Домой

УСовершенствование эколого-ориентированныХ технологий для управления водным балансом системы гидрозолоудаления (на примере тэц 1, в г. Чите)




НазваниеУСовершенствование эколого-ориентированныХ технологий для управления водным балансом системы гидрозолоудаления (на примере тэц 1, в г. Чите)
Дата30.12.2012
Размер0.79 Mb.
ТипДиссертация
Содержание
Дмитрий Михайлович Шестернев
Коннов Василий Иванович
Общая характеристика работы
Объект исследований.
Цель работы
Идея работы.
Основные задачи исследований
Методика комплексных исследований
Научные положения, представляемые к защите
Достоверность научных положений и выводов.
Научная новизна работы.
Личный вклад автора.
Практическая значимость результатов исследований
Реализация результатов исследований
Апробация работы.
Объем и структура работы.
Основное содержание работы
В Первой главе
Вторая глава
В Третьей главе
...
Полное содержание
Подобные работы:

На правах рукописи


Лапкин Герман Иванович


УСовершенствованИЕ

Эколого-ориентированныХ технологиЙ

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМ БАЛАНСОМ

СИСТЕМЫ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ

(на примере ТЭЦ – 1, в г. Чите)


Специальность 25.00.36 – Геоэкология


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Чита 2010

Диссертация выполнена

в ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

и Институте природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН


Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

^ Дмитрий Михайлович Шестернев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Валерий Георгиевич Черкасов


кандидат технических наук, доцент

^ Коннов Василий Иванович


Ведущая организация: Институт горного дела СО РАН, г.

Новосибирск


Защита состоится «02» апреля 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.02 при Читинском государственном университете по адресу: 672039 г. Чита, ул. Александро–Заводская, 30, зал заседаний ученого совета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим направлять по адресу:

672039, г. Чита, ул. Александро–Заводская, д. 30, ЧитГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.02

Факс: (3022) 41-64-44; е-mail: root@chitgy. ru


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Читинский государственный университет».

Автореферат разослан « 02 » марта 2010 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета

канд. техн. наук, доцент Н.М. Шарапов


^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Из Программы «Целевое видение стратегии развития энергетики России на период до 2030 г.», разработанной в 2006 г. под руководством академика РАН А.Е. Шейндлина следует, что выработка электроэнергии ТЭС на угле будет оставаться практически на прежнем уровне.

В объединенной энергетической системе (ОЭС) Сибири насчитывается 86 электростанций различного типа с установленной мощностью 45 млн. кВт. Более 50% этой мощности обеспечивают тепловые электростанции (ТЭС), построенные еще в 60 - 70-е годы прошлого столетия, в период, когда экологической безопасности еще не уделялось должного внимания.

Изучению воздействия ТЭС на природную среду, в том числе и ТЭЦ – 1, в г. Чите посвящены работы Заслоновскго В.Н., Заманы Л.В., Итигиловой М.Ц., Кондратьева В.Г., Котельникова А.М., Мязина В.П., Мязиной В.И., Покровского Д.С., Чечель А.П., Токаревой О.Ю., Шестернева Д.М., Цыганка В.И. и. др. В результате установлено, что наибольшую экологическую опасность для природной среды представляют гидротехнические сооружения складирования золошлаковых отходов ТЭС, построенные без противофильтрационных экранов. Их воздействие на криолитозону приводит к ее деградации и формированию путей фильтрации техногенных вод по тектоническим нарушениям. Это снижает качество эксплуатации существующих и ставит под угрозу строительство перспективных городских водозаборов, предопределяет тепловое, механическое и химическое загрязнения поверхностной и подземной гидросферы.

Работа выполнялась в соответствии с программой фундаментальных исследований РАН № 16 «Изменения окружающей среды и климата: природные катастрофы», проект СО РАН «Исследование эволюции природных и природно-техногенных геосистем криолитозоны горных областей юга Сибири в условиях изменения климата», Гос. рег. № 01.2.007-04723».

3

Исследование влияния дисперсного и минерального состава цеолитосодержащих туфов Забайкалья на их водно – физические и сорбционные свойства при очистке сточных и оборотных вод золоотвала № 2 Читинской ТЭЦ -1 выполнены совместно с Забайкальским отделением Международной академии наук и безопасности жизнедеятельности (ЗО МАНЭБ) и аккредитованной лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Забайкальском крае».

Таким образом, исследования по усовершенствованию эколого - ориентированных технологий для управления водным балансом системы гидрозолоудаления тепловой электростанции весьма актуальны и, несомненно, имеют научное и прикладное значение.

^ Объект исследований. Природно-техническая система «ТЭЦ-1, г. Чита», расположенная в криолитозоне Центрального Забайкалья.

Предмет исследования. Загрязнение поверхностной и подземной гидросферы территории в границах влияния природно-технической системы «ТЭЦ-1, г. Чита» на природную среду и современные технологии по снижению техногенного воздействия.

^ Цель работы. Максимальное снижение отрицательного воздействия реконструируемой системы гидрозолоудаления на природную среду путем минимизации загрязнения поверхностной и подземной гидросферы

^ Идея работы. Снижение воздействия тепловых электростанций на поверхностные и подземные воды достигается с использованием усовершенствованных эколого-ориентированных технологий в строительстве противофильтрационных экранов и очистки техногенных стоков с учетом особенностей природных условий, наличия местных строительных материалов и применением эффективных и дешевых природных сорбентов – цеолитов.

^ Основные задачи исследований:

1. Изучить особенности природно-климатических условий района

4

исследований, выявить основные факторы, влияющие на загрязнение поверхностной и подземной гидросферы и выполнить анализ используемых технологий гидрозолоудаления ТЭС.

2. Обосновать размещение инженерных объектов для реконструкции системы гидрозолоудаления и установить закономерности изменения свойств местных строительных материалов для строительства противофильтрационного экрана с заранее заданными свойствами.

3. Усовершенствовать технологию укладки противофильтрационного экрана, на основе использования композитных материалов и разработать техническое решение по снижению техногенного воздействия на поверхностные и подземные воды системы гидрозолоудаления ТЭС.

4. Оценить эффективность применения цеолитов Забайкалья для кондиционирования (очистки) техногенных стоков ТЭС и разработать техническое решение их использования в зимний и летний периоды.

5. Разработать рекомендации по совершенствованию мониторинга системы гидрозолоудаления с использованием усовершенствованных технологий.

6. Выполнить оценку эколого-экономической эффективности использования увершенствованных технологий гидрозолоудаления ТЭС.

^ Методика комплексных исследований включала: а) обобщение фондовых и литературных источников б) анализ и оценку техногенного загрязнения подземных и поверхностных вод; в) лабораторные экспериментальные исследования местных строительных материалов, степени очистки сточных вод с применением цеолитов Забайкалья ; г) обработку результатов исследований; д) обоснование и разработку технических решений использования предложенных технологий при реконструкции ТЭС.

^ Научные положения, представляемые к защите:

1. Снижение техногенного воздействия на поверхностные и подземные воды системы гидрозолоудаления тепловой электростанции достигает-

5

ся путем сооружения противофильтрационного экрана из композитных материалов (природных суглинков и золошлаков), с заранее заданными свойствами.

2. Управление положительным водным балансом в системе гидрозолоудаления тепловой электростанции достигается с использованием разработанной эколого-ориентированной технологии очистки техногенных стоков ТЭС, включающей круглогодичное использование очистных сооружений с цеолитовыми фильтрами (цеолитосодержащими туфами месторождений Забайкалья).

^ Достоверность научных положений и выводов. Достоверность выводов в диссертационной работе базируется: 1) на представительном объеме лабораторных и натурных экспериментальных исследований, статистической их обработке; 2) на сходимости результатов натурных и лабораторных исследований, сравнительных оценок применения традиционных и новых методов исследований, в том числе в независимых аккредитованных лабораториях Российской Федерации.

^ Научная новизна работы. В представленной на защиту диссертационной работе получили дальнейшее развитие известные методы, используемые для снижения воздействия гидрозолоудаления на качество поверхностных и подземных вод. Научная новизна их разработки заключена в следующем.

1. Выполнен аналитический обзор существующих эколого-ориентированных технологий, использующихся в системе гидрозолоудаления ТЭС, разработана графическая функциональная модель ПТС «ТЭЦ -1, г. Чита» и оценено ее влияние на деградацию криолитозоны и экологическое состояние окружающей среды;

2. Разработана методика создания противофильтрационного экрана из композитных материалов с заранее заданными свойствами;

6

3. Предложена и защищена патентом эколого – ориентированная технология применения природных сорбентов для круглогодичной очистки (кондиционировании качества) техногенных стоков ТЭС;

4. Разработана технология управления положительным водным балансом системы ГЗУ для снижения техногенного воздействия тепловой электростанции на подземные и поверхностные воды.

5. Разработаны рекомендации по совершенствованию геомониторинга природно – технической системы ТЭС в условиях деградации криолитозоны.

^ Личный вклад автора. Лично автором и при его непосредственном участии: определены цели и задачи исследований; изучены и обобщены фондовые материалы, по геокриологическим и гидрогеологическим условиям ПТС системы тепловой электростанции; разработана графическая функциональная модель ПТС тепловой электростанции; усовершенствованы технологии и разработаны технические решения по их использованию в ходе реконструкций ТЭС.

В качестве ответственного исполнителя автор участвовал в проведении экспериментальных лабораторных (технологических) исследований противофильтрационных (композитных) материалов и природных сорбентов (цеолитов Забайкалья).

^ Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что они позволяют:

1. Выполнить оценку техногенного воздействия ПТС тепловой электростанции на высокоурбанизированные (городские) территории;

2. Применить в Забайкалье и рекомендовать к применению в других районах ОЭС Сибири усовершенствованные эколого-ориентированные технологии для управления положительным водным балансом гидрозолоудаления при реконструкции ТЭС построенных в 60 - 70 –е годы XX века;

3. Доказать эффективность использования цеолитсодержащего сырья

7

Забайкалья, для обеспечения очистки сточных вод системы гидрозолоудаления твердотопливных ТЭС;

4. Снизить загрязнение поверхностных и подземных вод и предложить основные направления дальнейших исследований для оздоровления природной среды в зоне влияния ТЭС.

^ Реализация результатов исследований:

1. Усовершенствованные эколого-ориентированные технологии вошли в проектные решения ОАО «Забайкалцветметниипроект» по реконструкции системы гидрозолоудаления ТЭЦ-1 г. Чита, и применены Заказчиком ТГК -14 при реализации проекта

2. Разработанная при участии автора «Система оборотного водоснабжения теплоэлектростанции» позволила решить вопрос использования цеолитсодержащих фильтров для круглогодичной очистки техногенных стоков системы гидрозолоудаления ТЭЦ-1. г Чита(Патент № 2278220 РФ);

3. Основные положения диссертации используются при чтении лекций на кафедрах гидрогеологии и инженерной геологии

^ Апробация работы. Основные положения диссертации были докладывались: на Международной научно – практической конференции «Забайкалье в Геополитике России (г. Чита, 2003 г.)»; на VII-м Международном симпозиуме «Проблемы инженерного мерзлотоведения» (г. Чита, 2007 г.), на Международном симпозиуме «Приграничное сотрудничество: Россия, Китай, Монголия» (г. Чита, 2008 г.), на Годичных сессиях Научного Совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (г. Москва, 2003, 2005 гг.), на Региональных конференциях в г. Чите, Техническом совете ТГК – 14, Читинской Генерации ТЭЦ – 1 и Экспертных совещаниях Государственной экологической экспертизы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, включая статью в рецензируемом журнале по списку ВАК (Вестник Чит.ГУ, № 1 (52), г. Чита, 2009 г.), получен Патент на изобретение РФ.

8

^ Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. В ней содержится 150 страниц текста, 27 рисунков, 12 таблиц и 11 текстовых приложения. Список использованной литературы включает 165 наименований, включая 5 зарубежных источника.

Автор выражает свою признательность научному руководителю, д.т.н., профессору Д.М. Шестерневу за помощь в проведении исследований и подготовке диссертации, д.т.н., профессору А.Н. Хатьковой, к.т.н. С.И. Михайлютиной за ценные советы и консультации, коллективу ОАО «ЗабайкалцветметНИИпроект» и особо его генеральному директору Ю.В. Бутько и к.т.н. Н.Б. Насоловец за внимание, практическое содействие и помощь в оформлении работы.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность, сформулированы идея, цель и основные задачи исследований, а также научные положения, вынесенные на защиту, раскрыта их научная новизна, практическая значимость, дана характеристика личного вклада автора.

^ В Первой главе диссертационной работы дана характеристика природно-техногенной системы ПТС «ТЭЦ-1, г. Чита», выполнен анализ влияния системы гирозолоудаления ТЭС построенных в 70-е годы прошлого столетия на природную среду

^ Вторая глава посвящена усовершенствованию эколого-ориентированной технологии строительства противофильтрационного экрана из композитов, представленных местными строительными материалами, на основе комплексных исследований и водно-физических свойств. Дана характеристика технического решения по ее использованию в системе гидрозолоудаления.

^ В Третьей главе на основе выполненных экспериментальных исследований обоснована возможность применения цеолитов Забайкалья для кондиционирования(очистки) сточных вод гидрозолоудаления, разра-

9

ботана технология использования цеолитовых фильтров и предложено техническое решение по их применению.

^ В Четвертой главе рассмотрены основные причины образования положительного баланса в системе гидрозолоудаления и предложены два варианта технического решения проблемы его управлением на основе применения усоврешенствованных эколого-ориентированных технологий.

^ В Пятой главе даны основные методические рекомендации по расширению существующего мониторинга как основы принятии оперативных решений при возникновению ЧС и для наблюдения за изменением качества гидросферы и выполнена оценка эколого-экономической эффективности управления водным балансом системы гидрозолоудаления на основе применения усовершенствованных эколого-ориентированных технологий.

^ Обоснования и защищаемых положений.

1. Снижение техногенного воздействия на поверхностные и подземные воды системы гидрозолоудаления тепловой электростанции достигается путем сооружения противофильтрационного экрана из композитных материалов (природных суглинков и золошлаков) с заранее заданными свойствами.

В настоящее время широко используются противофильтрационные экраны из глинистых материалов в горном деле. Их разработке посвящены работы Болотова Д.П., Мязина В.П., Стафеева П.Ф., Рашкина А.В. и др. Противофильтрационные экраны из композитных местных строительных материалов для обеспечения управления положительным водным балансом системы гидрозолоудаления ТЭС практически не используются.

Обоснования эффективности использования местных строительных материалов для реконструкции системы гидрозолоудаления выполнено по результатам лабораторных и натурных экспериментальных исследований фильтрационных свойств в диапазоне изменений градиента напора и плотности (табл. 1) .

10

Табл. 1

Тип строительного материала


Плотность скелета,

кгс/см2


Градиент напора



Коэффициент фильтрации, м/сут


Суглинок

(карьер №2)


от 1,39 до 1,57


0,1


0,0021 ...0,0004


от 1,19 до 1,63


0,5


0,0021 ...0,00015


от 1,39 до 1,63


1


0,0031… 0,00023


Шлам


от 0,83 до 1,33


0,1 ... 1


0,0043... 0,0004


Зола


0,85


0,3


1,58




Для исследований фильтрационных свойств строительных материалов применяли лабораторный метод ( трубка СПЕЦГЕО) . Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить при заданных коэффициентах фильтрации, обеспечивающих проектное снижение фильтрации техногенных стоков, диапазон уплотнения строительных материалов для возведения противофильтрациооного экрана, изменяющийся в пределах от 1,40 до 1, 56 г/см3 (рис. 1).




Рис. 1. Теоретические кривые оценки изменений Кф в зависимости от плотности скелета суглинков при градиентах напора 0,1…1.

Проверка полученных результатов лабораторных исследований осуществлялась в натурных условиях методами: «ФУВД (фильтрационная установка высокого давления, патент РФ на изобретение № 223 3941)» и «Налива в шурфы Н.С. Нестерова». Она подтвердила правильно выбора пределов уплотнения строительных материалов противофильтрационного экрана. Строительство противофильтрацион-

11

ного экрана из композитных материалов выполняется послойно по 0.5 м картами размером в плане 50 × 50 м. Для изготовления матрицы композитного материала используется суглинок из карьеров №№ 1, 2, (не менее 70% от общего объема строительных материалов) с природной влажностью, незначительно превышающей влажность на пределе раскатывания. В качестве наполнителя был рекомендован золошлаковый материал с естественной влажностью. На первом этапе, с использованием авто-

транспорта, укладывается суглинок высотой слоя 0.7 м. По завершении укладки слоя и планировочных работ в карте выполняется заливка слоя суглинка золошлаковой пульпой из шланга до заполнения пустот между комками в первом слое, затем производится уплотнение композитного материала тяжелыми с шипами мотокатками. Аналогичные работы производятся на втором этапе для укладки и уплотнения второго слоя композита. Мощность противофильтрационного экрана после уплотнения составляет в среднем 1 м. С целью увлажнения укатанного слоя и снижения пыления в рабочей зоне осуществляется полив поверхности слоя из шланга водой, подаваемой из Секции 2.

Техническое решение строительства противофильтрационного экрана из композитных материалов производится в соответствии с принципиальной схемой производства работ. Для гидротранспорта золошлаковой пульпы в Секцию 3 в грязной чаше Секции 2 сооружается насосная станция № 1 с песковыми насосами. Для подачи воды на орошение послойной укладки в Секции 2 (чистая чаша) сооружается насосная станция № 2 для забора и подачи воды на строительство карт в Секции 3. По завершении работ в первом слое сверху укладывается второй слой высотой 0.5 м по принятой технологии укладки композитной смеси (рис. 2).

Усовершенствованная технология строительства противофильтрационного экрана внедрена при реконструкции ТЭЦ-1. Она позволила ускорить процесс сооружения экрана с использованием гидромеханизации, по-

12




Рис. 2. Схема производства работ по строительству противофильтрационного экрана при реконструкции системы гидрозолоудаления.

Оградительные дамбы-1; секция 1 – в рекультивации - 2; секция 2 – в эксплуатации - 3; секция 3 –сооружение противофильтрационного экрана – 4; Карты укладки противофильтрационного экрана – 5; насосная станция и трубопровод подачи воды к месту работ-6; насосная станция с песковыми насосами и золошлакотрубопровод к месту работы-7; Золошлакотрубопровод на золоотвал от ТЭЦ-1 – 8; трубопровод осветленной воды на ТЭЦ-1 - 9


высить технологичность сооружения экрана из композитных материалов с заранее заданными свойствами; снизить расходы природных суглинков, создать комфортные условия в рабочей зоне сооружения экрана и даст возхможность снизить фильтрацию техногенных стоков в подземные воды, обеспечит повышение качества подземных и поверхностных вод и других компонентов природной среды.

2. Управление положительным водным балансом в системе гидрозолоудаления тепловой электростанции базируется на разработанной эколого-ориентированной технологии очистки техногенных стоков ТЭС с использованием очистных сооружений с цеолитовыми фильтрами (природными сорбентами, цеолитосодержащими туфами месторождений Забайкалья).

13

Применение цеолитов для очистки сточных вод рассматривалось в работах Брек Д., Ведерникова Л.Б., Мязина В.П., Павленко Ю.В., Рязанцева А.А., Хатьковой А.Н., Шестернева Д.М. и мн. др. Нами выполнены экспериментальные исследования по установлению эффективности кондиционирования техногенных вод системы гидрозолоудаления ТЭЦ-1 г. Чита. В результате установлено, что применение для этих целей цеолитов Забайкалья обеспечивает содержание токсичных компонентов существенно ниже ПДК.

Водный баланс составлен для года 50%-ной обеспеченности из учета работы ТЭЦ на полную мощность. Размер прудка осветленной воды для расчетов составляет 20 га. При расчете годовых объемов число часов принято - 8760 календарный год. Фильтрация через дамбы и основание дамб золоотвала частично перехватывается и возвращается в золоотвал. Фильтрация через ложе секций рассчитана исходя из водопроводимости суглинистого экрана толщиной 1 м. Для улавливания золы и пыли при сжигании твердого топлива в мокрых золоуловителях (скрубберах) используется вода оз. Кенон в количестве 420 м3/час. При использовании осветленной воды золоотвала в системе пылегазоподавления происходит образование карбонатных отложений на скрубберах, что приводит к выводу их из строя. В системе гидрозолоудаления (ГЗУ) используется оборотная (осветленная) вода в объеме 800 м3/час. При положительном балансе воды в золоотвале возникает необходимость в сбросе (продувке) 1.419 млн. м3/год. Балансы воды в системе ГЗУ рассчитаны на летний и зимний период (рис. 3а,б).

Инфильтрация загрязненных вод из ГЗО-2 в оз. Кенон оценивается в 550 м3/ч. Отсутствие технологии очистки техногенных стоков привело за 40 лет эксплуатации ТЭЦ-1 к переходу гидрокарбонатного состава воды оз. Кенон в другой классификационный тип - гидрокарбонатно-сульфатный, с преобладанием кальция или магния (табл. 2), в отдельные

14

а)



б)


Рис.3а, б. Балансы воды в системе ГЗУ на летний и зимний период


периоды – натрия, с повышенной концентрацией фтора. При допустимой норме для рыбохозяйственных целей 0,75 мг/л, они составляют 3-4 мг/л.
^

Результаты сокращенного анализа химического состава воды в оз. Кенон и технологической воды в ГЗО - 2

Таблица 2

^

Химические

элементы


ГЗО №2

«грязная» чаша, мг/л

ГЗО №2

«чистая» чаша,

мг/л

Озеро, возле «грязной» чаши, мг/л

Оз. Кенон (по данным Чит. ТЭЦ-1), мг/л

Фтор

16,8

14,4

2,0

3,9

Хлориды

70,5

75,0

76,56

37,4

Сульфаты

750

796

530,51

240,8

Нитраты

0,5

0,8

0,5

0,25

Нитриты

0,41

0,45

0,004

0,0063

Железо

1,62

25

0,2

0,114

Кальций

252,5

248,5

124,25

59,8

Магний

55,94

53,5

63,23

41,4

Натрий

65,0

61,0

90,0

55,6



Управление водным балансом на основе усовершенствованной технологии очистки стоков с использованием природных сорбентов-цеолитов

15

предусматривает использование до 70-80% осветленных вод для технических нужд ТЭЦ-1. Сброс излишков осветленной воды (ориентировочно – 1,6 млн.м3/год) после глубокой доочистки на основе применения местных цеолитсодержащих туфов по трубопроводу сбрасывается в реку Ингода. Для предотвращения ЧС рекомендовано производить это в период, когда расход воды в Ингоде обеспечивает (при смешении с техногенными водами) концентрацию вредных веществ в них не превышающую ПДК. Предложенная схема отличается от ранее известных в Сибири еще и тем, что она основана на использовании гравитационных и физико-химической механизмов очистки техногенных вод и обеспечивает работу очистных сооружений ГЗО круглогодично (рис. 4).



Рис. 4. Принципиальная схема технологии очистки вод ГЗО-2 Читинской ТЭЦ-1

1- «грязная» чаша, 2 – дамба между «грязной» и «промежуточной» чашей, 3 – «промежуточная» чаша, 4, 5, 6 - грунтовые камеры грубой и тонкой очистки и сорбционный цеолитовый фильтр (зимний период), 7 - подземные трубопроводы (зимний период), 8 – многоступенчатый зигзагообразный желоб (летний период), 9 – «чистая» чаша, 10 – насос, 11 – цеолитовые фильтры (летний период)

Технически это реализуется в условиях формирования и существова-

16

ния слоя сезонномерзлых пород верхней части фильтрующей дамбы. В результате грубая очистка воды осуществляется через непромерзающую ее часть. К ней последовательно примыкают грунтовые и сорбционная камеры и подземный трубопровод, установленные ниже границы сезонного промерзания пород. Это позволяет производить очистку сточных и оборотных вод при отрицательной температуре окружающей среды и ее транспортировку в «чистую» чашу. В летний период поступившая технологическая вода с ТЭЦ-1 в «грязную» чашу, проходит через тело фильтрующей дамбы и поступает в промежуточную чашу. По сточной канаве вода поступает на комплекс водоочистки сточных и оборотных вод в летний период, где проходят специальную биохимическую обработку селективными нетоксичными реагентами, например, синтезированными на основе хитина, подготовленными на станции приготовления и подачи реагентов. Сформированные хлопья из взвешенных частиц самотеком направляются на осаждение на многоступенчатый зигзагообразный желоб, что позволяет повысить эффективность очистки воды от взвешенных сфлокулированных частиц, удлиняя путь и время их осаждения. Накопившийся осадок из флоккул удаляется землеройной техникой, например, бульдозером. Осветленная вода поступает в «чистую» чашу, а затем в сорбционный цеолитовый фильтр, предназначенный для глубокой очистки воды от химических соединений. После сорбционного фильтра глубокой очистки воды, вода по отводному каналу поступает в природный водоток или при помощи насосной станции поступает по трубопроводу в оборот на теплоэлектростанцию. В зимний период водоочистная станция переходить на другой режим работы .

При понижении средней температуры воздуха в область отрицательных значений, происходит промораживание верхней части фильтрующей дамбы 2 и воды в накопителе 1 со сточной водой, в результате в дамбе образуется ледяной «замок» и верхняя часть дамбы перестает фильтровать

17

воду. В итоге вода фильтруется только в нижней части дамбы 2 сохраняющейся в талом состоянии в течение всего зимнего периода.

Профильтровавшаяся вода через дамбу поступает в грунтовые камеры грубой 3 и тонкой 4 очистки и сорбционный фильтр 5, установленные ниже подошвы сезонного промерзания грунтов дамбы и покрытые сверху теплоизолирующим экраном 6, например отходами ТЭЦ в виде шлама и золы, с целью предотвращения промерзания грунтовых и восстановительной сорбционной камер. После грунтовых камер 3 и 4 очищенная от крупно- и тонкодисперсных частиц вода поступает в сорбционную камеру 5, где происходит глубокая очистка воды от химических соединений. Затем очищенная вода по подземному трубопроводу 7, находящемуся на глубине больше, чем может быть расположена нижняя граница сезонного промерзания горных пород, минуя химиическую обработку селективными реагентами, поступает в отстойник чистой воды, откуда при помощи насосной станции поступает по трубопроводу в оборот на теплоэлектростанцию или по отводному каналу в природный водоток.

Предложенная технология позволяет решить проблему очистки сточных и оборотных вод в суровых климатических условиях Сибири с возможностью работы системы оборотного водоснабжения теплоэлектростанций – круглогодично.

При проектировании системы водоотведения, учтено распространение зон санитарной охраны Сибирского и Ингодинского водозаборов подземных вод. Контрольный створ назначен в 500 м от места выпуска сточных вод. В контрольном створе качество воды должно отвечать требованиям для водоемов высшей рыбо-хозяйственной категории.

Очистные сооружения блок фильтров с цеолитовой загрузкой приняты по типовому проекту ТП 902-3-51.86. Объем цеолитовой загрузки 270 м3. На очистных сооружениях предусмотрен контроль за степенью очистки. При снижении эффективности очистки по тяжелым металлам фильтру-

18

ющая загрузка заменяется. Продолжительность работы фильтрующей загрузки на очистных сооружениях, равная одному году.

Сброс положительного баланса воды (1,419 млн. м3/год) осуществляется по водоводу в летний период и составляет в течение 6 месяцев 324 м3/час. Расчет условий смешения и ПДС произведен с учетом среднего стока на период открытого русла в р. Ингода - 145м3/с. При этом, расход сточных вод не должен превышать 90 л/с. При очистке сбрасываемых вод отходы образуются в виде цеолитовой загрузки (отработанных сорбентов). Согласно паспорта кассетного цеолитового фильтра (патент У4179О555 АЗ) цеолитовая загрузка фильтров меняется через 30 дней работы очистньгх сооружений. В рабочем проекте объем цеолитов увеличен в 7,5 раз (в расчете на производительность) и принято, что замена цеолитовых фильтров будет производиться один раз в год при работе очистных сооружений в летнее время (6 месяцев). Объем фильтрующей загрузки 270м3. Регенерация цеолитовой загрузки на предприятии не предусматривается. После замены, отработанный цеолит складируется в золоотвал.

Контроль за управлением водным балансом рекомендуется осуществлять в результате совершенствования мониторинга подземных и поверхностных вод. Основной его задачей будет являться получение информации о качестве подземных вод системы гидрозолоудаления и качества вод фильтрационных потоков, выносящих вредные вещества. Нами рекомендован дополнительно к существующему внутреннему контуру, внешний контур для контроля качества поверхностных вод. Полученные данные позволят оперативно принимать решения при наличии форсмажерных обстоятельств, а также планомерно совершенствовать технологии, обеспечивающие экологическую безопасность территории.

Выводы

В диссертационной работе дано решение практической задачи, имеющей важное хозяйственное значение для проведения реконструкций

19

тепловых электростанций, построенных в 70-е годы прошлого столетия в Сибири, и после дующего эффективного их использования в энергетической системе России, за- ключающееся в снижении теплового и химического загрязнения поверхностных и подземных вод и способствующее повышению безопасности жизнедеятельности населения.

В процессе выполненных исследований получены следующие основные результаты.

1. Изучены особенности природно-климатических условий района исследований и выявлены основные факторы, влияющие на загрязнение поверхностной и подземной гидросферы, выполнен анализ современного состояния управления водным балансом гидрозолоудаления для обеспечения безопасности жизнедеятельности населения в зоне влияния природно-технической системы «ТЭЦ-1, г. Чита».

2. Обосновано эффективное и экономически целесообразное размещение инженерных объектов для реконструкции системы гидрозолоудаления, установлены закономерности изменения свойств местных строительных материалов для строительства противофильтрационного экрана с заранее заданными свойствами.

3. Усовершенствована технология кладки противофильтрационного экрана, на основе использования композитных материалов с заранее заданными параметрами строительных свойств и разработано техническое решение по снижению техногенного воздействия на поверхностные и подземные воды системы гидрозолоудаления ТЭС.

4. Выполнена оценка эффективности применения цеолитов Забайкалья для очистки (кондиционирования) техногенных стоков ТЭС и разработано техническое решение их использования в системе гидрозолоудаления, для обеспечения управления водным балансом системы ГЗУ. Эффективность очистки по основным загрязняющим веществам (ингредиентам): мышьяк – 91 - 93%, фтор - 92 - 96%, свинец – 86 – 90%, марганец – 95 –

20

100%. Высокая эффективность очистки и условия смешения в проточном водоеме позволяют сбрасывать очищенные техногенные стоки в р. Ингоду;

5. Выполнены расчеты эколого-экономической эффективности уп-

равления водным балансом системы гидрозолоудаления на основе применения усовершенствованных технологий.

6. Разработаны рекомендации по совершенствованию геомониторинга и определены основные направления исследований для разработки технических решений по оздоровления экологической обстановки в границах природно-техногенной системы «ТЭЦ-1, г. Чита»

7. Основополагающие положения усовершенствованных эколого – ориентированных технологий защищены патентом РФ и входят в "Перечень критических технологий РФ (Пр – 842 от 21.05.2006 г.)". Преимущество принятых технологий заключается высоким уровнем техногенной и экологической безопасности.

8. Основные результаты диссертационной работы нашли применение в проекте реконструкции системы гидрозолоудаления ТЭЦ-1 г. Чита, осуществляемой в настоящее время.

9. Предотвращенный эколого-экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды, вследствие внедрения усовершенствованных технологий при реконструкции системы гидрозолоудаления ТЭЦ-1 г. Чита, составил 3600 тыс. руб /год.

10. Настоящая диссертационная работа определила дальнейшее продолжение проведение исследований по двум основным направлениям:

^ Первое направление заключается в продолжении исследований по образованию и развитию природно-технической системы в условиях деградации криолитозоны в Забайкалье, с целью снижения техногенного воздействия ПТС на высокоурбанизированные (городские) территории;

^ Второе направление заключается в проведении исследований по регулированию содержания карбонатных соединений в оборотной системе

21

ГЗУ с использованием природных сорбентов – цеолитов Забайкалья. На основе проведенных исследований рекомендовать работу очистных сооружений в круглогодовом режиме и перевод существующей короткозамкнутой системы ГЗУ ТЭЦ- 1 (с положительным водным балансом) в замкнутую оборотную систему ГЗУ (с нулевым водным балансом).

Таким образом, основные задачи диссертационной работы решены. Конечная ее цель – управление водным балансом системы гидрозолоудаления тепловой электростанции с использованием усовершенствованных эколого-ориентированных технологий при реконструкции и последующей эксплуатации для защиты окружающей среды от загрязнения достигнута.

^ Результаты исследований представлены в следующих основных работах:

1. Лапкин Г.И. Геоэкологические проблемы реконструкции тепловых электростанций объединенной энергетической системы Сибири и пути их решения (на примере ТЭЦ – 1, г. Чита) // Д.М. Шестернев, Г.И. Лапкин / Вестник ЧитГУ, № 1(52), Чита, 2009. С. 157 – 160

2. Патент на изобретение № 2278220. Шестернев Д.М., Мязин В.П., Татауров С.Б., Лапкин Г.И. Система оборотного водоснабжения теплоэлектростанции/ Бюл. 17 М. : ФИПС. - 6 с.

3. Лапкин Г.И. Инженерно- геокриологические и гидрогеологические проблемы реконструкции ГЗО в г. Чите //Д.М. Шестернев, А.Е. Беляков, Г.И.Лапкин / Вестник Чит. ГУ, № 37, Чита, 2004, с. 254-258 4. Лапкин Г.И. Характеристика Чинейского ГОКа, как источника загрязнения атмосферы// Ю.М.Овешников, П.Б.Авдеев, Н.Б.Насоловец, Г.И Лапкин. /Сборник материалов научно – практической конференции «Охрана атмосферного воздуха; систем мониторинга и защиты», Изд – во Приволжского Дома знаний, Пенза, 1999. – С. 110 – 114

5. Лапкин Г.И. Прогнозирование в экологии на стадии проектирования// Ю.М.Овешников, Н.Б.Насоловец, Г.И Лапкин / Тезисы докладов международной конференции «Проблемы прогнозирования в современном мире». - Чита: ЧитГУ, 1999. – С. 14-15

6. Лапкин Г.И. Геоэкологические проблемы эксплуатации теплоэлектростанций Южной периферии криолитозоны Забайкалья// Д.М. Шестернев, С.Б.Татауров, С.Н.Бянкин, Г.И Лапкин /Сергеевские чтения. Выпуск 5. Молодежная сессия /Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (23 – 25 марта 2003) - М. : ГЕОС, 2003. – С. 430-434

22

7. Лапкин Г.И. Экологические проблемы и пути их решения при реконструкции гидротехнических сооружений ТЭЦ-1 в г. Чите// С.Б.Татауров , И.Н.Пешкова, Г.И Лапкин/ЗАБАЙКАЛЬЕ В ГЕОПОЛИТИКЕ РОССИИ. /Материалы международной конференции 2 – 5 сентября 2003 г (г. Чита) - Изд – во БНЦ СО РАН, Улан- Удэ, 2003. – С.156-158

8. Лапкин Г.И. Геоэкологические проблемы реконструкции гидротехнических сооружений в криолитозоне (На примере Читинской ТЭЦ-1)/ Д.М.Шестернев, С.Б.Татауров, Г.И Лапкин // Вестник МАНЭБ (Специальный выпуск) Т. 9, - № 6, Санкт-Питербург – Чита, 2004. – С. 145-150

9. Лапкин Г.И. Разработка эколого-геотехнологических мероприятий по размещению твердожидких отходов ТЭЦ в криолитозоне (на примере Читинской ТЭЦ-1)/ Сергеевские чтения. Инженерно - геологические проблемы утилизации и захоронения отходов. Выпуск 7 // Д.М.Шестернев, С.Б.Татауров, Ю.В.Бутько, Г.И Лапкин / Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (23 марта 2005 г.) - М. : ГЕОС, 2005. – С. 220-223

10. Лапкин Г.И. Экологические и технологические проблемы реконструкции тепловых электрических станций (ТЭС) Сибири и пути их решения (На примере ТЭЦ – 1, г. Чита)// Д.М.Шестернев, Г.И Лапкин / Материалы VII Международного симпозиума (21 – 23 ноября, г. Чита, Россия) «Проблемы инженерного мерзлотоведения». Молодежная секция. Якутск. Изд – во Института мерзлотоведения СО РАН, 2007. – С. 18 – 23

11. Лапкин Г.И. Инженерно - геокриологические проблемы и пути их решения при реконструкции тепловых электростанций (ТЭС) Южной периферии криолитозоны Сибири (на примере ТЭЦ -1, г. Чита)// Д.М. Шестернев, Г.И Лапкин / Сборник докладов Международной научно – практической конференции «Приграничное сотрудничество: Россия, Китай, Монголия» (22 -25 октября 2008 г.) Чита 2008. – С. 145 -148


23


Подписано в печать 19.02.2010 г. Формат 60×84 1/19

Усл. печ. л.1,4 Тираж 100 экз. Заказ № 28





Читинский государственный университет

672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30


РИК ЧитГУ

Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты