Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУВПО КГЭУ

Ресурсосберегающие технологии в схемах водоподготовительных установок тепловых электростанций

Искандарова А.Р., аспирант, д.х.н. Чичирова Н.Д., профессор

Казань

Современное производство тепловой и электрической энергии сопровождается использованием большого количества природной воды и сбросом сточных вод разного уровня загрязненности. Ужесточение требований к сбросным водам водоподготовительных установок определило развитие безреагентных методов очистки воды. В связи с этим сокращение водопотребления и водоотведения на ТЭС является важной экологической и экономической задачей.

В настоящее время перспективными направлениями в энергетике являются: микрофильтрационный тепловой озонообработка

разработка новых и совершенствование существующих схем подготовки воды на ТЭС;

переработка минерализованных сточных вод с повторным использованием выделенных ценных химических реагентов в цикле электростанции.

Зарубежный и отечественный опыт показывает, что для сокращения объема сточных вод и примесей в них необходимо повторное или последовательное использование воды в различных технологических циклах, а для обработки воды применять рациональное сочетание существующих технологий.

Наиболее перспективными технологиями водоподготовки для практического использования являются мембранные методы, такие как обратный осмос, ультрафильтрация, нанофильтрация и электродиализ. В основе всех мембранных технологий лежит перенос примесей или растворителя через мембрану.

Микрофильтрационные мембраны задерживают мелкие взвеси и коллоидные частицы, определяемые как мутность. Они используются, когда есть необходимость в грубой очистке воды, или для предварительной подготовки воды перед более глубокой очисткой.

Ультрафильтрационные мембраны удаляют крупные органические молекулы, коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли. Они обеспечивают стабильно высокое качество очистки от вышеперечисленных примесей, не изменяя минеральный состав воды.

Нанофильтрационные мембраны задерживают органические соединения и пропускают соли в зависимости от структуры мембраны. Очищают водные растворы от органических веществ и минеральных примесей на стадиях, предшествующих финишной очистке воды.

В электродиализе при сочетании электролиза и разделения ионов под действием постоянного электрического тока на ионообменных мембранах происходит разделение и концентрирование ионов металлов, осуществляется глубокая очистка растворов, опреснение воды, фракционирование веществ.

Обратноосмотические мембраны содержат самые узкие поры и потому являются самыми селективными. Они задерживают все бактерии и вирусы, большую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность, и патогенные вещества). В среднем обратноосмотические мембраны задерживают 97-99% всех растворенных веществ.

Мембранные методы получили широкое распространение благодаря ряду неоспоримых преимуществ: стабильно высокое качество очищенной воды; мембрана в отличие от накопительных водоочистных систем (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает внутри себя примеси, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду; низкие эксплуатационные затраты; экологическая безопасность - отсутствие химических сбросов и реагентов; минимальное внимание со стороны обслуживающего персонала; компактность.

Одним из наиболее эффективных приемов очистки воды от органических загрязнений антропогенного происхождения является озонирование воды. Озонирование дает возможность комплексной обработки воды и улучшает ее основные органолептические свойства, а также освобождает воду от природных или внесенных в нее промышленных органических веществ.

Озонообработка - это дополнительная более глубокая очистка воды от трудноудаляемых загрязнений. В результате применения озонирования в водоподготовке можно достичь следующих положительных аспектов:

удаления из воды загрязнений природного и антропогенного характера;

обеззараживания воды;

постоянная озонообработка позволяет размягчить и смыть ранее образовавшиеся отложения карбонатного характера на стенках трубопроводов;

защита от коррозии стальных поверхностей трубопроводов;

увеличение срока службы антрацитовой загрузки механических фильтров;

увеличение срока эксплуатации ионитов в ионитных фильтрах.

Для использования метода озонирования необходимо, чтобы водопроводы были выполнены из полимерных труб. Кроме того, нужно отметить, что технология озонирования требует значительных первичных денежных затрат по сравнению с другими методами очистки воды, но она окупается, т.к. не требует дополнительных затрат на реагенты.

С точки зрения экологической безопасности и глубины воздействия озон не имеет себе равных, так как:

снижается цветность и увеличивается прозрачности воды за счет разложения, в первую очередь, гуминовых кислот;

происходит удаление привкусов и запаха, обусловленных присутствием соединений минерального и органического происхождения;

озон эффективно окисляет соединение металлов, в том числе железо, марганец и алюминий и др.;

при озонировании в воду не вносится ничего постороннего, минеральный состав и рН остаются без изменения;

озон экологически безопасен и не образует токсичных побочных продуктов распада;

остаточный озон быстро превращается в кислород;

озон вырабатывается на месте водообработки, не требуя хранения и перевозки;

обработка воды озоном занимает несколько минут;

одновременно с обеззараживанием происходит осветление воды.

В зависимости от качественного и количественного состава загрязнений водоисточника возможны различные варианты применения озона в технологической схеме очистки воды. На рисунке представлена традиционная схема очистки воды с отстойниками и фильтрами.

Одноступенчатое озонирование: использование озона на стадии предварительного окисления воды или после ее коагуляционной очистки перед песчаными или угольными фильтрами.

Двухступенчатое озонирование: предварительное озонирование и озонирование после коагуляционной обработки воды. Трехступенчатое озонирование: предварительное озонирование, после коагуляционной обработки и озонирование после полной очистки воды.

Первичное озонирование (предозонирование) проводится с целью окисления легкоокисляемых органических и неорганических загрязнений, улучшения процесса коагулирования, а также для частичного обеззараживания воды. В этом случае исходная вода обрабатывается небольшими дозами озона.

Вторичное озонирование воды позволяет осуществить дальнейшее более глубокое окисление оставшихся загрязнений и, кроме того, повышает эффективность сорбционной очистки и продлевает срок службы активного угля до регенерации, в данном случае озон вводится перед песчаными или угольными фильтрами.

Заключительное озонирование очищенной воды (постозонирование) обеспечивает полное обеззараживание и улучшает органолептические показатели воды.

К недостаткам озонирования следует отнести сложность производства озона на месте непосредственного использования, необходимость значительных энергозатрат, связанных с его получением, а также недостаточную высокую устойчивость озона в воде, разлагающегося в ней в течение 30-40 мин.

Результаты исследований в области применения озонообработки могут быть реализованы при проектировании и модернизации установок в системах водоподготовки ТЭС. Однако практическая значимость озонирования в водоподготовке зависит от конкретного объекта, от качества исходной воды и от схемных решений.

Для удовлетворения разнообразных требований к качеству воды, потребляемой при выработке электрической и тепловой энергии, возникает необходимость специальной физико-химической обработки природной воды. Выбор метода обработки воды, составление общей схемы технологического процесса при применении различных методов, определение требований, предъявляемых к ее качеству, существенно зависят от состава исходных вод, типа электростанции, применяемого основного оборудования. Переход от старых схем, связанных с большими расходами реагентов, к более современным, на основе мембранных технологий, позволяет экономить на эксплуатационных затратах и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Размещено на Allbest.ru