Водоснабжение, водоподготовка и очистка сточных вод

Для просмотра сайта используйте Internet Explorer

9.7.Сбросные воды водоподготовительных установок

Эти воды обычно загрязнены взвесью, кислотами, щелочами и нейтральными солями и образуются на одной и той же ВПУ на разных этапах обработки воды. Количество сточных вод зависит как от схемы обработки воды, так и от количества содержащихся в исходной воде и удаляемых при обработке ее загрязнений, от качества реагентов (коагулянта, извести, поваренной соли) и наличия в них балласта.

Ниже приводятся краткие сведения о сточных водах ВПУ, ориентировочных количествах их, содержащихся в них загрязнениях и способах очистки или утилизации с целью сокращения сброса этих вод и загрязнения ими водоемов.

1. Сбросные воды реагентного хозяйства содержат примеси реагентов, применяемых на водоподготовительных установках (CaO, FeSO₄, Аl₂(SO₄)₃, NaCl, Н₂SO₄, NaOH, СаСО₃), и песок, содержащиеся в извести, нерастворимые остатки, содержащиеся в реагентах. Концентрация примесей может быть значительна, но количество этих вод невелико (0,1—0,5 % от количества обработанной воды). Поступление этих вод периодическое, не регулярное. Целесообразно направлять их в систему ГЗУ или на иловые площадки. Перед сбросом в водоемы взвешенные примеси должны быть удалены, а содержание растворенных примесей доведено до допустимых значений путем разбавления технической водой.

2. Продувочные воды осветлителей получаются более или менее постоянно, ежесуточно в количестве 1-3 % от объема обработанной воды. Они содержат 0,5-2,0 % (по массе) сухого шлама (СаСО₃, Мg(ОН)₂, Аl(ОН)₃, Fе(ОН)₃) и направляются в специальные уплотнители для увеличения концентрации сухого вещества в шламе до 5 % и более (отстой в течение 1—2 сут). Осветленная вода должна подаваться обратно в осветлители или на механические фильтры, а уплотненный шлам — на вакуумные, рамные или другие фильтры или на фильтрпрессы. Фильтрат после специальных фильтров для обезвоживания шлама должен возвращаться на механические зернистые фильтры ВПУ. Утилизация продувочных вод предочисток должна быть полная.

3. Сбросные воды после промывки механических зернистых фильтров или при спуске первого фильтрата получаются периодически; за одну промывку 40-100 м³ при общем расходе 2-5 % от количества обрабатываемой воды. Они загрязнены взвесью того же состава, что и продувочная вода осветлителей, но в меньшем количестве. В среднем - 500-1000 мг/л. Эти воды должны быть после отстаивания (до содержания взвеси 50—100 мг/л) полностью возвращены на фильтры или в осветлители, а неотстоенные или при большем содержании взвеси — только в осветлители.

4. Сбросная вода после взрыхления предочищенной или умягченной водой всех ионитных фильтров и не засоленная вода после их опорожнения содержат небольшое количество взвеси и продуктов распада ионитов. Эти воды должны использоваться вместе с промывочными водами механических фильтров, - хуже с продувочными водами осветлителей. Количество их 2—5 % от объема профильтрованной воды. Воды, указанные в пп. 2—4, обработки реагентами не требуют.

5. Сбросные воды после регенерации Na-, H, H-Na-катионитных фильтров состоят из двух видов: отработанного раствора с содержанием регенерирующих реагентов NaCl, (NH₄)₂S0₄¹, H₂SO₄ и вытесненных из катионита солей CaCl₂, CaSO₄, МgС1₂ и MgSO₄ в количестве от 0,8-1,0 до 5-8 %. Объем их 2—3 % от количества профильтрованной (умягченной) воды;

отмывочных вод с содержанием тех же загрязнений от 1,0-0,5 % до нуля. Объем 3—5 % от количества профильтрованной воды.

Хотя содержание NaCl, CaCl;, CaSO₄, MgSO₄, MgCl₂ в воде водоемов не нормируется, оно должно быть в сбрасываемой воде минимальным; содержание NН₄⁺ не должно превышать 5 мг/л. С целью сокращения сброса NaCl, CaCl₂, MgCl₂ на 30-50 % рекомендуются повторное пропускание части отработанного регенерационного раствора, не насыщенной Са²⁺ и Мg²⁺, через истощенный Na-катионит предварительно, перед пропусканием свежего раствора (что сокращает расход регенерирующего реагента на 30-50 %) и обработка дважды отработанного раствора соли содой и известью для осаждения СаСО₃ и Mg(OH)₂.

В отдельных случаях более целесообразны возврат отработанного раствора соли и отмывочных вод после Na-катионитных фильтров и обработка их известью и содой в осветлителях вместе с исходной водой в схемах подготовки воды для нетребовательных потребителей. При этом сброс сточных вод с ВПУ практически прекращается (~1 %), но возрастают солесодержание питательной воды и количество продувочной воды котлов. Общее количество сбросных вод энергообъекта при этом сокращается. Мягкие продувочные воды котлов могут использоваться для подпитки закрытых тепловых сетей, питания испарителей, растворения реагентов или для других целей.

6. Значительно сложнее утилизация или очистка сбросных вод после Н- или Н—Na-катионитных фильтров. Отработанный регенерационный раствор серной кислоты после регенерации и первые порции отмывочной воды содержат значительное количество (100—140 ммоль/л) CaSO₄ и свободную (неизрасходованную для обмена на Са²⁺) серную кислоту. CaSO₄ содержится в количествах, в 2-4 раза превышающих предел насыщения воды при 20—25 °С. При таком пресыщении раствор очень нестабилен и склонен к выделению CaSO₄ в дренажных системах на стенках труб, резервуаров, фильтров и т.д., что приводит к увеличению времени отмывки и перерасходу воды.

Содержащиеся в отработанном растворе и промывочной воде остатки кислоты должны пропускаться через предвключенный Н-катионитный фильтр (для "голодной" регенерации). Пройдя через фильтр, отработанный раствор теряет кислоту, приобретает нейтральную реакцию и содержит большие количества Са²⁺ + Мg²⁺. После разбавления технической водой до содержания Са²⁺ <20 ммоль/л этот раствор может быть сброшен в систему ГЗУ, городскую канализацию или в водоем.

Отработанный раствор кислоты после Н-катионитных фильтров II—III ступеней, содержащий большие количества свободной кислоты и немного Са²⁺+ + Мg²⁺, должен подаваться для регенерации фильтров I ступени или предвключенных фильтров с "голодной" регенерацией (сдвоенные последовательные регенерации}.

Нейтрализация отработанных растворов кислоты и промывочной воды Н-катионитных фильтров допускается только первыми порциями отработанного раствора щелочи после регенерации анионитных фильтров преимущественно I—II ступеней, насыщенных Na₂SiO₃, Na₂SO₄, NaCl, которые не могут быть использованы более целесообразно. Применение для нейтрализации кислых стоков свежей щелочи запрещается.

Как правило, все кислые воды должны нейтрализоваться известковым молоком, молотой известью, магнезитом, хуже молотым мелом и доломитом. Возможно применение шлама из осветлителей, содержащего СаСО₃ (мел, мрамор) + Мg(OН)₂. Шлам, содержащий только А1(ОН)₃ или Fе(ОН)₃, для нейтрализации непригоден, так как соли Fе₂(SO₄)₃ или Al₂(SO₄)₃ сами имеют кислую реакцию.

7. Отработанные регенерационные растворы (щелочи) и отмывочные воды после регенерации анионитных фильтров из-за их большого объема (15—20 м³/м³ анионита) должны быть использованы внутри самой водоподготовительной установки по следующей схеме:

а) первые порции отработанных растворов, насыщенные Na₂SO₄, NaCl, Na₂SiO₃ и содержащие мало щелочи NaOH/(Na₂SO₄ + NaCl + Na₂SiO₃) ≈ 1,5-2,0 %, после фильтров I—III ступеней должны использоваться для нейтрализации кислых сбросных вод Н-катионитных фильтров или кислых обмывочных вод парогенераторов, отапливаемых мазутом;

б) следующие порции, содержащие меньшие количества NaCl, Na₂SO₄, Na₂SiO₃, при содержании NaOH >1 % должны использоваться для предварительной регенерации фильтров (например, после фильтров III ступени для фильтров II ступени, после фильтров II ступени для фильтров I ступени). Возможно использование второй части отработанного раствора щелочи после регенерации фильтров I ступени для предварительной регенерации фильтров той же ступени;

в) отмывочные воды также должны использоваться последовательно для отмывки фильтров, а в случае невозможности такого использования — для растворения щелочи, соли (щелочность раствора соли <2—3 ммоль/л), для питания парогенераторов, не требующих высокого качества питательной воды, для подпитки закрытой теплосети (не имеющей бойлеров с латунными трубками и не используемой для подогрева воды систем горячего водоснабжения);

г) отмывочные воды анионитных фильтров с невысоким содержанием Na₂SO₄, NaCl, Na₂SiO₃ могут подаваться в осветлители взамен СаО и Na₂CO₃;

д) при солесодержании отмывочных вод, меньшем или равном солесодержанию воды, подаваемой на Н-катионитные фильтры, их следует подавать для Н-катионирования, так как при этом никакого перерасхода кислоты или перегрузки Н-катионита ионами Са²⁺, Мg²⁺, Na⁺ не происходит. Их можно подавать и на механические фильтры или в осветлители.

Нейтрализация кислотой щелочных сбросных вод после анионитных фильтров обычно не предусматривается, потому что щелочные воды не опасны для трубопроводов, мало опасны для воды водоемов, а главное — их обычно не хватает для нейтрализации кислых сбросных вод Н-катионитных фильтров.

Из изложенного следует, что водоподготовительная установка для уменьшения сброса в канализацию и водоемы своих сбросных вод должна располагать развитой системой трубопроводов или лучше самотечных каналов и подземных сборных резервуаров для раздельной транспортировки, приемки, хранения, отстаивания, обработки и подачи на вторичное использование всех сбросных вод ВПУ (отдельно пресных, засоленных, кислых, щелочных и т.д.).

В первую очередь ВПУ должны иметь систему канализации для сбора от всех типов аппаратов незасоленных вод, т.е. вод, имеющих такое же солесодержание, как и предочищенная (коагулированная, известкованная) вода, с отстойным резервуаром, перекачивающими насосами и желательно с вакуумным фильтром или фильтрпрессом для обезвоживания осадка.

Na-катионитные фильтры, кроме системы канализации для сбора незасоленных вод, должны иметь систему трубопроводов для сбора засоленных вод и их утилизации (для вторичного использования, умягчения и т.д.) со сборными и осадительными резервуарами, насосами, фильтрами и т.п. Отработанные регенерационные растворы и отмывочные воды осветлительных (механических) и ионитных фильтров, в первую очередь II ступени, должны использоваться по возможности повторно. Самостоятельные системы каналов или трубопроводов, резервуаров и насосов для сбросных кислых или щелочных вод должны иметь Н-катионитные и анионитные фильтры.

Особенности каждой системы канализации определяются как принятой схемой обработки и качеством исходной воды, так и принятой схемой регенерации и вторичного использования сбросных растворов и вод.

Рациональное использование сбросных вод, своевременное переключение подачи их по заданному режиму может быть достигнуто только при оснащении ВПУ автоматическими надежно действующими малоинерционными регуляторами с кондуктометрическими датчиками и надежной арматурой.

В отдельных случаях при полной недопустимости сброса сточных вод в водоем может применяться умягчение и выпаривание сточных вод досуха — "сжигание" концентрированных сбросных вод во взвешенном состоянии для получения твердых солей (NaCl, CaCl₂ и др.). Этот процесс хотя и может быть осуществлен, но из-за сложности и высокой стоимости пока не может быть рекомендован.

¹Сульфат аммония – сернокислая соль аммиака.