со временем происходит окисление гидразина и его разрушение.
Большинство органических соединений, имеющихся в стоках, разрушается при биологической очистке. Для сточных вод, содержащих неорганические вещества, этот метод может быть применен для окисления сульфидов, нитритов, аммонийных соединений. Хорошо поддаются биологической очистке органические кислоты и формальдегид. «Жесткими» соединениями, не окисляющимися биохимическим путем, являются трилон, ОП-Ю и ряд ингибиторов.
На заключительном этапе очистки сточные воды направляют в систему коммунальных стоков. При этом большинство загрязняющих веществ окисляется, а те вещества, которые не изменили свой состав, при разбавлении бытовыми водами будут иметь значение ниже ПДК. Такое решение узаконено санитарными нормами и правилами, в которых указываются условия приема на очистные сооружения промышленных стоков ТЭС.
Таким образом, технология очистки стоков, имеющих сложный состав, проводится в следующей последовательности.
Воды собирают в емкость, в которую добавляют щелочь до заданного значения pH. Осаждение сульфидов и гидроксидов происходит медленно, поэтому после добавления реагентов жидкость выдерживают в реакторе в течение нескольких суток. За это время совершается полное окисление гидразина кислородом воздуха.
Затем прозрачную жидкость, содержащую только органические вещества и избыток реагентов-осадителей, откачивают в магистраль хозяйственно-бытовых стоков.
На ТЭС, располагающих гидрозолоудалением, стоки после химических очисток оборудования могут быть сброшены в пульпопровод. Частицы золы обладают высокой адсорбционной способностью по отношению к примесям. После отстоя такая вода направляется в систему ГЗУ.
В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель, экстрагент, для транспортирования сырья и материалов.
В промышленности 65...80% расхода воды потребляется для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этих случаях вода не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывающую и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывающую - для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий; реакционную - в составе реагентов, а также при отгонке и других процессах. Технологическая вода непосредственно контактирует со средой. Энергетическая вода потребляется для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов.
Соответственно назначению воду в системах производственного водообеспечения можно разделить на четыре категории:
вода I категории используется для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппаратах без соприкосновения с продуктом; вода нагревается и практически не загрязняется; могут наблюдаться лишь аварийные утечки жидких и газообразных продуктов в воду при неисправных теплообменных аппаратах, загрязняющие ее;
вода II категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; вода не нагревается (обогащение полезных ископаемых, гидротранспорт), но загрязняется механическими и растворенными примесями;
Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на хозяйственно-бытовые (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ).
Хозяйственно-бытовые воды - это стоки от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, душевых, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% - минеральных.
Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий (дождевые и от таяния снега). Они загрязняются органическими и минеральными веществами.
Промышленные сточные воды - это использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добыче полезных ископаемых (угля, нефти, руд и т.п.);
При прямоточном водообеспечении предприятий (рис. 3.1, а) вся забираемая из водоема вода (Q ист после участия в технологическом процессе (в виде отработанной) возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве Q пот. Количество отводимых в водоем сточных вод составляет.
О сбр = Q ист - Q пот · (3.1)
Сточные воды в зависимости от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем должны проходить через очистные сооружения. В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается, поскольку часть воды отводится со шламом.
При схеме водообеспечения с последовательным использованием воды (рис. 3.1,6), которое может быть двух- и трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и на очистных сооружениях, т.е.
Рис. 3.1. Схемы водообеспечения промышленных предприятий:
1 - вода свежая чистая, ненагретая; 2 - сточная вода, нагретая; 3 - то же, нагретая и загрязненная; 4- то же, очищенная; ПП, ПП-1, ПП-2 - промышленные предприятия; ОС - очистные сооружения; Q ист - вода, подаваемая из источника на производственные нужды; Q пот, Q пот1 и Q пот2 - вода, безвозвратно потребляемая на промышленных предприятиях; Q шл - вода, удаляемая со шламом; Q сбр - вода, сбрасываемая в водоем
Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности (черной металлургии, нефтеперерабатывающей) 90...95% сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5...10% сбрасывается в водоем.
Для уменьшения потребления свежей воды создают оборотные и замкнутые системы водоснабжения. При оборотном водоснабжении предусматривают необходимую очистку, охлаждение, обработку и повторное использование сточной воды. Применение оборотного водоснабжения позволяете 10... 15 раз уменьшить потребление природной воды.
Качество воды, используемой для технологических процессов, должно быть выше, чем воды, находящейся в оборотных системах.
Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, брызгальном бассейне, градирне (рис. 3.2, а); если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением сточная вода проходит обработку на очистных сооружениях (рис. 3.2, б); при комплексном использовании сточные воды перед повторным применением подвергаются очистке и охлаждению (рис. 3.2, в).
Рис. 3.2. Схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий:
а - с охлаждением сточных вод; б - с очисткой сточных вод; в - с очисткой и охлаждением сточных вод; 1 - вода свежая, чистая, ненагретая; 2- сточная вода, нагретая; 3 - тоже, ненагретая и загрязненная; 4- то же, очищенная; 5 - сточная вода, загрязненная; б - оборотная вода; ОУ - охладительные установки; Q - вода, подаваемая на производственные нужды; Q об - оборотная вода; Q ун - вода, теряемая на испарение и унос из охладительных установок (остальные обозначения тс же, что и на рис. 3.1)
При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения. Количество подпиточной воды определяется по формуле
Q ист = Q пот + Q ун + Q шл + Q сбр. (3.3)
Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться постоянно и периодически. Общее количество добавляемой воды составляет 5...10% общего количества воды, циркулирующей в системе.
Нормы водоотведения в различных отраслях промышленности колеблются в широких пределах. Так, например, при добыче 1 т нефти образуется 0,4 м 3 сточных вод, при добыче 1 т угля в шахтах - 0,3 м 3 ; при выплавке 1 т стали или чугуна - 0,1 м; при производстве 1 т вискозного штапельного волокна - 233 м 3 ; 1 т удобрений - 3,9 м 3 ; 1 т синтетических ПАВ - 1 м; 1 т сульфитной целлюлозы - 218 м 3 ; 1 т бумаги - 37 м 3 ; 1 т цемента - 0,1 м 3 ; 1 т льняных или шелковых тканей - соответственно 317 или 37 м 3 ; 1 т мяса - 24 м 3 ; 1 т хлеба - 3 м 3 ; 1 т масла - 2,6 м 3 ; 1 т сахара-рафинада - 1,2 м 3 ; при изготовлении одного легкового автомобиля - 15,5 м 3 ; одного автобуса - 80 м 3 ; одного магистрального тепловоза - 710 м 3 . При выработке 1 МВт-ч электроэнергии на тепловых и атомных электростанциях с системами оборотного водоснабжения образуется в среднем 5 м 3 сточных вод.
При отсутствии норм водоотведения количество сточных вод определяется по технологическим расчетам в соответствии с регламентом производства. Количество сточных вод от крупных промышленных предприятий достигает 200...400 тыс. м 3 /сут, что соответствует количеству сточных вод от городов с населением 1...2 млн человек.
Производственные сточные воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые).
Незагрязненные производственные сточные воды поступают от холодильных, компрессорных, теплообменных аппаратов. Кроме того, они образуются при охлаждении основного производственного оборудования и продуктов производства.
Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на три группы:
загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству минеральных удобрений, кислот, строительных изделий и материалов и др.);
загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической, микробиологической промышленности; заводы по производству пластмасс, каучука и др.);
загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству консервов, сахара, продуктов органического синтеза, бумаги, витаминов и др.).
Для объективной оценки качества воды проводится классификация показателей по характеру воздействия загрязняющих веществ. На основе предлагаемой классификации выделяются пять групп, включающих следующие показатели:
группа качества (запах, цветность, температура, количество взвешенных частиц);
наличие органических веществ (биохимическое потребление кислорода (ВПК), водородный показатель (pH), растворенный в воде кислород, химическое потребление кислорода или бихроматная окисляемость (ХПК), фосфаты, нитраты);
присутствие санитарно-токсических веществ (хлориды, сульфаты, Са, Mg, Na, К);
наличие микробиологических веществ (коли-индекс и др.);
присутствие токсичных веществ.
Последняя группа разбивается на четыре подгруппы: слаботоксичные вещества, ПДК которых находится в интервале 0,1... 0,9 мг/л (аммоний, синтетические ПАВ (СПАВ), V, Mo, Cr, Fe, Ti);
среднетоксичные вещества, ПДК которых составляют 0,01...0,09 мг/л (нитриты, Zn, Ni, Со);
сильнотоксичные вещества, ПДК которых попадают в интервал 0,001...0,009 мг/л (Сu, Hg, Cd, фенолы);
особо ядовитые вещества с ПДК 0,0001 ...0,0009 мг/л (пестициды, сульфиды).
По концентрации загрязняющих веществ производственные сточные воды разделяются на четыре группы: 1...500, 500...5000,
5000...30 000, более 30 000 мг/л.
Производственные сточные воды могут различаться по физическим свойствам загрязняющих их органических продуктов (например, потемпературе кипения: менее 120, 120...250 и более 250°С).
По степени агрессивности эти воды разделяют на слабоагрессивные (слабокислые с pH 6...6,5 и слабощелочные с pH 8...9), сильноагрессивные (сильнокислые с pH < 6 и сильнощелочные с pH > 9) и неагрессивные (с pH 6,5...8).
