- •Курс: охрана окружающей среды в теплотехнологии: выбросы теплотехнических установок
- •Модуль 2
- •Оглавление
- •Дидактический план
- •Литература Государственные стандарты Российской Федерации и руководящие документы
- •Основная
- •Дополнительная
- •1. Образование и методы снижения выбросов оксидов азота
- •1.1. Образование оксидов азота при горении органических топлив
- •1.2. Режимные мероприятия по снижению выбросов оксидов азота
- •1.3. Технологические методы снижения выбросов оксидов азота при факельном сжигании органического топлива
- •1.3.1. Влияние конструкции горелки на эмиссию оксидов азота
- •1.3.2. Различные схемы ступенчатого сжигания
- •1.3.3. Рециркуляция дымовых газов
- •1.3.4. Предварительный подогрев угольной пыли
- •1.4. Очистка дымовых газов от оксидов азота
- •1.4.1. Селективное каталитическое восстановление оксидов азота
- •1 Дымовой газ; 2 датчики расхода; 3 датчики nOx; 4 блок управления технологическим процессом; 5 емкость nh3; 6 воздух; 7 реактор denox; 8 чистый газ
- •1.4.2. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота
- •1.4.3. Гибридная схема очистки дымовых газов от оксидов азота
- •1.5. Методы расчетного определения мощности и валовых выбросов оксидов азота котлами тэс
- •2. Образование и методы снижения выбросов диоксида серы, ванадия и бенз(а)пирена
- •2.1. Сероочистка дымовых газов тэс
- •2.1.1. Концепция сероочистки
- •2.2. Основные технологии сероочистки дымовых газов
- •Краткая характеристика технологий сероочистки Сухие технологии
- •Мокро-сухие технологии
- •Мокрые технологии
- •Конверсия so2 в so3
- •2.3. Методы снижения выбросов соединений ванадия при сжигании жидкого топлива
- •2.4. Образование и методы снижения выбросов бенз(а)пирена при сжигании топлив
- •2.4.1. Физико-химические свойства бенз(а)пирена и условия его образования
- •2.4.2. Экологическая характеристика бенз(а)пирена
- •2.4.3. Условия нормирования выбросов бенз(а)пирена с уходящими газами котельных установок
- •2.4.4. Влияние конструктивных особенностей и режимных параметров котлов на образование бенз(а)пирена при сжигании различных топлив
- •Газомазутные котлы
- •Пылеугольные котлы
- •Котлы малой мощности
- •2.4.5. Рекомендации по снижению выбросов бенз(а)пирена в атмосферу с уходящими газами котельных установок
- •3. Охрана водного бассейна от сбросов энергопредприятий
- •3.1 Охрана водного бассейна от сбросов тэс
- •Технология водоиспользования на тэс
- •Охлаждение конденсаторов турбин
- •Системы гидрозолоудаления
- •Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами
- •Обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей (рвп) и поверхностей нагрева котлов при сжигании сернистых мазутов
- •Химические промывки и консервация оборудования
- •Подготовка добавочной воды котлов и подпиточной воды теплосети
- •Поверхностные ливневые и талые сточные виды с территории тэс
- •Грунтовые воды систем водопонижения
- •3.2. Нормирование сбросов загрязняющих веществ со сточными водами тэс
- •Экономический механизм природопользования
- •3.4. Основные направления сокращения сброса и утилизации сточных вод Воды систем охлаждения
- •Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами
- •Обмывочные воды рвп и поверхностей нагрева котлов
- •Сточные воды химических промывок и консервации оборудования
- •Поверхностные, ливневые и талые сточные воды с территории тэс
- •Воды систем гидрозолоудаления
- •Грунтовые воды
- •Сточные воды водоподготовительных установок
- •Методы очистки сточных вод
- •3.5.1. Механическая очистка сточных вод
- •3.5.2. Химические методы очистки сточных вод
- •3.5.3. Физико-химические методы очистки сточных вод
- •1 Чан с исходным питанием; 2 насос для подачи водовоздушной смеси; 3 насос для подачи реагентов; 4 камера; 5 желоб для шламов; 6 труба для отвода очищенной жидкости
- •1 Корпус; 2 блок аэрации; 3 импеллеры; 4 сетка; 5 осветлитель пластинчатый; 6 шибер, 7 пенный желоб; 8 рама с подставкой
- •3.5.4. Основы биологической очистки сточных вод
- •3.5.5. Устройства для биологической очистки сточных вод
- •3.5.6. Доочистка сточных вод на активированных углях
- •3.5.7. Очистка поверхностных сточных вод предприятий энергетики и транспорта
- •1 Резервуар грязной воды; 2 и 6 насосы; 3 флотационная машина; 4 емкость для сбора пенопродукта; 5 резервуар чистой воды; 7 фильтры
- •Задания для самостоятельной работы
- •1. Перечислите технологические методы снижения выбросов оксидов азота:
- •2. Перечислите технологии сероочистки дымовых газов с использованием кальцита и извести:
- •3. Перечислите мероприятия режимного и технологического плана по снижению выбросов бенз(а)пирена:
- •5. Перечислите основные методы очистки сточных вод:
- •Глоссарий
- •Охрана окружающей среды в теплотехнологии: выбросы теплотехнических установок модуль 2
3.5.6. Доочистка сточных вод на активированных углях
Под термином «доочистка» подразумеваются методы и процессы, дополняющие традиционные технологические схемы очистки сточных вод данного состава. Вследствие широкого распространения биохимической очистки (БХО) общих потоков сточных вод обычно первичной очисткой считается механическая, вторичной биологическая, а третичной доочистка. При этом в процессе доочистки возможна любая необходимая и достижимая степень удаления или деструкции загрязнений. Применение сорбции на активных углях (АУ) позволяет дополнительно после БХО извлечь из воды более 80 % оставшихся загрязняющих веществ.
Доочистка биохимически очищенных сточных вод на АУ, т.е. сочетание стадий БХО и сорбции, получила значительно большее распространение, чем очистка сырых (исходных) стоков на АУ. Обусловлено это следующими факторами:
на большинстве объектов, где необходимо увеличение глубины очистки сточных вод, уже существует БХО;
перед сорбцией как заключительной операцией необходимо освободить сточную воду от максимального количества загрязнений с тем, чтобы снизить нагрузку на АУ, а БХО один из самых дешевых методов очистки воды;
многие гидрофильные органические соединения, эффективно окисляемые биохимическим путем, плохо сорбируются на АУ, наличие их в воде требует увеличения размеров адсорберов;
состав биохимически очищенных сточных вод достаточно унифицирован, поэтому полученные результаты имеют универсальное значение в выборе способа доочистки биохимически очищенных сточных вод.
При доочистке сточных вод менее вероятен проскок несорбируемого загрязнения. Даже в хорошо очищенных с использованием БХО сточных водах остаются органические загрязнения, остаточная концентрация С которых не менее 50 120 мг/дм3 [по химическому потреблению кислорода (ХПК)], при этом устойчивая работа систем замкнутого водоснабжения возможна, если в них подается вода с С < 10 12 мг/дм3. Это практически недостижимый для БХО уровень, и сорбционная доочистка возвращаемых стоков необходима. Органические вещества, остающиеся в сточной воде после ее длительной биохимической очистки, относятся к консервативным и в значительной степени к биологически неокисляемым.
Способность к биохимическому окислению, как известно, уменьшается с ростом молекулярной массы органического соединения; нормальные спирты и органические кислоты окисляются быстрее, чем другие соединения с тем же числом атомов углерода. Среди ароматических соединений большая скорость у веществ с функциональными группами СН3, ОН, СНО, СООН, а наличие групп Сl, CN, NH,, NO2, SO3H и С6Н5 приводит к снижению скорости окисления (наименьшая она у бензола). Абсолютно биохимически неокисляемые углеводороды в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов сорбируются на АУ.
Результаты исследований последних лет приводят к выводу, что состав сточных вод, прошедших БХО, в значительной мере одинаков для различных объектов. В результате БХО полностью разрушаются низкомолекулярные и хорошо растворимые органические соединения: алифатические спирты и кетоны, кислоты и углеводороды, т.е. именно те компоненты, которые плохо сорбируются на АУ. При этом происходит некоторая унификация состава сточных вод.
Органические примеси в воде после БХО это в основном продукты жизнедеятельности активного ила (биопленки). После очистки производственных сточных вод в воде остаются продукты неполного окисления консервативных веществ и вообще не-окисляемые примеси, но это специфика промышленных стоков. Городские сточные воды после БХО очень мало различаются.
При сорбционной доочистке сточных вод так же, как и в случае очистки, необходимо тщательное предварительное осветление воды для снижения нагрузки на сорбент. Глубокое осветление воды улучшает кинетику сорбции, значительно удлиняет срок службы АУ, облегчает его последующую регенерацию. Рациональным считается предел снижения концентрации грубодисперсных примесей перед сорбцией до 10 мг/л. В подавляющем большинстве случаев для осветления биохимически очищенных сточных вод перед сорбцией используют крупнопористые (кварцевые) скорые фильтры. Микрофильтрование и флотация не дают столь надежного осветления воды перед сорбцией, хотя они могут быть использованы в случаях сорбции с расширенным или кипящим слоем АУ. При проведении сорбционной очистки важное значение имеют выбор сорбента, особенности его производства и использования.
Производство любого сорбента, даже из отходов, особый технологический процесс, рентабельность которого резко уменьшается при снижении производительности установок. На локальных очистных сооружениях, где расходуется 1 10 т сорбента в год и регенерация его нецелесообразна, можно использовать природные углеродные сорбенты: торф, бурый уголь и кокс. Сорбционная емкость этих материалов в 3 10 раз ниже, чем у промышленных АУ, однако их низкая стоимость, доступность и возможность дальнейшего использования в качестве топлива позволяют широко применять их как для предварительной очистки, так и для собственно очистки сточных вод.
Бурый уголь ископаемый уголь наиболее низкой степени углефикации переходная форма от торфа к каменному углю. Плотность органической массы 1,2 1,5 г/см3. Теплота сгорания горючей массы 22,6 31 МДж/кг (5400 7400 ккал/кг). Бурые угли делятся по влажности на технологические группы: Б1 (св. 40%), Б2 (30-40%) и Б3 (до 30%). Энергетическое топливо и химическое сырье. Главные бассейны расположены в Российской Федерации, Германии, Польше, Чехии, Австралии.
Кокс твердый остаток, получаемый при коксовании природных топлив (главным образом каменного угля), а также некоторых нефтепродуктов, напр. гудрона. Содержит 91 99,5 % углерода. Каменноугольный кокс топливо и восстановитель железной руды в производстве чугуна, нефтяной кокс материал для изготовления электродов и коррозионноустойчивой аппаратуры, восстановитель при получении ферросплавов и др.
Торф успешно применяют для удаления из воды синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), а кокс и бурый уголь для обесфеноливания стоков коксохимических заводов. Различные сорта бурых и каменных углей служат для обесцвечивания сточных вод текстильных и красильных предприятий.
Извлечение органических и неорганических загрязнений при помощи природных углеродных материалов (торфа, угля) во многом обусловлено хемосорбцией взаимодействием сорбита с функциональными группами, в значительном количестве находящимися на поверхности сорбентов. Например, извлечение катионных флотоагентов происходит вследствие химического взаимодействия аминогрупп вещества с кислотными компонентами торфа.
Физико-химические и механические свойства АУ не всегда удовлетворяют современным технологическим требованиям они недостаточно прочны, малоэффективны при извлечении полярных и диссоциирующих молекул, а их регенерация возможна при условии соблюдения жестких требований. Поэтому ведется интенсивная работа по созданию синтетических сорбентов, лишенных недостатков АУ.
В последнее время для регенерации сорбентов начали использовать микроорганизмы, в том числе дрожжи рода Кандида и др. Суть этого метода заключается в промывании слоя сорбента водой, содержащей микроорганизмы, например дрожжи рода Кандида и бактерии рода Псевдомонас. Указанные микроорганизмы, взаимодействуя с органическими загрязнениями, задержанными на поверхности сорбента, окисляют их и тем самым очищают поверхность сорбента.
Бактерии рода Псевдомонас фитопатогенная грамотрицательная палочковидная бактерия с одним жгутиком. Вызывает бурое слизеточение, обморожения, повреждения плодов и пятнистость листьев. Псевдомонас сиреневый вызывает заболевания у большого числа растений.
Дрожжи рода Кандида дрожжевые грибки, которые поражают слизистые оболочки пищеварительного тракта, мочеполовых путей, кожи, внутренние органы человека.