You are currently viewing Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором

Содержание

Крупнейшими потребителями воды из природных водных объектов и источниками сброса в них неочищенных сточных вод на предприятиях химической, энергетической и других отраслей промышленности являются оборотные системы водяного охлаждения (водооборотные циклы).

Оборотная вода, выводимая из водооборотных циклов (ВОЦ), сбрасывается в ливневую канализацию предприятия через переливные трубы в чашах градирен (продувка ВОЦ) или через дренажные трубопроводы в технологических цехах (технологические потери) образуя условно-чистые сточные воды. В совокупности с ливневыми водами условно-чистые сточные воды формируют промышленно-ливневой сток. Расход этого стока часто достигает 80-85 % от расхода всех сточных вод на предприятии.

Существующее состояние природной среды и водных объектов в городах и на селе свидетельствует о том, что дальнейшее развитие хозяйства уже невозможно осуществлять на базе традиционных методов и схем, требует поиска новых путей и подходов на основе требований инженерной экологии. Иначе говоря, нужен принципиально новый подход к водоснабжению и всему водному хозяйству.

Расчет предотвращенного ущерба гидросфере

Одним из основных методов при этом является метод безотходной технологии, отличающийся тем, что водные ресурсы могут быть использованы многократно, а водные объекты будут защищены в результате этого от поступления загрязненных сточных вод [1]. Основным направлением в решении данной проблемы является создание замкнутых систем водопользования, что является сложной задачей и требует стабилизационной обработки оборотной воды ингибиторами коррозии и солеотложений.

Одним из таких ингибиторов является цинк-бихромат-фосфатный ингибитор [2].

Перевод (ВОЦ) химического предприятия на бессточный режим работы с применением данного ингибитора позволил решить две задачи в области охраны водного бассейна реки Томи [3]:

  • Исключить сброс в промливневую канализацию оборотной воды из ВОЦ и уменьшить, таким образом, суммарное количество промливневых сточных вод, сбрасываемых в реку Томь.
  • Уменьшить расход свежей речной воды на подпитку водооборотного цикла на подпитку ВОЦ.

Обработка оборотной воды ингибиторами делает актуальными вопросы экологической безопасности бессточных ВОЦ [4]. При этом под экологической безопасностью промышленного объекта понимается совокупность состояний, процессов и действий, обеспечивающая экологический баланс в окружающей среде и не приводящая к жизненно важным ущербам (или угрозам таких ущербов), наносимым природной среде и человеку [5].

Одним из критериев, определяющих экологическую безопасность ВОЦ, является предотвращенный экологический ущерб от его перевода на бессточный режим работы, равный:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 1

где

  • Упрвод — предотвращенный ущерб гидросфере, достигнутый за счет прекращения сброса оборотной воды в природный водоем, руб/год.
  • Уатм — экологический ущерб, наносимый атмосфере, выбросом компонентов ингибитора из градирни с аэрозолем оборотной воды, руб/год.

Предотвращенный ущерб гидросфере равен ущербу гидросфере, наносимому ВОЦ при работе с продувкой, т.е. сбросом части оборотной воды в водный объект:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 2

где

  • Упрвод — предотвращенный ущерб, руб/год.
  • Убазвод — ущерб при использовании базовой технологии (с продувкой ВОЦ и сбросом сточных вод в природный водоем), руб/год.

Ущерб от сброса в водоем загрязняющих веществ равен [6]:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 3

где

  • Уудвод — удельный ущерб от сброса в водоем одной условной тонны загрязняющего вещества (443,5 руб/усл.т).
  • Мпрвод — приведенная масса годового выброса загрязнителей, усл.т/год.
  • σК — безразмерный показатель, учитывающий относительную опасность загрязнения различных водохозяйственных участков.

Приведенная масса годового выброса загрязнителей Мпрвод определяется по формуле:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 4

где

  • N — общее число загрязнителей, сбрасываемых источником.
  • Мф.iвод — фактическая масса годового сброса загрязнителя i-го вида, т/год.

аiвод — показатель относительной опасности сброса i-го загрязнителя в водоемы, уcл. т/т:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 5

где

  • ПДКpi — предельно допустимая концентрация i-го вредного вещества в воде водоемов рыбохозяйственного назначения.

Предотвращенный ущерб гидросфере составляет Упрвод = 199632,47 руб/год (таблица 1).

Таблица 1 – Предотвращенный ущерб гидросфере
Таблица 1 – Предотвращенный ущерб гидросфере

Расчет экологического ущерба при организации бессточного режима работы ВОЦ

Экологический ущерб, возникающий в результате организации бессточного режима работы ВОЦ и обработки оборотной воды цинк-бихромат фосфатным ингибитором, серной кислотой и водным раствором гипохлорита натрия — это негативные изменения в состоянии природной среды, вызванные загрязнением природной среды, истощением природных ресурсов, разрушением или повреждением экологических систем, создающие угрозу для жизни и здоровья человека и существования его естественного и социального окружения.

Загрязнителями являются компоненты ингибитора — бихромат натрия, сульфат цинка, гексаметафосфат натрия, а также — гипохлорит натрия и соли серной кислоты, поступающие в атмосферу из охлаждающей градирни с капельным уносом оборотной воды.

Укрупненная оценка ущерба от загрязнения атмосферы производится по формуле [6]:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 6

где

  • Уудатм — удельный ущерб от выброса в атмосферу условной тонны загрязняющих веществ, Уудатм = 3,3 руб./усл.т (в ценах 1990 г.).
  • σ — безразмерный коэффициент, учитывающий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха над территориями различных типов.
  • f — безразмерная поправка, учитывающая характер рассеивания примеси.
  • Упр.iатм — приведенная масса годового выброса примеси i-го вида из источника, усл. т/год.
  • m — общее число видов примесей в выбросе.

Значение безразмерного коэффициента σ находят по формуле:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 7

где

  • SЗАЗ — общая площадь зоны активного загрязнения (ЗАЗ).
  • k — общее число типов территорий, попавших в ЗАЗ.
  • j — тип территории.
  • Sj— площадь загрязненной территории j-го типа.
  • σj — коэффициент относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над территорией.

ВОЦ размещен на площадке промышленного предприятия. Высота охлаждающей градирни принята равной 20 м. Зона активного загрязнения такой градирни имеет форму кольца с внутренним диаметром загрязнения равным RЗАЗвнутр = 20ϕН и внешним диаметром — RЗАЗвнешн — 20ϕН.

Здесь ϕ безразмерная поправка, учитывающая тепловой подъем факела в атмосфере:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 8

где

  • ΔТ — среднегодовая разность температур в устье градирни и охлаждающей атмосфере, °С.

Площадь активного загрязнения:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 9

Площадь активного загрязнения не превышает площади промышленного предприятия.

Поэтому следующие коэффициенты приняты как:

  • Значение безразмерного коэффициента σ равно j=1.
  • Значение Sj = SЗАЗ.
  • Коэффициент относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над территорией промышленного предприятия σ = 4 .

Величина поправки f составляет для газообразных и мелкодисперсных примесей со скоростью оседания 1 см/с U ≤ 20 см/с:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 10

где

  • U — среднегодовое значение скорости ветра на уровне флюгера; если скорость ветра неизвестна, то принимается U = 3 м/с.
  • Н — высота источника выбросов (охлаждающей градирни), м.

Приведенная масса годового выброса примеси составит:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 11

где

  • Miатм — масса годового выброса, т.

Аi — показатель относительной агрессивности загрязняющего вещества, уcл. т/т:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 12

где

  • ai — показатель относительной опасности присутствия примеси в воздухе, вдыхаемом человеком.
  • αi — поправка, учитывающая накопление примеси и образование вторичных загрязнителей (αi = 1÷5).
  • δi — поправка для учита воздействие примеси на другие реципиенты, кроме населения (δi = 1÷
  • λi — поправка на учет вторичного попадания загрязнителя в атмосферу (для пыли λi = 1,2).
  • βi — поправка учета возможности образования более токсичных загрязнителей (βi = 1÷5).

Поправка ai вычисляется следующим образом:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 13

где

  • ПДКс.с.i— среднесуточная предельнодопустимая концентрация i-го вещества в воздухе населенных пунктов.
  • ПДКр.з.i — предельнодопустимая концентрация i-го загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны, мг/дм3.

Значения ПДК и поправок смотрите в таблице 2, а экологический ущерб, наносимый атмосфере выбросами компонентов ингибитора из градирни, в таблице 3. Он составляет 135 тыс. руб/год.

Таблица 2 – Показатели относительной опасности
Таблица 2 – Показатели относительной опасности

Поправки αi и αi βi λi δi для загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу в результате ингибирования и реагентной обработки оборотной воды.

Таблица 3 – Экологический ущерб атмосферному воздуху ВОЦ, работающем в бессточном режиме с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором
Таблица 3 – Экологический ущерб атмосферному воздуху ВОЦ, работающем в бессточном режиме с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором

Предотвращенный экологический ущерб окружающей среде, достигнутый в результате перевода ВОЦ на бессточный режим работы, равен:

Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором 14

Список литературы

  1. Яковлев С.В., Нечаев А.А. Инженерно-экологические проблемы водоснабжения России на пороге ХХШ века. // Инженерная экология. — 1996, № 2. — С. 119-132.
  2. Орехов А.И., Багаутдинова О.Г., Князев Б.И. Предотвращение карбонатных отложений в КХО при беспродувочной работе систем оборотного водоснабжения. — Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования в нефтехимической и нефтеперерабат. промышленности. Научн.техн. реф. сб. / ЦНИИТЭнефтехим, 1975. -№ 4. — С. 17-20.
  3. Ушаков Г.В., Солодов Г.А. Результаты эксплуатационных испытаний работы водооборотного цикла промышленного предприятия в беспродувочном режиме с применением цинк-бихромат-фосфатного ингибитора коррозии и отложений солей жесткости. // Известия Томск, политехи, ун-та. — 2007, №2. — С. 144—148.
  4. Басова Г.Г., Ушаков А.Г., Елистратов А.В., Ушаков Г.В. Санитарно-гигиенические и технологические аспекты экологической безопасности систем технического водоснабжения. // Вести. Кузбасского гос. тех. унив., 2009, № 4. — С. 63-66.
  5. Временные рекомендации по оценке экологической опасности производственных объектов (угв. Госкомэкологии РФ 15 марта 2000 г.).
  6. Фридланд С.В., Ряписова Л.В., Стрельцова Н.Р., Зиятдинов Р.Н. Промышленная экология. Основы инженерных расчетов. — М.: КолосС, 2008. — 176 с.

Источник: Экологическая безопасность бессточного водооборотного цикла с обработкой оборотной воды цинк-бихромат-фосфатным ингибитором / Г.В. Ушаков // Вестник КузГТУ. — 2011. — №1. — C. 47-49.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org