Введение к работе
Актуальность темы. Большая часть поверхности нашей планеты (около 71%) покрыта Мировым океаном. Вместе с тем от общего объема 1.36 *109 км3 пресные воды составляют всего 0.5%, а для практического использования пригодно менее 39 тыс. км3. Считается, что население нашей планеты ежегодно потребляет 600 км3 пресной воды (1.5% речного стока), а сбрасывает 450 км отработанных вод, обезвреживание которых в настоящее время осуществляется в основном путем разбавления. На это расходуется около 6 тыс.км3 чистой воды, т.е. уже 15% всего речного стока.
Недостаток пресной воды ограничивает развитие ряда промышленно развитых стран, приводя к необходимости ее экспорта. Так, воду экспортируют из Канады в США, из Швейцарии и Швеции в Германию. Ожидается, что только 3 из 18 водных регионов, на которые разделена территория США, смогут удовлетворить свои потребности за счет собственных вод. По прогнозам к началу следующего десятилетия человечеству понадобиться уже до 10 тыс. км3 в год воды, при этом будет образовываться такое количество сточных вод, что разбавить их будет невозможно.
По мнению экологов, если в ближайшее десятилетие объем сточных вод будет продолжать расти теми же темпами, то в начале следующего тысячелетия на Земле произойдет глобальное загрязнение поверхностных и подземных вод.
Не случайно поэтому все большее признание получают решения экологических задач, основанные на экологизации техники и технологий. Эта концепция предусматривает внедрение «безотходных» технологий, замкнутых производственных циклов, применение экологически безвредной техники, широкое использование вторичных ресурсов и т.п., что является на настоящем этапе единственной возможностью ощутимого снижения экологической напряженности.
В настоящее время экологизация производства реализуется практически во всех развитых странах. Все большее признание в мировой энергетике получают тепловые электростанции (ТЭС), обеспечивающие экологически безопасный режим водопользования. Так, только за период 1993 -1995 г.г. в числе лучших электгюстанций мира были названы шесть электростанций с «бессточными» водоподготовками или «бессточным» водопользованием. Среди них ТЭС «Doswell», ТЭС «ВаШу» энергокомпании «Northern Indiana Public Service», ТЭС «Shand» энергокомпании «Sask Power», ТЭС «Grayling», ТЭС «Pasco Country» , ТЭС «Cedar Bay» энергокомпании «US Generating Co.».
Передовые позиции в решении экологических проблем окружающих ТЭС водоемов занимают США. Существенно худшие показатели в этом вопросе у стран Европы. Сброс сточных вод в открытые водоемы, например для Германии, не играет решающего значения, т.к. для питьевых нужд здесь используются либо артезианские (или фильтрационные) воды, либо воду Боденского озера.
Принципиально иную роль играет качество воды поверхностных водоемов для России, т.к. они являются основными источниками питьевого водоснабжения для большинства крупных городов. В этой связи можно считать оправданными более высокие экологические требования в нашей стране для поверхностных водоемов питьевого и рыбохозяйственного значения.
В настоящее время институтами ОАО «Объединение ВНИПИЭнер-гопром»,ОАО « Институт Теплоэлектропроект» и другими проектными организациями выпущено большое количество разработок (ТЭР, ТЭО, технических и рабочих проектов «бессточных» и малоотходных водоподготови-тельных установок) для расширяющихся и строящихся электростанций, в которых предусмотрено применение испарителей. Внедрение этих разработок направлено на широкое использование технологий, установок и аппаратов для термохимической переработки в дистиллят высокого качества природных и сточных вод и выделением минеральных компонентов в виде товарных продуктов.
Анализ этих разработок показывает необходимость унифицированного подхода к созданию таких термохимических водоподготовок (ТХВП), что снизит опасность принятия неверных решений на стадии проектирования и ускорит освоение экологически безопасных ТЭС.
Цель работы. Разработка и исследование унифицированных решений малоотходной технологии обработки вод различного типа на основе термохимического метода обессоливания.
Научная новизна. При непосредственном участии автора проведены экспериментальные исследования и обобщены результаты опытно-промышленного освоения на Саранской ТЭЦ-2 технологии приготовления регенерационного раствора из продувки испарителей и минерализованных сточных вод процесса регенерации этих фильтров, регенерации полученным раствором Na-катионитных фильтров, стабилизации, термохимического умягчения и утилизации регенерационных сточных вод.
На основе полученных результатов разработано математическое описание работы малоотходных ТХВП с повторным использованием стоков.
Разработаны унифицированные технические решения и методика расчета малоотходных схем ТХВП по переработке природных и сточных вод в дистиллят с получением конечных товарных продуктов.
Достоверность полученных в диссертации результатов обеспечивается обоснованностью методики расчета малоотходных ТХВП с повторным использованием стоков обобщенными результатами теоретических и экспериментальных исследований в области создания таких схем на основе термохимического метода обессоливания.
Полученные экспериментальные данные при реализации малоотходных ТХВП в промышленных условиях хорошо согласуются с данными проведенных расчетов по разработанной методике.
Практическая ценность работы. Предложенная автором методика расчета малоотходных ТХВП с утилизацией сточных вод в цикле водоподготовки использована при проектировании «бессточных» водоподготовок на 17 реконструируемых или вновь сооружаемых объектах. Разработанные унифицированные решения малоотходных ТХВП позволяют оперативно принимать решения в зависимости от конкретной ситуации и могут быть использованы при разработке методических указаний по проектированию «бессточных» ТХВП на ТЭС.
Автор защищает:
1. Обобщенные результаты теоретических и экспериментальных исследований в области создания малоотходной технологии водоподготовки и переработки сточных вод с получением конечных товарных продуктов на основе термохимического метода обессоливания.
-
Методику расчета малоотходных ТХВП с повторным использованием стоков в цикле водоподготовки.
-
Унифицированные технические решения по переработке природных и сточных вод в дистиллят с получением конечных товарных продуктов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на научно-техническом совещании «Проблемы сокращения сточных вод и создания замкнутых систем водопользования» (1988г., Челябинск), на 2-ой Международной научно-технической конференции «Новые методы, средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики» (1995г.,МЭИ,Москва), Международном симпозиуме «Обессоливание и окружающая среда» (1996г.,Генуя,Италия), заседаниях лаборатории и кафедры ТЭС МЭИ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных трудов, одно авторское свидетельство и патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 137 страниц основного машинописного текста, 23 рисунка, библиография содержит 115 наименований, приложения 21 таблицу.
