РЕФЕРАТ
Дипломная работа _____с., ______ рис., _______ табл., ______
используемых источников
В дипломной работе былипроведены эксперименты по усовершенствованию системы водоподготовки поразработанной технологии. При проведении эксперимента проводился сравнительный аналитическийконтроль оборотной воды. Экспериментальным путем была определена эффективностьизменения технологии водоподготовки.
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙОБЗОР 9
Источникиводоснабжения 9
Системапрямоточного водоснабжения 9
1.3. Системы оборотного водоснабжения 10
1.4. Процессы охлаждения оборотнойводы в охладителях 11
1.5. Требования к качествуохлаждающей воды оборотных систем водоснабжения 15
1.6. Оборудование применяемое дляохлажения воды 23
1.6.1. Градирни 23
1.6.2. Водораспределительныесистемы 24
1.6.3. Оросительные устройства 26
1.6.4. Водоуловительныеустановки 31
1.6.5. Вентиляторные градирни 32
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 38
2.1. Объект исследования 38
2.2. Методыисследований 38
2.2.1. Определение взвешенных веществв оборотной воде 38
2.2.2. Определение общей жесткости в оборотнойводе 39
2.2.3. Определение растворенныхортофосфатов в оборотной воде 40
2.2.4. Определение нефтепродуктов воборотной воде 42
2.2.5. Определение хлоридов в оборотнойводе 43
2.2.6. Определение меди в оборотнойводе 44
2.2.7. Определение сульфатов воборотной воде 45
2.2.8. Определение содержания железав оборотной воде 46
2.2.9. Контроль за коррозией металла припомощи купонов 48
2.3. Требования ккачеству сточных вод производства этилбензол — стирола цеха 46 завода «Мономер» 51
2.4. Требования ккачеству оборотной воды для обеспечения производства этилбензол — стирола цеха46 завода «Мономер» 51
2.5. Данные о результатаханализов качества речной воды 52
2.6. Описание технологической схемыводооборотного узла 1838 цеха 46 завода «Мономер» 53
2.7. Обработка оборотной воды наблоке оборотного водоснабжения 1838 медным купоросом и ингибитором коррозии ИКБ– 4 «В» 54
2.8. Данные о результатаханализов качества сточных вод при обработке медным купоросом и ингибитором ИКБ– 4 «В» 57
2.9. Данные о результатаханализов качества оборотной воды при обработке медным купоросом и ингибитором ИКБ – 4 «В» 60
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ 61
3.1. Усовершенствование методаводоподготовки производства этилбензол-стирола реагентами фирмы «Nalco» 61
3.2. Характеристикареагентов фирмы «Nalco» 62
3.3. Расчет расходареагентов фирмы «Nalco» необходимогодля достижения оптимальных показателей качества оборотной воды 63
3.4. Результаты эксперимента сприменением реагентов фирмы «Nalco» 65
3.5. Обобщение результатовисследований 68
4. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯЧАСТЬ 71
4.1. Платежи за использование воднымиобъектами. 71
4.2. Определение величиныпредотвращенного экологического ущерба 72
4.3. Экономическая оценка ущерба отзагрязнения сточными водами 74
5. БЕЗОПАСНОСТЬЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 75
5.1. Производственнаябезопасность 75
5.2. Защита населения и территорий вчрезвычайных ситуациях 81
5.3. Требования безопасности приработе с реагентами применяемыми для обработки оборотной воды 83
ВЫВОДЫ 85
СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ 86
ВВЕДЕНИЕ
Вода является драгоценнымсырьем, заменить которое невозможно. Запасы и доступность водных ресурсовопределяют размещение производств, а проблема водоснабжения становится одной изважных в жизни и развитии человеческого общества.
Республика Башкортостанотносится к одним из самых промышленно развитых регионов Российской Федерации.Концентрация промышленного производства в Башкирии существенно превышаетобщероссийские показатели, особенно в части размещения предприятийнефтепереработки и химии. Мощный комплекс химических и нефтехимических заводов,растянувшийся на 270 км вдоль реки Белой от Мелеуза до Благовещенска,загрязняет не только близлежащие территории, но и за счет воздушных и водныхпереносов отрицательно влияет на отдаленные районы.
Самыми крупнымиводопотребителями в республике являются нефтедобывающая и нефтехимическаяпромышленность. Рациональное использование воды на предприятии характеризуетсяпроцентом водооборота и удельными расходами воды на 1 т перерабатываемогосырья, для переработки 1 т сырья требуется 1 м3 свежей воды. Применениеоборотных систем водоснабжения требует постоянного совершенствования с целью снижения потребления речной воды и улучшения качества сточных вод.
Основная долязагрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами в поверхностные водныеобъекты, приходится на хлориды (более 60%) и сульфаты (более 18%). Источникамиих поступления в окружающую среду являются ОАО «Сода», ОАО «Каустик», ОАО«Химпром», ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», которые являются основнымизагрязнителями реки Белой.
Производственноеводоснабжение ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» осуществляется, в основном, оборотнойводой. На предприятии имеются оборотные системы для всех технологическихустановок и объектов, потребляющих воду. Расход воды в системах оборотноговодоснабжения за 2004 год составил 517669,0 т.м3. Показатель водооборота вцелом по предприятию составил 98,4%, что свидетельствуют о техническомсовершенстве систем оборотного водоснабжения в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».
Использование воды вкачестве охлаждающего агента приводит к возникновению проблем коррозии,образованию накипи, загрязнения, развития и роста микроорганизмов вводооборотных циклах, образованию сточных вод.
Данныепроблемы оказывают серьезное влияние на процесс производства, снижаяэффективность теплопередачи, увеличивая расход энергии и повышая эксплуатационныезатраты, объем и качество сточных вод.
Всеэти проблемы тесно связаны между собой и программы обработки оборотной водыучитывают их комплексное решение. Задача реагентной обработки «На1со» — предотвратить выпадение солей жесткости и отложение микробиологическихзагрязнений в теплообменном оборудовании, а также обеспечить коррозионнуюзащиту оборудования водооборотных циклов.
Исходяиз вышеизложенного, целью дипломной работы является исследование возможностииспользования в качестве реагентной обработки оборотной воды цеха 46 завода«Мономер» ОАО«Салаватнефтеоргсинтез» реагентами фирмы «Nalco» для улучшения качества сточных води снижения потребления речной воды.
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Источники водоснабжения
Источниками водоснабжения НПЗ и НХК могут быть реки,подземные воды, моря, океаны, озера.
Моря являются более щедрыми источниками водоснабжения, чемпресные источники, но использование морской воды имеет специфическиеособенности и выдвигает дополнительные требования к проектированию иэксплуатации системы.
На нефтеперерабатывающих заводах для технических целейпроектируется оборотная система водоснабжения и лишь для небольшого числаобъектов и аппаратов – прямоточная.
Каждая из этих систем имеет свои преимущества и недостатки[3].
1.2.Система прямоточноговодоснабжения
Из естественных водоемов вода забирается насосами и подаетсяв общезаводскую водопроводную сеть для распределения по потребителям.
Отработанную воду после конденсаторов и холодильников,промывных аппаратов и другого оборудования направляют в нефтеотделители,нефтеловушки и очистные сооружения. Очищенную от нефтепродуктов отработаннуюводу сбрасывают в водоем, не охлаждая при температуре 45-650С.
Преимущества прямоточного водоснабжения: простота схемы;меньшая протяженность трубопровода; отсутствие градирен.
Недостатки прямоточной системы: большая потребность в свежейводе; значительное загрязнение водоемов; значительные расходы на осветление.
Каждаяиз оборотных систем водоснабжения НПЗ включает водопроводные сети, приемныекамеры отработанной теплой и охлажденной воды, насосные, градирни,нефтеотделитители, установки для очистки воды и осветления [3].
1.3. Системы оборотного водоснабжения
Набольшинстве современных нефтехимических заводах используют три системыоборотного водоснабжения, различающиеся требованиями к качеству воды:
I система — дляаппаратов, в которых охлаждаются или конденсируются продукты, содержащие углеводороды С5 и выше. вода, используемая для охлаждения нефтепродуктов вхолодильниках и конденсаторах; содержание нефтепродуктов в водах этой системыотносительно невелико.
II система — дляаппаратов, в которых охлаждаются или конденсируются продукты, содержащиеуглеводороды не выше С4. оборотная вода, предназначенная для аппаратов вкоторых охлаждаются газы и легкие дистилляты холодильных установок икомпрессорных станций, сальников и подшипников насосов и др.; в этих водахнефтепродукты практически отсутствуют. Система пополняется свежей водой изспециального водопровода, питающего также отдельные технологические установкис повышенными требованиями к качеству воды.
III система — для аппаратов установок, воды которых загрязнены сероводородом и нефтепродуктами(на проектируемых НПЗ в связи с заменой барометрических конденсаторов смешенияна поверхностные эта система не предусматривается).
IV система — дляаппаратов, в которых возможно загрязнение охлаждающей воды парафинами и жирнымикислотами.
Дляочистки и кондиционирования оборотной воды I и IIсистем предусматривают нефтеотделители, в которых с помощью специальныхустройств улавливаются и собираются нефтепродукты и осадки [3].
1.4. Процессы охлаждения оборотной воды в охладителях
Всистемах производственного оборотного водоснабжения большое место занимаютразличные типы охладителей. Наиболее широко используются градирни, брызгальныебассейны, водохранилища-охладители. Охлаждение воды в них протекает в результатесовместного действия процессов тепло — массообмена при непосредственномсоприкосновении свободной поверхности жидкости с атмосферным воздухом, при этомжидкость и газ обмениваются теплотой благодаря соприкосновению и излучению.Кроме этого, происходит поверхностное испарение жидкости.
Большуючасть года (весна, лето, осень) преобладающую роль играет поверхностноеиспарение. При низких зимних температурах роль поверхностного испаренияснижается, и доля отдаваемого водой тепла, приходящаяся на теплоотдачусоприкосновением, увеличивается.
Теплообменизлучением является существенным только при большой открытой поверхностиохлаждаемой воды. В этом случае солнечная радиация значительно снижаетохладительный эффект, несмотря на некоторую компенсацию за счет передачитеплоты водой поверхности за счет излучения.
Процессиспарения (тепло — массообмен) является комплексным процессом, в которомперенос теплоты взаимно связан с переносом вещества. При испарительномохлаждении воды приближенно принимается, что парциальное давление паров воды вслое воздуха, непосредственно расположенном у поверхности воды, равно давлениюнасыщенного пара Р«пt присредней температуре воды.
Основнаямасса воздуха над поверхностью жидкости не насыщена водяными парами. Еслипринять, что водяной пар подчиняется законам идеального газа, то парциальноедавление пара в основной массе воздушного потока Рпq при температуре 0°С, будет равно:
(1) />
где j — относительная влажность воздуха вдолях единицы;
Р”пq — давление насыщенного пара притемпературе основной массы потока воздуха q, С.
Разностьпарциальных давлений
(2) />
является«движущей силой» или «разностью потенциалов», благодаря которой осуществляетсяперенос пара, образующегося при испарении жидкости, от поверхности воды восновную массу воздушного потока.
В условияхработы испарительных охладителей парциальное давление воздуха Р»пi всегдавыше парциального давления пара Рпq, поэтому независимо от того, больше или меньше температураводы температуры окружающего воздуха, величина />положительна. Следовательно,испарение происходит всегда. Ввиду того, что испарение требует затрат теплотына изменение агрегатного состояния пара, оно вызывает поток теплоты qb только от воды к воздуху, аследовательно, охлаждение воды. Поток теплоты вследствие теплоотдачисоприкосновением qaможет, иметь направление как от воды к воздуху, так и от воздуха к воде взависимости от того, какая из этих сред имеет более высокую температуру.
Притемпературе воды больше температуры воздуха теплоотдача за счет испарения исоприкосновения (теплопроводность и конвекция) направлена от воды к воздуху.Количество теплоты, отдаваемое водой, в этом случае равно:
(3) />
Еслиже температура воздуха выше температуры воды, то поток тепла qa направлен от воздуха к воде. В этомслучае результирующее количество теплоты, отдаваемое жидкостью, равно:
(4) />
Температураводы будет понижаться, пока количество теплоты qb, теряемое жидкостью благодаря ееповерхностному испарению, больше притока теплоты к воде qa. Понижение температуры прекратится,когда направленный от воздуха к воде поток теплоты qa станет равным потерям теплоты водойот испарения qb. Равновесие между qa и qb носит динамический характер, так какни испарение жидкости, ни подвод теплоты от воздуха не прекращаются. Однако,чтобы процессы тепло — массообмена могли протекать беспрепятственно, кповерхности воды должно быть подведено количество теплоты q, равное количеству теплоты,отдаваемой ею в результате совместного действия обоих процессов. Для этоготемпература поверхностного слоя жидкости tf должна быть ниже температуры основной ее массы t, т.е. должна существовать положительнаяразность температур/>. Величина Dt зависит от условий переноса теплотыв жидкости за счет теплопроводности и конвекции.
Количественноесоотношение между теплоотдачей соприкосновением и теплоотдачей испарениемзависит от конкретных условий. С увеличением температуры воды общие теплопотеривозрастают, причем теплоотдача испарением увеличивается быстрее, чемтеплоотдача соприкосновением. При снижении температуры воды до температурывоздуха по сухому термометру потери теплоты соприкосновением становятся равныминулю, а при дальнейшем снижении температуры воды поток теплоты qa будет направлен от воздуха к воде.Когда температура воды, снижаясь, приближается к температуре воздуха повлажному термометру t,тогда потери теплоты водой в результате испарения qb остаются положительными; в то жевремя отрицательные потери теплоты соприкосновением возрастают по абсолютнойвеличине. При снижении температуры воды до температуры воздуха по влажномутермометру отрицательные теплопотери соприкосновением qa становятся равными положительнымпотерям теплоты при испарении qb. Наступает равновесное динамическое состояние, при которомрезультирующая составляющая теплоотдачи равна нулю, и вода не снижает своютемпературу.
Следовательно,вода может быть охлаждена до температуры более низкой, чем начальнаятемпература охлаждающего ее воздуха (по сухому термометру); это свойственнотолько испарительному охлаждению. Теоретическим пределом охлаждения водыявляется температура воздуха по влажному термометру.
Вобщем виде уравнение теплового баланса в испарительных охладителях имеет вид
(5) />
где с— удельная плотность воды, кг/м3;
W = pW’ — массовый расход воды, кг/с;
r —удельная плотность воды, кг/м3;
W’— объемныйрасход воды, м3/с;
Dt —разница температур горячей и охлажденной воды, °С;
Т —рассматриваемый период, сут;
R — приток теплотыот солнечной радиации, Дж.
Процессы,происходящие при испарительном охлаждении, более сложные, чем теплообмен черезтвердую стенку. Последний имеет место в охладителях, охлаждение в которыхпроисходит без контакта охлаждаемой воды с атмосферным воздухом — через стенытеплообменников (радиаторов). Такой теплообмен называется конвективным. Онпроисходит при одновременном действии конвекции и теплопроводности.Конвективный теплообмен зависит от разнообразных факторов, в том числе: режимадвижения жидкости и воздуха, свободного или принудительного их движения,плотности, вязкости, коэффициента теплопроводности и температуропроводностижидкости и воздуха, формы и размера участвующей в конвективном теплообменеповерхности.
Удельноеколичество теплоты, переданной через стенку радиатора, определяется формулойНьютона
(6) />
где qр — удельное количество теплоты,кДж/(м2/ч);
aр —общий коэффициент теплопередачи от воды к воздуху через стенку радиатора,кДж/(м2×ч×°С)
t — температураводы, проходящей через радиатор, °С;
q—температура воздуха, обтекающего радиатор, °С.
Коэффициентaр определяют по экспериментальнымданным [4].
1.5. Требования к качеству охлаждающей воды оборотных системводоснабжения
Требованияк качеству охлаждающей воды определяются условиями ее использования вконкретных технологических схемах с учетом специфики производства. Тем неменее, все они сводятся к обеспечению высокоэффективной работы теплообменногооборудования, инженерных сооружений и коммуникаций, входящих в составоборотного комплекса. Для успешной реализации этой задачи необходимоосуществлять проведение таких водных режимов, при которых на поверхностиохлаждающих элементов и в самой системе практически не должно возникатьактивных коррозионных процессов и образования каких-либо солевых, механическихи биологических отложений. В противном случае нарушаются нормальные условиятеплопередачи, вызывающие снижение производительности основных технологическихпотоков и оборудования, а также качества вырабатываемой продукции;увеличиваются энергетические затраты циркуляционных насосных станций напреодоление дополнительных гидравлических сопротивлений в охлаждающих контурах;резко ухудшаются эксплуатационные характеристики оборотных систем; происходитразрушение конструкционных материалов.
Водныйрежим оборотных систем существенно отличается от режима прямоточных систем.Многократный нагрев оборотной воды и ее последующее охлаждение в градирнях ибрызгальных бассейнах приводит к потерям равновесной углекислоты и отложению наповерхности теплообменников и холодильников главным образом кальциевыхкарбонатных отложений в соответствии с реакцией
/>
Растворимостькарбоната магния значительно больше, чем карбоната кальция, и поэтому MgCO3 входит в состав накипи внезначительном количестве в результате соосаждения с СаСО3. Однако приобработке добавочной воды известью с целью ее умягчения при значениях рН >10 в результате гидролиза образуется малорастворимое соединение — гидроокисьмагния:
/>
Природныеводы, используемые в схемах технического водоснабжения, в которых не происходитвыпадения солей карбонатной жесткости при температуре 40-60°С принято называтьтермостабильными. Для оценки термостабильности оборотной воды применяют шестибальнуюшкалу.
Практическикарбонатная жесткость термостабильных вод не превосходит 2—3 мг×экв/л для оборотного водоснабжения и4 мг×экв/л — для прямоточного.
Ограниченнотермостабильные — природные воды, вызывающие карбонатные отложения только помере накопления солей кальция в результате упаривания, имеют карбонатнуюжесткость не более 4 мг×экв/л.
Нетермостабильные— воды с карбонатной жесткостью свыше 4 мг×экв/л, у которых при относительно небольшом нагревании сразуже наблюдается выпадение СаСО3.
Приработе оборотных систем с ограниченными добавками подпиточной воды, а,следовательно, при больших коэффициентах концентрирования солей содержаниесульфата кальция достигает предела растворимости в циркуляционной воде, и он взависимости от температуры воды и наличия в ней определенных примесей можетвыпадать из раствора в виде дигидрата CaSO4×2H2O и ангидрита CaSO4.
Скоростьотложения карбоната кальция и других солей не должна превышать соответствующихпределов, поэтому требуется ограничить карбонатную жесткость и содержаниесульфатов в виде расходуемой на подпитку охлаждающих оборотных систем. Крометого, в оборотной и добавочной воде лимитируется концентрация взвешенныхвеществ, так как взвешенные вещества могут формировать в теплообменниках слойотложений, снижая, таким образом, коэффициент теплопередачи. При скоростидвижения жидкости 1 м/с и концентрациях грубодиспергированных примесей воборотной воде 150мг/л и 1000 мг/л коэффициент теплопередачи снижается соответственнона 20 и 35 %. В свою очередь, увеличение скорости движения воды в трубкахтеплообменных аппаратов приводит к уменьшению интенсивности образованиямеханических отложений. По некоторым данным, минимальная самоочищающая скоростьдвижения жидкости, обеспечивающая вынос и транспортирование механическихпримесей (песка, накипи и других взвесей) крупностью 0,1-4мм из охлаждаемыхэлементов, составляет 0,01-0,5м/с. При наличии в оборотной воде окалиныскорость циркуляционного потока должна быть не менее 0,8-1 м/с.
Источникомзагрязнений оборотной воды взвешенными веществами являются неосветленные водыповерхностных водоемов, вторичные продукты деструкции коррозионных икарбонатных отложений, биообрастаний, а также пыль минерального и органическогопроисхождения, проникающая в охладители из атмосферного воздуха. Концентрацияпыли в воздухе зависит от регионального фактора, степени загрязненности воздухавыбросами промышленных предприятий, почвенно-климатических условий, скоростиветра и т д. Концентрацию взвешенных веществ, вносимых в оборотную воду из воздуха,возможно, прогнозировать исходя из формулы
(7) />
где DС — прирост концентрации взвешенныхвеществ в оборотной воде при прохождении ее через градирню, г/м3,
Своз— запыленность атмосферного воздуха, мг/м3;
К —эмпирический коэффициент, изменяющийся в пределах 0,93—1,45 при плотностиорошения от 10 до 6 м3/(м2×ч).
Взвешенныевещества, например, такие, как песок, осаждаются в пазухах холодильников,забивают трубную систему теплообменников, отлагаются на отдельных участкахкоммуникаций, а мелкодисперсные включения, входящие в состав карбонатных исульфатных отложений, вызывают повышение их прочностных характеристик.
Итак,допустимая концентрация взвешенных веществ в циркуляционной воде зависит отгидравлической крупности частиц и от скорости движения воды в теплообменныхаппаратах. Исходя из требований по содержанию взвешенных веществ, предъявляемыхк качеству оборотной воды, можно определить их максимально допустимуюконцентрацию в подпиточной воде и таким образом установить оптимальноеколичество механических примесей, подлежащих выводу из системы.
Накоплениевзвешенных веществ в холодильниках и коммуникациях наблюдается также приразвитии биологических обрастаний, которые аккумулируют механические примеси,находящиеся в оборотной воде.
Всостав биологических обрастаний входят разнообразные бактерии, водоросли,грибы, простейшие и более сложные организмы животного происхождения,принадлежащие к различным систематическим группам. На развитие биоценозасущественное влияние оказывают физико-химические и бактериологическиепоказатели качества воды источников водоснабжения, погодно-климатические условия,сезонность, характер производства, технологическая схема охлаждения и обработкиоборотной воды и т. д. С увеличением содержания в оборотной воде органическихсоединений, растворенного кислорода, а также биогенных элементов интенсивностьбиообрастаний резко возрастает.
Взакрытых теплообменных аппаратах и коммуникациях в биоценоз обрастаний входятслизеобразующие и нитчатые формы, а также серо- и железобактерии.
Ксеробактериям относятся бесцветные нитчатые, крупные овальные и круглыебактерии, спириллы, для развития которых необходимы сероводород и кислород.Серобактерии в процессе жизнедеятельности окисляют H2S до S и при недостатке сероводородавыделяют серную кислоту, которая вызывает сульфатную коррозию, приводящую кразрушению деревянных и железобетонных конструкций.
Железобактерииизвлекают из воды растворенное закисное железо и окисляют его до образованиямалорастворимого гидрата железа, забивающего трубопроводы. Вид железобактерий,преобладающих в системах оборотного водоснабжения, в большей степени зависит отсодержания в воде органических веществ. При перманганатной окисляемости до 5—7мг/л и значениях рН, близких к нейтральному в железистых водах, в основномразвиваются одноклеточные железобактерии — галлионелла. При окисляемостипорядка 17 мг/л в обрастаниях доминирующее место принадлежит нитчатым бактериям— лептотрикс. При наличии в воде безазотистых органических веществ основнуюмассу биообрастаний составляет кладотрикс.
Рольжелезобактерий в биокоррозии металлов окончательно не изучена, тем не менее подобрастаниями железобактерий на поверхности металла встречаются каверныдиаметром до 15 мм и глубиной до 7 мм.
Ванаэробных условиях, имеющих место в плотных густых обрастаниях, развиваютсясульфатредуцирующие бактерии. Сульфатвосстанавливающие бактерии окисляюторганические вещества кислородом сульфатов и восстанавливаемая при этом сера(до H2S) превращается в малорастворимые сульфиды железа.Отлагающиеся на внутренней поверхности трубопроводов характерные черные хлопьяразносятся потоком циркуляционной воды по всему тракту.
Аналогичнаяситуация складывается при изменении условий существования либо направленномвоздействии приводящих к гибели и отмиранию биообрастаний, вследствие чеготакже происходит образование сероводорода и усиление электрохимической коррозииметалла.
Приразвитии обрастаний из моллюсков, ракообразных и других организмов, строящихизвестковые раковины, возможно отложение карбонатов на стенках труб и внутрихолодильников.
Втеплообменных аппаратах открытого типа и охладителях в формировании биоценозапринимают участие бактерии, зеленые и сине-зеленые водоросли, простейшиеодноклеточные организмы, черви, коловратки и грибы. Последние вместе силообразующими бактериями разрушают деревянные конструкции градирен.
Серьезныепомехи при эксплуатации открытых систем оборотного водоснабжения создаютводоросли. Они оказывают значительное влияние на химический состав оборотнойводы, так как в процессе фотосинтеза способны поглощать растворенную в водеуглекислоту и выделять кислород. В связи с этим в охлаждающих системах втечение суток наблюдаются циклические колебания рН, стабильности и коррозионнойактивности оборотной воды. Кроме того, водоросли могут являться питательнойсредой для других представителей биоценоза, стимулируя, таким образом, ихдальнейшее развитие и рост. При обрастании водорослями оросителей иводоуловителей охлаждающая способность градирен снижается более чем на 15 %.
Зарастаниеохлаждающих водоемов растительностью приводит к сокращению поверхностииспарения и повышению температуры оборотной воды, поступающей втеплообменники.
Такимобразом, развивающиеся на теплообменных поверхностях аппаратов, в коммуникацияхи охладителях биологические обрастания снижают эффективность работы оборотныхсистем технического водоснабжения, вызывают биологическую коррозию металлов,оказывают разрушающее воздействие на деревянные и железобетонные конструкции,сокращая срок их эксплуатации. Поэтому величина скорости роста биологическихобрастаний теплообменных аппаратов так же, как и других сооружений оборотныхсистем, должна быть ограничена допустимой величиной. Для удовлетворения этихтребований необходимо лимитировать содержание органических веществ и биогенных соединений,как в оборотной, так и в подпитывающей воде.
Охлаждающаявода не должна вызывать коррозию конструкционных материалов трубопроводов,теплообменников и отдельных сооружений, элементов градирен, выполненных изуглеродистых сталей других материалов.
Повнешним признакам различают общую и местную формы коррозионных повреждений.Общая коррозия носит равномерный характер и распространяется по всейповерхности металла. Местная коррозия вызывает разрушение лишь на отдельныхучастках металла и может быть язвенной (питтинговой), точечной и в виде пятен.
Однойиз причин коррозии металлов является их термодинамическая неустойчивость вразличных средах, в том числе и водных. В процессе коррозии металлы переходят воксиды, которые термодинамически более устойчивы по сравнению с чистымиметаллами. Коррозионные процессы не могут быть полностью предотвращены, поэтомудля обеспечения надежной работы оборотных систем необходимо, чтобы онапротекала равномерно с невысокой интенсивностью. Такие условия можно создать,совместно решая задачи рационального аппаратурного оформления охлаждающих системи выбора соответствующих конструкционных материалов.
Впроцессе эксплуатации охлаждающих систем разрушение металла происходит восновном под действием электрохимической коррозии, что приводит к переходузначительных количеств продуктов коррозии в циркуляционную воду. Наинтенсивность коррозии существенное влияние оказывают величина рН оборотнойводы и содержание в ней растворенного кислорода. В щелочной среде при значенияхрН > 8 коррозия углеродистой стали уменьшается вследствие образования на поверхностиметалла плотной нерастворимой пленки гидроокиси. При пониженных значениях рН вприсутствии свободной агрессивной углекислоты происходит растворение защитныхкарбонатных и окисных пленок. Экспериментально установлено, что скоростькоррозии малоуглеродистой стали, являющейся основным конструкционным материаломтеплообменного оборудования, усиливается с ростом концентрации сульфатов ихлоридов в оборотной воде. При увеличении содержания сульфатов с 50 до 2500мг/л скорость коррозии стали увеличивается в два раза. Повышение концентрациихлоридов в присутствии небольших количеств сероводорода, аммиака, нитритовприводит к разрушению латунных конденсаторных трубок в результате ихобесцинкования.
Сувеличением скорости движения воды интенсивность коррозии возрастает, однако вдальнейшем более равномерное распределение кислорода по поверхности металласпособствует его пассивации. При более высоких скоростях потока и наличии вводе взвешенных веществ и абразивных примесей происходит механическоеразрушение защитных пленок.
Повышениеконцентрации растворимых солей в оборотной воде приводит к увеличениюэлектропроводности воды и активизации коррозионных процессов; причем в мягкойводе, содержащей растворенный кислород, коррозия конструкционных материаловзначительно выше, чем в жесткой воде аналогичной минерализации, что вызваноменьшей буферной емкостью мягких вод. В отсутствии ингибиторов предельноесолесодержание оборотной воды не рекомендуют допускать выше 2 кг/м3, хотяиногда минерализация оборотной воды превышает эту величину и достигает 3 кг/м3.
Изсопоставления требований к качеству воды в охлаждающих системах оборотноговодоснабжения следует, что, несмотря на значительное расхождение по отдельнымпозициям, в целом показатели близки[4].
1.6. Оборудование, применяемое для охлаждения воды
1.6.1. Градирни
Градирнииспользуются в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого иглубокого охлаждения воды, и, как правило, проектируются по типовым ииндивидуальным проектам, разработанным специализированными организациями.
Охладительныйэффект градирен возрастает с увеличением контакта воды с воздухом, которыйдостигается различными способами.
Попринципу охлаждения воды градирни могут быть испарительными и поверхностными.
Поспособу подвода воздуха к охлаждаемой воде испарительные градирни подразделяютна три основные группы:
— открытыеили атмосферные, поступление воздуха в которые происходит продувкой их ветром иестественной конвекцией;
— башенныеимеющие естественную тягу воздуха за счет разности плотностей наружного воздухаи нагретого влажного воздуха внутри градирни;
— вентиляторные,движение воздуха в которых происходит за счет тяги, создаваемой вентиляторами.
Кповерхностным относятся радиаторные (так называемые «сухие» градирни),охлаждение воды в которых происходит через стенку радиаторов. Движение воздухав этих градирнях обеспечивается либо вентиляторами, либо за счет тяги,создаваемой башней.
Большинствоиспарительных градирен, несмотря на разнообразие конструкций, имеют ряд общихэлементов. К ним относятся: водораспределительные системы, оросительныеустройства, водоуловители, сборные резервуары [4].
1.6.2. Водораспределительные системы
Водораспределительнаясистема предназначена для равномерного распределения охлаждаемой воды поповерхности орошения градирни, в результате которого создается необходимаяповерхность водного потока, определяющая его охлаждающую способность.Распределение воды может осуществляться как по напорной, так и безнапорнойсхемам.
Перваяпредставляет собой систему трубопроводов, выполненную из металлических илиасбестоцементных труб, которые оборудованы разбрызгивающими соплами. Подводводы в систему напорного водораспределения (рис. 1) осуществляется подводящимводоводом 6 к стояку 1, По коллекторам 2 и 3 вода поступает в периферийную ицентральную зоны орошения, а затем по распределительным трубопроводам 5подводится к соплам 4. На концах распределительных линий устанавливают«промывные» сопла 7.
/>
Рис.1. Схема напорного водораспределителя
Установкаразбрызгивающих сопел осуществляется двумя способами: направленными внизфакелами и направленными вверх факелами. В первом случае расстояние от сопла дооросителя принимается равным 0,8—1 м, о втором 0,3—0,5 м. Для уменьшенияопасности засорения, как правило, применяют эвольвентные сопла и ударныеотражатели.
/>
Рис.2. Насадок (а) и тарелочка (б) для безнапорных систем водораспределенияградирен
Напорперед соплом поддерживают в пределах 1—3,5 м. Водораспределение осуществляюттаким образом, чтобы была возможность отключать отдельные части системы, чтонеобходимо для перераспределения плотностей орошения в зимнее время. С этойцелью подводящие трубопроводы с установленными на них задвижками прокладывают вдве-три нитки (см. рис. 1).
Прибезнапорной системе водораспределения вода к разбрызгивающим устройствампоступает по лоткам. Разбрызгивание воды в безнапорных системах осуществляетсяобычно с помощью гидравлических насадок и тарелочек (рис. 2). Тарелочкиустанавливаются под соплами.
Гидравлическийрасчет напорных систем заключается в определении диаметров труб и напора воды вначале системы. Расчету предшествуют определение типа и размеров разбрызгивающихсопел, их числа, разработка схемы расположения трубопроводов. Скорость движенияводы в трубопроводах принимают в пределах 1,5—2,0 м/с. Гидравлический расчетлотков обычно не производят.
Поперечноесечение их устанавливают по расходу сливных трубок или по конструктивнымсоображениям. Скорость движения воды принимают в магистральных лотках 0,8 м/с ираспределительных до 0,4 м/с.
(8) Для обеспеченияравномерного распределения воды при гидравлическом расчете системводораспределения должно выдерживаться условие
/>,
где qmax, qmin, qср —соответственно максимальная, минимальная и средняя производительностьразбрызгивающих устройств.
Сцелью интенсификации процесса охлаждения иногда применяют дифференцированноераспределение воды с уменьшением плотности дождя к центру, что достигаетсяприменением гидравлических насадков или сопел различных диаметров либоизменением расстояния между ними.
Расстояниемежду тарелочками или соплами определяется из условия равномерного дождя. Дляпроведения трудоемких гидравлических расчетов совместного действияразбрызгивающих устройств существуют программы расчета на ЭВМ.
Вотечественной и зарубежной практике уделяется большое вниманиераспределительным системам без разбрызгивания воды. Распределение воды безразбрызгивания осуществляется благодаря пуску ее через треугольные лотки сбоковыми отверстиями, фильтрации через слой пористого материала, пропуску водычерез щели с регулируемой шириной и др. Эти системы эффективно работают вусловиях дефицита свежей воды [4].
1.6.3. Оросительные устройства
Направлениедвижения воздуха по отношению к охлаждаемой воде в оросительных устройствахградирен может быть противоточным и поперечным. Оросительные устройства служатдля создания необходимой поверхности охлаждения. Они могут быть:
— пленочноготипа, теплоотдача в которых происходит главным образом с поверхности капельводы;
— пленочноготипа, теплоотдача в которых происходит с поверхности водяной пленки,образующейся на щитах оросительного устройства;
— капельно-пленочноготипа, теплоотдача в которых происходит как с поверхности капель, так и споверхности пленки.
/>
Рис.3. Конструкции капельных оросителей из прямоугольных (а-е) и треугольных (ж, з)брусков
Капельныйороситель (рис. 3, размеры даны в мм) выполняется из деревянных реекпрямоугольного или треугольного сечения, которые располагаются в определенномпорядке, обеспечивающем их смачивание охлаждаемой водой и возможно меньшееаэродинамическое сопротивление воздуху. При падении капель с реек верхнегояруса оросителя на нижний образуются факелы мелких брызг, создающие большуюповерхность соприкосновения с воздухом, часть воды стекает. Вода при плотностиорошения до 1,4 кг/(м2×с) стекает с одной рейки на другую в виде капель.
Оросителииз трехгранных реек имеют хорошие гидравлические и аэродинамические показатели,но сложны в изготовлении. Наиболее широко применяются оросители изпрямоугольных брусков.
Пленочныйороситель выполняют из щитов (доски толщиной 10 мм), установленных вертикальноили под углом 85° на расстоянии 30-40 мм друг от друга в несколько ярусов (рис.4). Вода, стекая по щитам, образует пленку толщиной 0,3—0,5 мм.
/>
Рис.4. Пленочные оросители из деревянных брусков
Пленочныеоросители могут выполняться из асбестоцементных листов (рис.5) и полимерныхматериалов (рис.6). Существуют ячеистые оросители, которые могут выполняться извзаимно перекрещивающихся досок, поставленных на ребро и образующих в планеячейки. Эти оросители могут быть изготовлены также из пластмассы.
Навеличину поверхности охлаждения пленочных оросителей сильно влияетсмачиваемость щитов. Хорошее смачивание имеют оросители из нестроганых досок иасбестоцемента. Щиты из пластмасс, обладающие гидрофобными свойствами,смачиваются неполностью до момента образования карбонатной пленки.
Капельно-пленочныйороситель выполняют как в виде комбинации из решетника и щитов пленочного типа,так и в виде щитов пленочного типа с увеличенными разрывами между досками (рис.7).
/>
Рис.5. Пленочные оросители из асбестоцементных листов
а —асбестоцементные двухъярусные с наклонными листами; б — асбестоцементныедвухъярусные с вертикальными листами; в — плоские асбестоцементные листы в одинярус
Припротекании воды с доски на доску образуются факелы разбрызгивания, повышающиетеплоотдачу. Оросители этого типа обладают лучшим эффектом охлаждения, чемкапельный, но имеют более высокую стоимость, однако эта стоимость нижестоимости пленочного оросителя. Применение капельно-пленочного оросителя в совокупностис противоточным движением воздуха позволяет увеличить гидравлическую нагрузку в1,5—2 раза по сравнению с капельным оросителем, что приводит к повышению производительностиградирни.
/>
Рис.6. Пленочные оросители из пластмасс
а —сотоблочный; б — из перфорированного листа; в — из гофрированного листа; г — изволнистого листа
/>
Рис.7. Капельно-пленочный ороситель из деревянных брусков
Пленочныйороситель применяют для устойчивого и глубокого охлаждения воды, а также вусловиях жаркого климата с расчетной температурой воздуха по влажномутермометру выше 21°С. Его использование позволяет уменьшить площадь градирни на30-40 % по сравнению с капельным оросителем той же производительности чтоявляется важным преимуществом при строительстве градирен на застроеннойтерритории.
Выбортипа оросителя зависит также от химико-физического состава охлаждаемой воды.Наличие в воде жиров, смол нефтепродуктов, а также взвешенных веществпрепятствует применению пленочных оросителей, так как может происходитьзасорение пространства между стоящими рядом щитами. В этом случае наблюдаетсяплохая смачиваемость щитов и происходит ухудшение охлаждения воды. В такихусловиях применяются капельные оросители или они не применяются вообще.
Плотностьорошения для капельных оросителей башенных градирен обычно принимается равнойне менее 0,8 кг/(м2×с), для пленочных— 1,4 кг/(м2×с). Для вентиляторных градирен плотность орошенияориентировочно может быть принята: при пленочном оросителе 2,2— 3,3 кг/(м2×с), капельном оросителе 1,7—2,2 кг/(м2×с) и брызгальном 1,4—1,7 кг/( м2×с) [4].
1.6.4. Водоуловительные установки
Выноскапель из градирен вызывает потери воды в системах водоснабжения промышленныхпредприятий, На некоторых предприятиях вынос недопустим по санитарнымсоображениям и для охраны окружающей среды.
Учитывая,что размеры, мощность и число градирен на промышленных площадках непрерывновозрастают, количество уносимой из них воды весьма велико. С целью уменьшенияее выноса над водораспределителями градирен устанавливают водоуловители, чтопозволяет снизить вынос воды из градирни до 0,05—0,2 % расхода оборотной воды.
Изприменяемых водоуловителей наиболее распространены водоуловители, выполняемыеиз двух рядов наклонных досок (рис. 8, а) и из волнистых асбоцементных листов(рис. 8, б).
Установкаводоуловителя в некоторой степени увеличивает аэродинамическое сопротивлениеградирен, которое зависит от ряда факторов: степени заполнения живого сеченияводоуловителя лопатками, наклона, формы, их взаимного расположения, материала.
/>
Рис.8. Типы водоуловителей для градирен
/>
Рис.9 Схемы расположения водоуловителей в градирнях (стрелками указано направлениенаклона лопаток)
Наличиеводоуловителя в градирне приводит к неравномерности распределения потокавоздуха перед вентилятором, что может привести к снижению КПД вентиляторнойустановки. На рис. 9 приведены рекомендуемые схемы расположенияводоуловителей, позволяющие выравнивать поток воздуха.
Применениеводоуловителей из волнистого полиэтилена позволяет исключить недостаткирассмотренных конструкций. Их аэродинамическое сопротивление ниже сопротивлениядеревянных и асбестоцементных водоуловителей [4].
1.6.5. Вентиляторные градирни
Вентиляторныеградирни применяют в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого иглубокого охлаждения воды, при необходимости маневренного регулированиятемпературы охлажденной воды, автоматизации для поддержания заданнойтемпературы охлажденной воды или охлаждаемого продукта, а также принеобходимости сокращения объемов строительных работ.
Сооружениевентиляторных градирен дешевле башенных на 50—80% и брызгальных бассейнов на30—50%. В сравнении с башенными градирнями они работают при более низкихнапорах воды, однако для привода вентиляторов необходим значительный расходэлектроэнергии, а сами вентиляторы и их приводы нуждаются в постоянном уходе иремонте.
Поспособу подачи воздуха в ороситель вентиляторные градирни бывают двух типов:нагнетательные и отсасывающие. При верхнем расположении вентиляторы отсасываютвоздух из градирни, при нижнем — нагнетают. Для градирен используютсяспециальные осевые отсасывающие или нагнетательные вентиляторы.Преимущественное распространение получили градирни с отсасывающимивентиляторами.
Приотсасывающих вентиляторах обеспечивается более равномерное распределениевоздуха по поперечному сечению в основании градирни, чем при нагнетательных,происходит меньший подсос влажного теплого воздуха! попадающего в градирнючерез входные окна.
Принагнетательных вентиляторах воздух из градирни выходит со скоростью в 5—6 разменьшей, чем при отсасывающих вентиляторах; даже слабый ветер способствуетзадуванию уходящего влажного теплого воздуха вниз, а также к засасыванию еговентилятором, что приводит к резкому ухудшению охлаждающей способности итребуется увеличение размеров градирен. Исходя из этого нагнетательныевентиляторы применяют для градирен с малой площадью орошения. В холоднуюпогоду лопасти нагнетательного вентилятора могут обмерзать в отсасывающихградирнях возможность обмерзания меньше, так как лопасти постоянно омываютсятеплым воздухом.
Монтажнагнетательных вентиляторов более прост. Улучшается доступ к ним, прощесоединение с электродвигателем, чем у всасывающих вентиляторов. С несущегокаркаса градирни снимается нагрузка, исключается вибрация.
Прииспользовании отсасывающих вентиляторов возможно значительное увеличениедиаметра рабочего колеса, что позволяет снизить число вентиляторных установокдля больших градирен, повысить их экономичность и снизить шум.
Вслучае установки осевого нагнетательного вентилятора увеличение диаметрарабочего колеса связано с увеличением высоты подачи воды, а следовательно, ирасхода электроэнергии на циркуляционные насосы.
Лопастивентиляторов изготовляют из алюминиевых сплавов, пластмасс, нержавеющей стали иобыкновенной стали с антикоррозионным покрытием.
Регулировкувентиляторов осуществляют изменением числа оборотов с помощью гидромуфт,электромагнитных муфт или двухскоростных многополюсных электродвигателей,поворотом лопастей.
Дляохлаждения оборотной воды в количестве 100-10000 м3/ч применяют многосекционныеотсасывающие градирни с секциями площадью до 200 м2 каждая квадратной илипрямоугольной формы в плане (рис.10). При охлаждении оборотной воды вколичествах более 10000 м3/ч применяются отсасывающие градирни площадьюорошения 400 м2 и более, круглые, квадратные, многоугольные в планеодновентиляторные и секционные.
Схемаодновентиляторной градирни площадью 400 м2 с вентилятором IВГ-104 приведена на рис. 11. Каркасградирен может быть стальным или железобетонным. Для обшивки градирен применяютдерево, ас-бестоцементные листы, стеклопластик.
Вградирнях применяют пленочные, капельно-пленочный, капельный и брызгальныйоросители с противоточным движением воздуха в них. В южных районах, где нетопасности обмерзания градирен, возможно применение отсасывающих градирен споперечным движением воздуха в оросителе.
/>
Рис.10. Схема вентиляторной градирни с отсасывающим вентилятором
1 —выхлопной патрубок; 2 — вентилятор; 3 — водоуловитель; 4 —водораспределительное устройство (система); 5—оросительное устройство; 6 —воздухонаправляющий козырек; 7 — воздухораспределительное пространство; 8 —воздуховходные окна; 9 — ветровая перегородка; 10 — подводящий водопровод; 11 —отводящий водовод; 12 — водосборный бассейн; 13 — грязевой водовод; 14 —переливной водовод
Суммарноеаэродинамическое сопротивление поперечно-точных градирен ниже, чем упротивоточных. Капитальные затраты при их строительстве сокращаются.
/>
Рис.11. Одновентиляторная градирня площадью 400 м2
Областьприменения вентиляторных отсасывающих градирен определяется следующимипараметрами: удельная тепловая нагрузка 90—120 кВт/м2; перепад температуры водыдо 25 °С и выше; разность температур охлажденной воды и температуры атмосферноговоздуха по смоченному термометру 4—5°С.
Приведенныеданные указывают на то, что вентиляторные градирни могут охлаждать воду доболее низких температур, чем башенные градирни, и тем более чем брызгальныебассейны и водохранилища-охладители (при равных условиях). Таким образом, длядостижения одинакового эффекта охлаждения вентиляторные градирни требуютменьшей площади застройки по сравнению с другими охладителями воды.
Однаковентиляторные градирни имеют один существенный недостаток, который иногда ограничиваетих применение (например, в теплоэнергетике); для привода вентиляторов требуетсяэлектроэнергия, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов.
Дляохлаждения воды в количестве от 10 до 800 м3/ч для потребителей, находящихсявнутри зданий, применяют нагнетательные вентиляторные градирни с противоточными поперечным движением воздуха, которые размещают на плоской кровле. Оросителив этих градирнях капельного и пленочного типа выполнены из дерева илипластмассы; каркас градирен — из стали или алюминиевомагниевых сплавов сасбестоцементной облицовкой. Градирня имеет поддон для сбора охлажденной водыслоем 100—150 мм. Необходимый аварийный запас воды хранится в резервуаре,установленном в здании или вне его. Градирни допускают плотность орошения от1,1 до 3,3 кг/(м2×с) в зависимости от требований к температуре охлажденной воды.
Привыборе типовых решений градирен пользуются графиками охлаждения, составленнымина основе результатов обследований действующих градирен [4].
2.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
2.1.Объект исследования
Объектом исследованияявляется водооборотный узел 1838 цеха 46 завода «Мономер» ОАО«Салаватнефтеоргсинтез».
Блокоборотного водоснабжения предназначен для обеспечения оборотной водойпроизводства этилбензол — стирола цеха 46 завода «Мономер».
2.2.Методы исследований
2.2.1.Определение взвешенных веществ в оборотной воде гравиметрическим методом
Сухой остатокхарактеризует общее содержание растворенных в воде минеральных и частичноорганических веществ, температура кипения которых превышает 110 оС, нелетучих сводяным паром и не разлагающихся при указанной температуре [12].
Гравиметрический методопределения взвешенных веществ основан на выделении из пробы фильтрованиемводы через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм или бумажный фильтр«синяя лента» и взвешивании осадка на фильтре после высушивания его допостоянной массы.
Определение общегосодержания примесей (суммы растворенных и взвешенных веществ) осуществляютвыпариванием известного объема нефильтрованной анализируемой воды на водянойбане, высушиванием остатка при 105 оС до постоянной массы и взвешиванием.
Ход определения.
Взвешенный бумажныйфильтр помещают в воронку, смачивают небольшим количеством дистиллированнойводы для хорошего прилипания и фильтруют отмеренный объем тщательноперемешанной анализируемой воды.
По окончании фильтрованиидают воде полностью стечь, затем фильтр с осадком трижды промываютдистиллированной водой порциями по 10 см3, осторожно вынимают пинцетом и помещаютв тот же бюкс, в котором его взвешивали до фильтрования. Фильтр высушивают 2часа при 105 оС, охлаждают в эксикаторе и закрыв бюкс крышкой взвешивают.Повторяют процедуру сушки, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5мг при массе осадка 50 мг и менее 1 мг при массе более 50 мг.
Содержание взвешенныхвеществ в анализируемой пробе воды
(мг/дм3 ) рассчитывают поформуле:
(9) С = М1 – М2 100%
V
где М1 и М2 – массатигля с фильтром с высушиванием осадком после фильтрования и с чистым фильтром,мг;
V – объем пробы, взятой для анализа,мл[12].
2.2.2. Определениеобщей жесткости в оборотной воде комплексонометрическим методом
Общая жесткость водыобусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция имагния и варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв,слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года.
При жесткости до 4мг-экв/л вода считается не жесткой; 4-8 мг-экв/л- средней жесткости; 8-12мг-экв/л- жесткой; более 12 мг-экв/л- очень жесткой[8].
Метод основан наобразовании прочного комплексного соединения при рН 10 ионов кальция и магния сэтилендиаминтетраацетатом натрия (трилон Б). Определение проводят титрованиемпробы в присутствии индикатора. Минимально определяемая концентрация 05 мг-экв/л(при титровании 100 мл пробы)
Ход определения.
Объем исследуемой водыберут с таким расчетом, чтобы содержание в нем ионов кальция и магния не превышало0,5 мг-экв/л в 100 мл профильтрованной пробы. В коническую колбу вносят 100 млили меньший объем, разведенный до 100 мл дистиллированной водой, прибавляют 5мл буферного раствора, 5-7 капель индикатора (или 0,1 г сухого индикатора) исразу же титруют при сильном перемешивании 0,05 н. трилоном Б до измененияокраски в эквивалентной точке.
Нечеткое изменениеокраски в эквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Дляустранения влияния этих веществ к пробе воды до внесения буферного растворадобавляют 1-2 мл 5% сульфида натрия, после чего проводят анализ, как указановыше.
(10) Общую жесткость воды (мг-экв/л) вычисляют по формуле:
С = А н К 1000,
V
где А- объем растворатрилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл — ;
н – нормальность ратворатрилона Б;
К – поправочныйкоэффициент к титру раствора трилона Б;
V – объем пробы воды, взятой длятитрования, мл[8].
2.2.3.Фотометрический метод определения растворенных ортофосфатов в оборотной воде
При взаимодействииортофосфат-ионов с молибдатом в кислой среде образуется желтаягетерополикислота, которая под действием восстановителей превращается винтенсивно окрашенное синее соединение. Были предложены различныевосстановители, но из них наиболее устойчивые, постоянные по составу продукты реакциидает лишь аскорбиновая кислота. Однако восстановление аскорбиновой кислотой,сравнительно слабым восстановителем, происходит только при повышеннойтемпературе, т.е. в условиях, когда полифосфаты и органические эфиры фосфорнойкислоты гидролизуются с образованием ортофосфорной кислоты, поэтому результатыполучаются повышенными. Введение в раствор соли сурьмы приводит к образованиюболее сложного соединения, в состав которого входит сурьма в соотношении Sb: Р = 1: 1. Реакция происходитбыстро и при комнатной температуре, повышается интенсивность окраски, аполифосфаты и сложные эфиры фосфорной кислоты в этих условиях в реакцию невступают, результаты показывают лишь содержание ортофосфат-ионов в пробе.
Оптическую плотностьизмеряют при />=880 нм или, если это невозможно,при наибольшей длине волны, которую допускает использовать применяемыйфотометр.
Ход определения.
К 50 мл пробы,профильтрованной в день отбора (на месте отбора или в лаборатории) черезмембранный фильтр №1 или через плотный бумажный фильтр, приливают 2 млсмешанного раствора и через короткое время – 0,5 мл раствора аскорбиновойкислоты. Смесь перемешивают. Одновременно проводят холостое определение с 50мл дистиллированной воды. Если анализируемая проба содержит полифосфаты илиорганические соединения фосфора, измеряют оптическую плотность раствора впромежутке времени от 5 до 15 мин. Если легко гидролизирующихся соединений нет,этот промежуток времени может быть увеличен до 60 мин.
Оптическую плотность измеряют по отношению к холостому раствору. Если сама проба была окрашенной илимутной, надо вычесть оптическую плотность раствора, получаемого последобавления молибдена, но перед введением аскорбиновой кислоты. Измерениепроводят при /> или при максимально возможным дляданного прибора значения />. Результат определения находят покалибровочному графику, для построения которого отбирают 0; 1,0; 2,5;5,0,…,50,0 мл рабочего стандартного раствора />2 фосфата калия, разбавляют каждыйраствор до 50 мл дистиллированной водой и далее продолжают, как в ходеопределения[13].
2.2.4.Определение нефтепродуктов в оборотной воде методом ИКС
Нефтепродукты относятся кчислу наиболее распространенных загрязняющих веществ. В воде находятся вразличных миграционных формах растворенный, эмульгированный, сорбированный навзвешенных частицах, в виде пленки. Нефтепродукты при анализе воды условнопринято считать только неполярные и малополярные углеводороды, растворимые вгексане, т.е сумму алифатических, нафтеновых, ароматических углеводородв,составляющих основную часть нефти./42,43/
Метод определениянефтепродуктов заключается в экстракции эмульгированных и растворенныхнефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом: отделение нефтепродуктов отсопутствующих органических соединений других классов на колонке, заполненнойоксидом алюминия и измерением массовой концентрации нефтепродуктов методомИК-спектрометрии.
Ход определения.
В сосуд с пробой водыприливают серную кислоту из расчета 2 см3 кислоты на 100 см3 пробы и переносятпробу в экстрактор. Сосуд, в котором была проба ополаскивают 10 см3четыреххлористого углерода и добавляют этот растворитель в экстрактор.Прибавляют еще 20 см3 СCL4 ивключают экстрактор на 4 мин, отстаивают эмульсию в течение 10 мин. Послерасслоения эмульсии нижний слой сливают в цилиндр вместимостью 100 см3.Экстракт сушат безводным сульфатом натрия в течение 30 мин. После чего экстрактосторожно сливают в цилиндр вместимостью 50 мл.
В подготовленнуюхроматографическую колонку наливают 8 см3 СCL4 для смачивания, а затем промывают 5 мл этого растворителя.Как только раствор достигнет верхнего уровня оксида алюминия, в колонку вливаютнебольшими порциями подготовленный экстракт, собирают элюат в мерную колбувместимостью 50 см3, пропуская в конце хроматографирования чистый растворитель.Измеряют объем элюата. Элюат заливают в кювету и устанавливают в прибор АН-1или КН-1. Фиксируют показания прибора, соответствующие количествунефтепродуктов в 1 см3 элюата. Концентрацию нефтепродуктов (мг/дм3) водевычисляют по формуле:
(12) С = С изм. В К
V
где С изм – содержаниенефтепродуктов в элюате, измеренное на приборе;
В – объем экстракта,пошедшего на анализ, см3;
V – объем пробы воды, взятой дляопределения, см3;
К – коэффициентразбавления элюанта[10].
2.2.5.Определение хлоридов в оборотной воде меркуриметрическим методом
Метод основан натитровании хлоридов раствором нитрата ртути со смешанным индикатором(дифенилкарбазоном и бромфеноловый синий). При этом ионы ртути связываются сионами хлора в молодиссоциирующее соединение хлорида ртути, а избыток ихобразует с индикатором комплекс фиолетового цвета[13].
Определению не мешаютцветность воды. Мешают иодиды и бромиды в концентрациях эквивалентных хлоридам,сульфиды и железо в концентрациях выше 10 мг/л.
Ход определения.
Отбирают 100 млисследуемой воды, прибавляют 10 капель смешанного индикатора, затем по каплям0,2 н. азотной кислоты до появления желтой окраски (рН 3,6), после чего еще 5капель той же кислоты. Титруют раствором нитрата ртути, к концу титрованияокраска приобретает оранжевый оттенок. Для более четкого определения концатитрования используют контрольную пробу, к 10 мл которой прибавляют индикатор,2 мл 0,2 н. азотной кислоты и одну каплю нитрата ртути.
(13) Концентрацию хлоридов(мг/л) рассчитывают по формуле:
С = А К н 1000
V
где А — объем растворанитрата серебра, израсходованного на титрование, мл;
К — поправочныйкоэффициент к титру раствора нитрата серебра, мг;
V – объем пробы, взятой дляопределения, мл[13].
2.2.6Определение меди в оборотной воде фотометрическим методом сдиэтилдитиокарбаматом свинца
При взбалтываниираствора, содержащего ионы меди, с бесцветным раствором диэтилдитиокарбаматасвинца в тетрахлориде углерода (или хлолроформе) происходит замещение свинцамедью и образовавшееся диэтилдитиокарбамат меди в слое органическогорастворителя окрашивает этот слой в желто-коричневый цвет.
Реакцию можно проводить вдовольно кислой среде (рН = 1-1,5). В этих условиях в слой органическогорастворителя перехрдит только висмут, ртуть и серебро, но последние дваэлемента образуют с применяемым реагентом бесцветные соединения, окраска жесоединения висмута становится заметной лишь при концентрации висмутапревышающей 30 мкг/л, что встречается редко. Если, содержание висмута вышеуказанного рекомендуется взболтать полученный раствор диэтилдитиокарбаматов ворганическом растворителе в течении 0,5 минут с25 мл 5-6 Н раствора HCl. Соединение висмута тогдаразрушается, висмут (его может быть до 3 мг) переходит в водный раствор, асоединение меди останется в органическом слое.
Ход определения. Вделительную воронку вместимостью 200 мл помещают такой объем раствора, полученногопосле предварительной обработки пробы, чтобы в нем содержалось от 0,2 до 6 мкгмеди. (Если анализируемая проба сточной воды не содержит ни цианидов, никаких-либо иных веществ, образующих с медью комплексные соединения, топредварительную обработку можно не проводить и взять для анализа пробунепосредственно в объеме, содержащем указанные количества меди.) Растворразбавляют примерно до 100 мл. приливают 5 капель разбавленной HCl и вводят из бюретки точно 1 или 2мл раствора диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода. Смесьэнергично взбалтывают 2 минуты.
После разделения слоевсливают органический слой в кювету фотометра, снабженную крышкой и как можнобыстрее определяют оптическую плотность при />. Толщина слоя в кювете от 1 до 5см в зависимости от интенсивности окраски. Содержание меди находят покалибровочному графику, для построения которого отбирают 0; 2,0; 3,0;10,0;….20,0 стандартного рабочего раствора II, доводят каждый раствор до 100 мл дистиллированнойводой и обрабатывают как при анализе пробы[5].
2.2.7 Определениесульфатов в оборотной воде титриметрическим методом в присутствии дитизона вкачестве индикатора
Сущность метода.Титрование проводят в слабокислой среде (рН = 3,5-4,5) в присутствиидвукратного по объему количества ацетона или этилового спирта, прибавляемогодля снижения растворимости образующегося при титровании сульфата свинца.Индикатором конца титрования служит дитизон, который образует с избытком ионовсвинца окрашенное в красно-фиолетовый цвет комплексное соединение. Дитизонприбавляют в твердом виде. Определению мешают катионы, реагирующие с дитизономв условиях определения; их удаляют, пропуская пробу воды через катионит а Н-форме.Мешают фосфат-ионы в концентрациях превышающих 5 мг/л, а также другие анионы,осаждаемые ионами свинца в слабокислом растворе: хромат-, арсенат-, фторид-,иодид-, оксалат-ионы.
Ход определения. Пробуводы пропускают через колонку с катионитом в Н-форме для устранения мешающихопределению катионов. Отбросив первые порции фильтрата, отбирают такой егообъем (10-20 мл), что бы в нем содержалось не менее 1 мг />. Такую же по объемупробу, если она сильно кислая, отдельно титруют щелочью по метиловомуоранжевому и израсходованный на титрование объем щелочи вносят в первую порциюпробы. Если сульфат-ионов в пробе мало, например 10-20 мг/л, то отбираютпипеткой 50 мл или более пробы, переносят в колбу для титрования и упаривают до10-20 мл.
Прибавляют двойное пообъему количество ацетона или этилового спирта 20-40 мл и порошок дитизона так,чтобы раствор стал зеленым. Затем подогревают до 50°С и титруют раствором нитратасвинца, прибавляя его из микробюретки до перехода зеленой окраски в красно-фиолетовую[7].
2.2.8.Определение содержания железа в оборотной воде фотометрическим методом ссульфосалицилатом натрия
Сущность метода. Методоснован на том что сульфосалициловая кислота или ее натриевая соль образуют ссолями железа окрашенные комплексные соединения, причем в слабокислой средесульфосалициловая кислота реагирует только с солями железа (Ш)- красноеокрашивание, а в слобащелочной среде – с солями железа (Ш)и (П) – желтоеокрашивание.
Ход анализа. Определениеобщего содержания железа. Как и при определении фенантролинатным методом. В техслучаях, когда анализируемая проба содержит относительно большие количестваорганических веществ, связывающих железо в комплексные соединения, проводятпредварительную обработку для разрушения комплексов.
В коническую колбувместимостью 50 мл наливают 10 мл анализируемой воды. В этом объеме должносодержаться от 1 до 10 мкг железа, что соответствует концентрациям от 0,1 до 1мг/л. Более концентрированные по содержанию железа сточные соды предварительноразбавляют в мерной колбе так. Чтобы содержание железа в 10 мл полученногораствора было в указанных пределах. Затем в пробирку приливают 5 мл растворасульфосалицилата натрия или сульфосалициловой кислоты, 5 мл раствора аммиака иперемешивают.
Измеряют оптическуюплотность полученного раствора при />нм по отношению к холостомураствору. Молярный коэффициент поглощения равен 5,5·103 .
Содержание железа находятпо калибровочной кривой, для построения которой наливают из микробюретки 0,1;0,2;…1,0 мл стандартного раствора железа, разбавляют до 10 мл дистиллированнойводой и продолжают, как при анализе пробы.
Определение железа(Ш).Это определение можно проводить только в тех случаях, когда пробу специально необрабатывали с целью разрушения органических комплексных соединений, потому чтопри такой обработке железо (П) переходит в железо (Ш).
Определение проводят также, как и определение общего содержания железа, за исключением того. Чтоанализируемый раствор предварительно нейтрализуют, определив необходимоеколичество щелочи титрованием отдельной порции пробы, и вместо растворааммиака вводят в анализируемый раствор 0,1 мл соляной кислоты. Измеряютоптическую плотность полученного раствора при /> нм. Калибровочную кривую строят втаких же условиях[11].
2.2.9. Контроль за коррозией металла при помощи купонов
Купоны(пластинки) из различных материалов (углеродистая сталь, медь, латунь и т.п.),помещенные в оборотную воду, дают хорошее представление об условиях, имеющихместо в данной системе и о виде коррозионных процессов. Скорость коррозиирассчитывается на основании потери веса купона за определенный промежутоквремени.
Коррозионныекупоны фирмы «Налко» взвешены, не требуют обработки перед применением и готовык использованию. Для получения точного результата купоны должны устанавливатьсяв условиях, исключающих их загрязнение маслами и жирами. Даже прикосновениерукой влияет на точность результата.
Купоныустанавливаются в специальных змеевиках показанных на рис.12.
/>
рис.12.Змеевики
Змеевикприсоединяется к системе при помощи шланга или трубы. Существуют два вариантаобеспечения протока воды через змеевик — со свободным сливом или в систему поддавлением. В любом случае, подача воды в змеевик должна быть снизу, а выходсверху. Свободный конец купона должен быть ориентирован по направлению потокаводы. Проток воды через змеевик должен составлять около 1 м/с (около 30 л/мин).При установке в одном змеевике купонов из различных материалов (например, медии углеродистой стали) необходимо располагать углеродистые купоны перед медными,во избежание гальванической коррозии, которая может повлиять на точностьрезультата.
Купонывынимают через время, предусмотренное программой испытаний (обычно это 30, 60,90 суток). После снятия купоны визуально проверяют на наличие отложений,местной (локальной) коррозии и т.п.
Процедураизмерения потерь веса.
1. Очиститькупон от отложений, не используя для этого металлические предметы, чтобы неповредить поверхность купона.
2.Погрузить купон на 30 минут в толуол (или любой другой растворитель) дляудаления возможных следов масла.
3. Высушить купон на воздухе.
4.Погрузить купон на 30 секунд в ингибированную соляную кислоту.
5.Промыть купон под струей проточной воды.
6.Немедленно погрузить купон на 10 секунд в насыщенный содовый раствор длянейтрализации остатков кислоты.
7.Промыть купон в дистиллированной воде, обработать ацетоном и сушить в сушильномшкафу при 40-50 °С в течение 2 часов.
8.Охладить купон до комнатной температуры и взвесить его.
Скоростькоррозии определяется по следующей формуле:
/> />
где m — потери веса (г);
/> — плотность металла(г/см3);
S — площадьповерхности купона (см2);
t- время выдержки(сут.).
Плотностьметалла: Углеродистая сталь — 7.85 кг/м3; Медь — 8.9 кг/м3; Адмиралтейскаялатунь — 8.17 кг/м3.
В случае,если отложения с поверхности купона не удается удалить в течение 30 секунд вингибированной соляной кислоте, то необходимо повторить процедуру очисткикупона применяя поправочный коэффициент — на каждое дополнительное погружение вкислоту (30 секунд) необходимо вычитать из полученных потерь веса 1 мг.
Составингибированной кислоты: 300 г. 30%-й формальдегид; 700 г. 10-20%-й растворсоляной кислоты.
Возможноиспользовать для изготовления простейшего змеевика водопроводные фитинги:колена, тройники, заглушки. В заглушке сверлится отверстие и нарезается резьбадля вворачивания купонодержателя. Купонодержатель должен быть изготовлен изполипропилена, тефлона или фторопласта. Купон крепится к держателю при помощипластиковых винтов и гаек. Для крепления нержавеющих купонов возможноиспользование нержавеющего крепежа[3]. />
рис.13.Образцы заглушек с резьбовым углублением под купонодержатель. />
рис.14.Купонодержатель.
2.3 Требования к качеству сточных вод производства этилбензол- стирола цеха 46 завода «Мономер»
Нормы на качество и количество сточных вод, сбрасываемых с цехов и установок наочистные сооружения ОАО «Салаватнефтеогрсинтез» разрабатываются заместителемглавного инженера по охране природы и утверждаются главным инженеромобъединения. Данные качества сточных вод сведены в таблицу 1.
Таблица1[43]
Нормына качество и количество сточных вод, сбрасываемых с водооборотного узла 1838на очистные сооружения №№ Нормируемые показатели Допустимое количество 1 Нефтепродукты, мг/дм3 25,0 2 Медь, мг/дм3 1,0 3 Взвешенные вещества, мг/дм3 50,0 4 Сульфаты, мг/дм3 50,0 5 Объем стоков, м3/ч 90,0
2.4. Требования к качеству оборотной воды для обеспеченияпроизводства этилбензол — стирола цеха 46 завода «Мономер»
Нормы на качество и количество оборотной воды цеха 46 и установки 1838 цеха 46 завода«Мономер» ОАО «Салаватнефтеогрсинтез» разрабатываются главным технологом иутверждаются главным инженером объединения. Данные качества оборотной водысведены в таблицу 2.
Таблица2[2]
Требованияпредъявляемые к качеству оборотной воды №№ Наименование показателей Нормативное содержание 1 Нефтепродукты, мг/дм3 не более 25 2 Общая жесткость, мг/дм3 не более 1000 3 Жесткость (кальций), мг/дм3 СаСО3 в пределах 80-900 4 Массовая концентрация механических примесей, мг/дм3 не более 25 5 Массовая концентрация «активного хлора», мг/дм3 не менее 1,0 6 Массовая концентрация меди, мг/дм3, не более 4,0 7 Водородный показатель, рН в пределах 6,5-9,3 8 Щелочность, мг/дм3 СаСО3 не более 500 9 Фосфаты органические, мг/дм3 не более 6,9 10 Фосфаты (орто), мг/дм3 не более 2 11 Железо, мг/дм3 не более 1 12 Взвешенные вещества, мг/дм3, не более 25 13 Сульфаты, мг/дм3 не более 150 14 Микробиологический тест, кол./мл не более 105 15 Скорость коррозии, мм/год не более 0,1 16 Хлор свободный, мг/дм3 Сl2 не менее 0,1
2.5. Данные о результатах анализов речной воды
Речнаявода имеет щелочную среду рН=8,58 и имеет общую жесткость 349 мг/дм3. При этомкальциевая жесткость 233 мг/дм3 (66,87% от общей жесткости). Такой уровеньжесткости является допустимым для использования речной воды для подпиткиводооборотных систем. Незначительное содержание взвешенных веществ. По другимзагрязняющим веществам не зарегистрировано превышение. Качество речной водысоответствует требованиям, которые предъявляются к воде, направляемой вкачестве подпитки на водооборотный узел производства этилбензол — стирола цеха46 завода «Мономер».
Данные о результатаханализов речной воды приведены в табл.3
Таблица 3
Качество речной воды
№
№
Наимнование показате-
лей качества Номер пробы 1 2 3 4 5 6 ∑ср 1 рН 8,58 8,60 8,49 8,55 8,50 8,65 8,56 2
Взвешенные вещества,
мг/дм3 10,0 13,0 12,0 16,2 17,6 15,0 13,97 3
Жесткость общая,
мг/дм3 330 350 345 385 340 341 349 4
Жесткость кальцивая,
мг/дм3 232 228 222 238 220 258 233 5 Щелочность, мг/дм3 140 120 120 90 110 140 120 6 Сульфаты, мг/дм3 25,0 33,0 36,0 35,6 32,5 24,0 31,03 7 Нефтепродукты, мг/дм3 0,04 0,03 0,01 0,02 0,016 8 Хлориды, мг/дм3 39,5 48,2 40,0 36,8 45,9 52,4 43,8 9
Солесодержание,
мг/дм3 576.4 610,1 610,7 593,3 567,9 603,6 606,0
2.6. Описание технологической схемы водооборотного узла 1838цеха 46 завода «Мономер»
Сосновного производства этилбензол — стирола на блок оборотного водоснабжения(объект 1838) поступает оборотная вода по двум трубопроводам диаметром – 800 ммс параметрами: температура не более 40°С, давление 2,5 — 3,5 кгс/см2. Оборотнаявода поступает в нефтеотделитель. Нефтеотделитель представляет собойгоризонтальный проточный отстойник, разделенный продольными стенками на две параллельноработающие секции. Оборотная вода по самостоятельным трубопроводам подается вкаждую секцию нефтеотделителя, далее через распределительную трубу с патрубкамии щелевую перегородку поступает в отстойную часть секции. В конце отстойнойчасти вода пропускается под затопленной нефтеудерживающей стенкой и черезводослив поступает в резервуар теплой воды. С резервуара теплой воды оборотнаявода перекачивается насосами для охлаждения на градирни Г–1, Г-2, Г-3, Г-4.После охлаждения оборотная вода самотеком поступает в резервуар охлажденнойводы.
Изрезервуара охлажденной воды насосами оборотная вода двумя потоками потрубопроводу диаметром — 1200 мм подается на основное производство спараметрами: температура не более 28°С, давление не менее 5 кгс/см2 и расход неболее 9728 м3/ч. При необходимости производится пополнение системы речнойводой.
2.7.Обработка оборотной воды на блоке оборотного водоснабжения 1838 меднымкупоросом и ингибитором коррозии ИКБ – 4 «В»
Ингибирование
Ингибиторкоррозии ИКБ-4 «В» предназначен для защиты металлов от коррозии в нейтральныхводных и водно-нефтяных средах, в циркулирующей охлажденной воде. Защитноедействие ингибитора основано на способности образовывать адсорбционную пленкуна поверхности металлов, служащую барьером между агрессивной средой иметаллом.
Товарныйпродукт ингибитора ИКБ-4 марки «В» представляет собой 50% пасту.
Физическиесвойства 50% пасты ИКБ-4 «В»:
внешнийвид — мазеобразная паста
цвет - от желтого до темно-коричневого
запах - слабыйспецифический
содержаниеосновного вещества, % 50
плотность,г/см 0,98- 1,0
вязкость,сСт 160
температуразастывания не выше, °С 70
температуравспышки, °С 205
температуравоспламенения, °С 288
Ингибиторподается 10% раствором по трубопроводу диаметром 80мм в емкости. В емкостяхосуществляется разбавление раствора до 5%, речной водой. При этом необходимонагреть ингибитор до температуры плавления и смешать с водой при 80 — 90 0Семкости подается технический воздух для способствования смешивания путембарботажа. Первоначально, в пусковой период, с целью быстрого создания защитнойпленки, 10% раствор ингибитора вводится в сеть горячей оборотной воды ударнойдозой 200 г/м3, в течение 2,5-3 часов. После обработки всей оборотной водыударной дозой, ингибитор подается в расчете на подпиточную воду дозой 100 мг/л.После стабилизации системы — по результатам анализа, концентрация ингибитора воборотной воде должна поддерживаться на уровне 50 мг/л, которая определяетсялабораторным анализом по разработанному графику. Пробы оборотной воды на анализотбираются из резервуаров.
Хлорирование
Гипохлоритнатрия применяется для дезинфекции оборотной воды с целью уничтожения бактерий,вызывающих биообрастание оборудования (теплообменных аппаратов, трубопроводов)на технологических установках цеха 46.
Гипохлоритнатрия — жидкость зеленовато-желтого цвета (в день отгрузки) докрасновато-коричневого цвета (по истечении 10 суток со дня отгрузки),малотоксичная.
Придезинфекции оборотной воды происходит следующая реакция:
3NaOCl + 3H2O=3NaOH + НС1О3
Образовавшаясяхлорноватистая кислота НС1О3 неустойчива и разлагается НС1Оз=НС1+ЗО,освободившийся кислород окисляет вещества, входящие в состав платоплазмыклеток, вследствие чего микроорганизм погибает.
Гипохлоритнатрия на блок оборотного водоснабжения поступает в автоцистернах изакачивается в емкости. Из емкостей дозировочными насосами подается врезервуары охлажденной воды и в сети теплой воды, подающие воду на градирни.
Хлорированиеосуществляется гипохлоритом натрия 2-6 раз в сутки. Для предупреждениябиологического обрастания микроорганизмами, водорослями градирен(водораспределительные трубопроводы, ороситель, каркас, обшивка и резервуар)применяется дополнительное хлорирование 3-4 раза в месяц в течение 1 часа.
Дозахлора должна обеспечивать содержание остаточного активного хлора в оборотной водев пределах I мг/л.
Купоросирование
Медныйкупорос представляет собой порошкообразное вещество синего цвета, являетсямалотоксичным веществом. Обработка воды медным купоросом направлена главнымобразом на борьбу с водорослями, развивающимися на градирнях(водораспределительные трубопроводы, ороситель, каркас, обшивка и резервуар).Действие меди на водоросли в воде можно представить следующим образом:
Введеннаяв воду серно — кислая медь диссоциирует на ионы:
CuS04= Cu2+ +SO42-
Ионымеди (Cu2+) быстро проходят через оболочкуклетки водоросли и действуют на внутриклеточное вещество или осуществляюткоагуляцию на ней белка, вследствие чего нарушается обмен веществ между внешнейсредой и организмом, и организм погибает.
Концентрациярабочего раствора 4%. Емкость медного купороса рассчитана на одну обработку.Для способствования растворения медного купороса в воде в емкость подаетсятехнический воздух для перемешивания путем барботажа.
Концентрацияионов меди в оборотной воде в первые часы после введения должна быть 1- 4 мг/л.
Введенныйв воду реагент вступает в реакцию или сорбируется биологическими обрастаниями,в результате концентрация его в воде уменьшается, при этом снижениеконцентрации ионов меди в оборотной воде в первые часы проходит быстрее, чем впоследующие[2].
2.8. Данные о результатах анализов качества сточных вод приобработке оборотной воды медным купоросом и ингибитором ИКБ-4 «В»
Наблоке оборотного водоснабжения имеются системы производственной, ливневой,фекальной канализации.
Стокипроизводственной канализации формируются за счет опорожнения градирен,нефтеотделителя при подготовке к капитальному ремонту, перелива снефтеотделителя и организованных сборов при продувке и отводов утечек водычерез сальниковые уплотнения насосов.
Стокиливневой канализации формируются за счет талых и дождевых вод, перелива из чашградирен.
Таблица4
Качествосточных вод при обработке оборотной воды медным купоросом и ингибитором ИКБ-4«В»№№ Нормируемые показатели Количество 1 Нефтепродукты, мг/дм3 30,0 2 Медь, мг/дм3 3,0 3 Взвешенные вещества, мг/дм3 16,0 4 Сульфаты, мг/дм3 57,0 5 Объем стоков, м3/ч 85,0