کاهش و کنترل آلودگی در نیروگاهها

[marjan17 4150]

کاهش و کنترل آلودگی در نیروگاهها

 

1- کنترل آلودگی هوا

مهمترین منبع ایجاد آلاینده های هوا از نظر کمی و کیفی در نیروگاههای حرارتی و چرخه ترکیبی فرایند احتراق سوخت می باشد. آلاینده های ناشی از احتراق سوخت که مهمترین آنها اکسید های نیتروژن، اکسیدهای گوگرد، منواکسید کربن و ذرات معلق می باشند از طریق دودکشهای نیروگاه به اتمسفر تخلیه می گردند. کنترل آلودگی هوا در نیروگاهها با چند رویکرد قابل بررسی می باشد. از طریق تغییر در فرایند و نحوه احتراق یا نوع سوخت مصرفی می توان میزان تولید و انتشار آلاینده ها به اتمسفر را کاهش داد. به عنوان مثال با استفاده از مشعلهای ویژه ای می توان میزان تولید اکسیدهای نیتروژن را کاهش داد. همچنین با تغییر سوخت از انواع سوختهای مایع و جامد به گاز طبیعی از تولید و انتشار اکسیدهای گوگرد جلوگیری به عمل خواهد آمد. کنترل آلاینده های هوا از طریق به کارگیری سیستمهای تصفیه دود و حذف آلاینده ها از دود خروجی و رساندن غلظت آنها به حداکثر غلظت مجاز نیز امکان پذیر است. در نهایت و با در نظر گرفتن رویکردهای مذکور ، برای کاهش اثرات آلودگی در محیط اطراف می توان با انتخاب مناسب ارتفاع و قطر دودکش نیروگاه باعث پخش هر چه بیشتر آلاینده ها در اتمسفر و کاهش غلظت آنها در ارتفاع تنفسی در محیط اطراف نیروگاه گردید. در حقیقت روش صحیح کنترل آلودگی هوا در نیروگاهها باید شامل هر سه رویکرد مورد اشاره و سیستمهای مرتبط با آنها باشد.

 

 

دود حاصل از احتراق سوختهای فسیلی در نیروگاهها از طریق دودکشهای بلند به صورت عمودی به اتمسفر تخلیه می گردد. ستون دود پس از خروج از دودکش در اثر نیروی جنبشی ناشی از سرعت خروج و تفاوت چگالی ناشی از تفاوت دما( دود معمولا گرمتر از هوای محیط است) مسافتی را به صورت عمودی صعود کرده و با کاهش اثر نیروهای مذکور در اثر نیروی ناشی از باد شکسته شده و در جهت حرکت باد به سمت پایین دست حرکت کرده و به تدریج با هوای محیط مخلوط شده و پخش می گردد. با حرکت دود به سمت فواصل دورتر از دودکش حجم هوای بیشتری قابلیت مخلوط شدن با دود و ترقیق آن را خواهد داشت. مهمترین عوامل موثر برپخش اتمسفری دود خروجی عبارتند از:

 

- مشخصات دودکش ( سرعت دود خروجی، ارتفاع دودکش، قطر خروجی دودکش)

- سرعت و جهت باد

- شرایط پایداری جوی

- دمای هوای محیط و دمای دود خروجی

- نرخ جرمی انتشار آلاینده از دودکش

با افزایش ارتفاع موثر دودکش که عبارتست از مجموع ارتفاع فیزیکی دودکش و ارتفاع صعود دود از دودکش ترقیق بیشتری صورت گرفته و معمولا غلظت آلودگی در هنگام رسیدن دود به سطح زمین کاهش می یابد.

 

[marjan17 4150]

2- انتخاب ارتفاع مناسب دودکش از دیدگاه زیست محیطی

 

در نیروگاهها برای حداکثرکاهش اثرات ناشی از بروز غلظتهای زیاد آلاینده ها در محیط اطراف علاوه بر روشهای کنترل آلاینده های هوا پیش از تخلیه به محیط، باید از دودکشهایی با ارتفاع مناسب برای تخلیه دود به محیط استفاده شود. حداقل ارتفاع دودکش از دیدگاه آلودگی هوا باید به اندازه ای باشد که ترقیق کافی آلاینده ها پیش از رسیدن دود به سطح تنفسی انجام و غلظت آنها در سطح تنفسی در مناطق اطراف میانگین استاندارد هوای آزاد را نقض ننماید. باید در نظر داشت که کاهش اثر آلاینده ها در سطح تنفسی از طریق انتخاب ارتفاع مناسب دودکش باید پس از اعمال سایر اقدامات برای کاهش غلظت و نرخ جرمی آلاینده ها از دود نیروگاه و به عنوان آخرین اقدام کاهش دهنده اثرات نامطلوب در نظر گرفته شود. برای حصول این منظور در نیروگاهها از دودکشهایی با عنوان دودکشهای بلند

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[1] استفاده می شود.

 

دودکشهای بلند معمولا دودکشهایی هستند که در نیروگاههای سوخت فسیلی مورد استفاده قرار گرفته، دارای سرعت و نیروی شناوری زیاد، صعود زیاد ستون دود خروجی، توان کوره بیش از 100 مگاوات، ارتفاعی بیش از 5/2 برابر بلند ترین سازه یا ارتفاعات مجاور، نرخ حرارت خروجی بیش ازBtu/s19000 و سرعت دود خروجی بیش از 5/1 برابرمیانگین حداکثر سرعت باد در منطقه می باشند. بر اساس اطلاعات مورد اشاره به عنوان برآورد اولیه می توان حداقل ارتفاع وقطر دودکش هر نیروگاه را با در نظر گرفتن شرایط محیط اطراف و میزان سوخت و دبی دود خروجی محاسبه کرد.

 

برای دقت بیشتر در محاسبات بهتر است با مطالعه شرایط هواشناسی منطقه و جمع آوری اطلاعات کافی، معادلات پخش دود را برای انواع اوضاع محیطی و به خصوص سرعت و جهت های محتمل باد با انتخاب کمترین ارتفاع قابل قبول دودکش بر اساس موارد فنی و شروط ذکر شده برای دودکشهای بلند حل کرد و در صورت پیش بینی تجاوز از استانداردهای محیطی محاسبات را برای ارتفاع بلندتری تکرار نمود. این محاسبات تکرار می شود و کوتاه ترین ارتفاع دودکش که در آن تحت هیچ شرایطی استاندارد غلظت محیطی در اثر پخش دود نیروگاه نقض نخواهد شد، ارتفاع مناسب دودکش نیروگاه خواهد بود. برای سهولت کار محاسبات می توان از مدلهای شبیه سازی انتشار دود کمک گرفت.

 

[marjan17 4150]

3- کنترل اکسیدهای نیتروژن و گوگرد

 

سیستمهای مربوط به کنترل آلودگی اکسیدهای گوگرد در نیروگاهها تحت عنوان واحدهای گوگردزدایی از دود خروجی شناخته شده و شامل روشهای متعدد ازجمله زدایش خشک، تر و قلیایی می باشند.

 

- گوگرد زدایی از دود خروجی با روش تر

 

سیستمهای تر معمولا بر پایه بکارگیری آهک یا سنگ آهک ارزان قیمت به شکل دوغاب برای حذف گوگرد استوار هستند. این دوغاب با روشهای مختلفی با دود تماس داده شده و گوگرد را جذب می کند. اساس این روش در سال 1930 در انگلستان توسعه یافت. در انواع مدرن و امروزی آن دود با دوغاب حاوی CaO و CaCO3 شسته شده و نمکهای سولفیت کلسیم و سولفات کلسیم (گچ) حاصل میِشوند.

 

در یک روش دوغاب از طریق برجهای پاششی که پس از مرحله جداسازی ذرات قرار گرفته اند به جریان دود اضافه شده و دوغاب آهکی در پایین برج جمع آوری و بازگردش می شود. روش تر دارای راندمان جداسازی بالا، قابلیت اطمینان و مصرف انرژی نسبتا پایین می باشد. همچنین این سیستم دارای قابلیت جداسازی ذراتی را که در قسمت کنترل ذرات حذف نشده اند داراست. مهمترین نقطه ضعف این روش گرفتگی نازلها و مجاری انتقال دوغاب در برج پاششی و تولید حجم زیادی از ترکیبات گچی به عنوان محصول جانبی می باشد که معمولا دارای کیفیت مناسب برای استفاده نبوده و مشکلاتی را برای مدیریت دفع آنها به سیستم تحمیل می کند. عیب دیگر این روش نیاز به حرارت دادن مجدد دود و افت فشار زیاد آن می باشد.

 

- گوگرد زدایی از دود خروجیبا روش خشک

 

همانند روش تر در این روش نیز از دوغاب آهکی برای جداسازی گوگرد به شکل سولفیت و سولفاتاستفاده می شود. اما در اینجا دوغاب به وسیله یک اتمایزر سانتریفوژ اتمایز شده و به جریان دود اضافه می شود.مهمترین مزایای این روش ماهیت خشک زائدات تولیدی که باعث کاهش هزینه های حمل و دفع آنها شده و سادگی سیستمهای مکانیکی مرتبط با آن می باشد. راندمان جداسازی گوگرد در این روش از روش تر کمتر است.

 

- روش گوگرد زدایی از دود خروجی با زدایش قلیایی

محلولهای شفاف حاوی سدیم( در شکل سود) و آمونیاک برای جدا سازی گوگرد از دود بسیار مناسب هستند. مهمترین مزیت این روش نسبت به روش تر اجتناب از گرفتگی نازلها و مجاری در سیستم می باشد. حذف گوگرد با استفاده از محلول آمونیاکی منجر به تولید محصول قابل فروش سولفات آمونیم نیز می گردد که بخشی از هزینه های طرح را جبران خواهد نمود. اما مهمترین عیب بکارگیری محلول آمونیم، تولید فیومها ی گازی مشکل ساز می باشد.

 

منبع تشکیل اکسیدهای نیتروژن موجود در دود خروجی، نیتروژن موجود در سوخت یا نیتروژن ورودی به همراه هوای احتراق می باشد. واکنشهای موجود در محفظه احتراق بویلر بیشتر منجر به تشکیل منواکسید نیتروژن (NO) می گردند. تشکیل دی اکسید نیتروژن از اکسیداسیون منواکسید فرایند نسبتا کندی است که تنها در دماهای پایینتر رخ می دهد. بر این اساس بیش از 95% اکسیدهای نیتروژن متشکله در نیروگاهها را NO تشکیل می دهد. در نقطه خروجی دودکش ترکیب نسبت اکسیدهای نیتروژن در دود تغییری نمی کند و تبدیل منواکسید به دی اکسید بعدا در اتمسفر سرد به وقوع خواهد پیوست. بر اساس معادلات تعادل شیمیایی به اثبات رسیده است که در محیط احتراق با افزایش دما و افزایش غلظت اکسیژن میزان تولید اکسیدهای نیتروژن افزایش می یابد. برای کاهش میزان اکسیدهای نیتروژن در دود خروجی، دو رویکرد اساسی وجود دارد : اول کنترل این اکسیدها از طریق کاهش تشکیل آنها در حین فرایند احتراق و دوم کنترل غلظت این اکسیدها در دود خروجی پیش از تخلیه به محیط از طریق فرایندهای تصفیه. مهمترین روشهای مبتنی بر کنترل احتراق عبارتند از بازگردش دود به محفظه احتراق، احتراق دو مرحله ای سوخت، استفاده از مشعلهای مخصوص کاهش اکسیدهای نیتروژن در محفظه احتراق و تزریق آب و بخار به منطقه احتراق. در روش بازگردش دود، دود حاصل از احتراق پس از عبور از اکونومایزر و در دمای تقریبیCº 400 – 300 به کوره بازگشت داده می شود و باعث افت دما در مرکز شعله و به تبع آن کاهش میزان تولید NOx خواهد شد. بر این اساس با بازگردش حدود 25-20 درصد گازهای حاصل از احتراق به همراه هوا به درون کوره می توان غلظت اکسیدهای نیتروژن رادر حدود 50-40 درصد کاهش داد.

 

در روش احتراق دو مرحله ای در مرحله نخست در حدود 95-80 درصد میزان سوخت تئوری مورد نیاز احتراق به کوره تزریق می شود. بنابراین احتراق ناقص سوخت در منطقه اول رخ می دهد و باعث کاهش میزان تشکیل اکسیدهای نیتروژن می گردد ترکیبات احتراق ناقص، سپس در منطقه بعدی با هوای خالص محترق شده و بر اثر کاهش دمای گازها طی انتقال به مرحله دوم مجددا میزان تشکیل گازهای NOx کاهش خواهد یافت.

 

با استفاده از مشعلهای مخصوص در احتراق دو مرحله ای با افزایش طول شعله در محفظه احتراق میزان تشکیل NOx کاهش می یابد. تزریق آب و بخار به محفظه احتراق نیز باعث کاهش تشکیل NOx خواهد گردید. تزریق آب یا بخار به میزان 10 -5 درصد کل هوای احتراق باعث کاهش دمای کوره و به تبع آن کاهش تشکیل NOx می گردد. روشهای دیگری نظیر کاهش دمای پیش گرم کردن هوای ورودی و کاهش میزان هوای اضافی کوره برای کاهش تشکیل NOx قابل استفاده است.

 

[marjan17 4150]

3- کنترل آلودگی آب

در یک نیروگاه حرارتی یا چرخه ترکیبی آلاینده های مختلفی از طریق پسابهای تولیدی در نیروگاه ممکن است به محیط زیست تخلیه گردیده و باعث آلودگی محیطهای آبی گردند. همانند روشهای کنترل آلودگی هوا در مورد آلاینده های پسابها نیز به کارگیری روشها و سیستمهای شامل کنترل و کاهش مصرف آب و تولید پساب در منبع تولید و کاهش غلظت آلاینده ها در پساب تولید شده از طریق به کارگیری روشهای مهندسی و تغییر مواد و فرایندها و به کارگیری سیستمهای مناسب تصفیه پسابها و کاهش غلظت آلاینده ها تا حد استاندارد و در نهایت انتخاب روش مناسب تخلیه پساب به محیط آبی به منظور حد اقل کردن اثرات در محیط آبی بهتر است به طور یکپارچه مد نظر قرار گیرند.

 

3-1- انواع پسابهای تولیدی در نیروگاههای حرارتی

 

به طور کلی در یک نیروگاه حرارتی بخار یا چرخه ترکیبی انواع پسابهای زیر ممکن است تولید گردند:

1-آب های خنک کننده که ممکن است عامل آلودگی حرارتی یا برخی مواد شیمیایی و کلر در آبهای طبیعی گردند.

2-پسابها ی ناشی از واحد تصفیه آب و واحد زلال سازی آب کندانسور: ( حذف کدورت و مواد معلق, حذف سختی, بی یون کردن آب , …)

3-پسابهای آلوده به مواد نفتی و سوختی

4-پسابهای ناشی از شستشوی سطوح خارجی (سمت گاز ) , لوله های بویلر, پیش گرمکنها سوپر هیتر ها , اکونومایزر و کوره

5-پسابهـای نـاشـی از شستـشوی شـیمـیایی ( اسـید شـویی یا قلـیاشویی) لوله‌های بویلر, سوپر هیترها, اکونومایزر, ….

6-پسابهای ناشی از سیستم هیدرولیکی انتقال خاکستر در نیروگاه های با سوخت جامد یا زغال سنگ

7-پسابها یانسانی

8- پسابهای شستشوی واحدها و روانابسطحی ناشی از آب باران

9- پسابها و پسماندهای ناشی از سیستم تصفیه و گوگردزدایی دود خروجی در صورت وجود سیستم تصفیه دود

 

3-1- آلودگی حرارتی آب

 

آبهای خنک کننده در نیروگاههای حرارتی حاوی انرژی زیادی است که به همراه آنها به آبهای پذیرنده تخلیه می گردد. در سیستمهای خنک کننده،آب عبوری از چگالنده ها پس از خروج از آن ها معمولاً 10 ـ8 درجه سانتیگراد گرمتر از لحظه ورود می باشد . این آب حرارت اضافی را یا در برجهای خنک کننده تر یا خشک به اتمسفر دفع می نماید و یا اینکه در مواردی که آب از دریا یا دریاچه یا رودخانه های بزرگ تامین می شود و فقط یکبار از چگالنده عبور می کند حرارت اضافی را به همراه خود به محیط آبی تخلیه می نماید . در صورت استفاده از سیستمهای یکبارگذر در نیروگاههای واقع در سواحل دریا و رودخانه های بزرگ، حجم قابل توجهی از آب که از محیط آبی برداشت می شود با افزایش 8 تا 10 درجه سانتیگراد دوباره به محیط آبی تخلیه می شود. این آب باعث ایجاد آلودگی حرارتی در محیط آبی گردیده و همچنین حاوی انواع مواد شیمیایی بازدارنده خوردگی و ضدعفونی کننده می باشد که پیش از ورود به سیستم خنک کننده به آن افزوده شده است.

 

3-2- پسابها ی ناشی از واحد تصفیه آب و واحد زلال سازی آب چگالنده ها

 

واحدهای تصفیه آب نیروگاهها جز در موارد معدود عمدتاً حاوی واحدهای پیش تصفیه و ته نشینی (کلاریفایرها), *****های شنی, رزینهای تبادل یونی کاتونی و آنیونی و بستر مخلوط و در برخی موارد واحدهایی نظیر اسمز معکوس می باشند. در مرحله حذف ذرات معلق و کدورت درکلاریفایرها معمولاً موادی نظیر آهک، کلرید آهن، ( FeCl3 )، سولفات آهن یا سولفات آلومینیوم (Al2(SO4)3) و کمک منعقد کننده های پلیمری به آب اضافه می گردد. بنابراین می توان انتظار داشت که زایدات حاصل از آبگیری این لجنها و رسوبها حاوی چه نوع موادی باشند.

 

همچنین در موارد کاربـرد سـولفـات آلومینـیوم نیـز مـمکن است همزمان از آهک و کمک منعقد کننده های پلیمری استفاده گردد که با توجه به جمیع جهات ترکیبات کلسیم، منیزیم و آهن, مواد آلی, کربنات های کلسیم, هیدروکسیدمنیزیم, TSS, pH قلیایی معمولاً در این نوع زایدات وجود دارد. عنصرAl در صورت استفاده از‌‌‌‌‌‌‌ آلوم ( سولفات آلومینیوم) به مقدار بیشتری در لجن و زایدات نهایی وجود خواهد داشت.

 

[marjan17 4150]

3-3- پسابهای آلوده به ترکیبات نفتی

 

انواع ترکیبات نفتی( نفت کوره، انواع روغنها، نفت گازو انواع ترکیبات حاوی هیدروکربنها) ازجمله آلاینده هایی هستند که دارای پیامدهای شدید بر کیفیت منابع آب می باشند. میزان حلالیت این ترکیبات بستگی به دمای جوش آنها داشته و ترکیباتی نظیر نفت کوره که دارای نقطه جوش بالایی هستند به مقدار بسیار کم در آب حل می شوند و در صورت تخلیه به محیط آبی بدون حل شدن باعث ایجاد لایه باریکی در سطح آب و جلوگیری از ورود اکسیژن به آن خواهد گردید. علاوه بر این سمیت این ترکیبات نیز باعث بروز صدماتی بر موجودات آبزی خواهد گردید. منابع اصلی ورود ترکیبات نفتی به پساب در نیروگاهها عبارتند از : محوطه های مخازن ذخیره سوخت و تجهیزات مربوطه، تجهیزات الکتریکی به خصوص مبدلها، خدمات پشتیبانی و جانبی مانند خط آهن انتقال سوخت، بخشهای تعمیرات و سالنها و محوطه های کمپرسورها.

 

3-4-پسابهای ناشی از شستشوی سطوح خارجی ( سمت گاز ) لوله های بویلر، پیش گرمکنها , اکونومایزر, سوپرهیتر و کوره

 

سطوح خارجی لوله های بویلر, سوپرهیتر, اکونومایزر و سطوح انتقال حرارت در پیش گرمکنهای هوا و محفظه احتراق کوره که عمل احتراق در آن انجام شده و یا مستقیماً با دود و گاز حاصل از عمل احتراق در تماس می باشند بدلیل چسبیدن و رسوب کردن برخی از مواد روی این سطوح بطور متناوب باید از این ذرات و رسوبات پاکسازی گردد تا عمل انتقال حرارت به نحو مناسب انجام شود و خوردگی لوله ها و سطوح به حداقل برسد. عمل پاکسازی معمولاً بوسیله شستشو با جریان آب پرفشار انجام می گیرد. اگرچه ممکن است در برخی موارد که رسوبات و ذرات خاصیت اسیدی شدید داشته باشند اندکی مواد قلیایی نیز به آب افزوده گردد. پساب حاصل از این عمل حاوی انواع ذرات معلق و آلاینده های مختلف از جمله عناصر سنگین , آهن , مواد آلی هیدروکربنی و .. می باشد. این پساب معمولاً بوسیله آهک یا سود و در برخی موارد اضافه کردن کمک منعقدکننده ها تصفیه و خنثی سازی شده و عناصر سنگین آن ته نشین می گردد. بنابراین نتیجه عمل خنثی سازی و ته نشینی تولید لجن آبدار حاوی انواع آلاینده های موجود در پساب است که در حال حاضر در نیروگاههای کشور یا مستقیماً دفع می گردد و یا در برخی نیروگاهها که دارای تجهیزات پیشرفته تری هستند بوسیله ***** های فشاری یا *****های خلأ و یا استخرهای تبخیری آبگیری می گردد. نتیجه عمل فوق تولید زایدات جامد خشک و کم آب است که باید دفع گردد و معمولاً حاوی مقادیر قابل توجهی از آلاینده های موجود در پساب بخصوص انواع عناصر سنگین می باشد.

 

3-5- پسابهای ناشی از شستشوی شیمیایی (اسیدشویی‌یاقلیاشویی)لوله‌‌های بویلر, سوپرهیترها و سایر تجهیزات ( سمت آب یا بخار)

 

در دوره بهره برداری از نیروگاه انواع رسوبات و محصولات خوردگی لوله ها در درون لوله های بویلر و کندانسورها و مبدلها و سوپرهیتر تشکیل شده و رسوب می‌نمایند. این فرایند هم باعث کاهش انتقال حرارت و افت راندمان واحد شده و هم باعث توزیع غیر یکنواخت حرارت بر سطوح لوله ها گردیده و همچنین ممکن است باعث ایجاد انواع دیگر خوردگی گردیده و کاهش عمر لوله های بویلر و مبدلها و کندانسور و سوراخ شدن و ترکیدگی لوله و افت تولید یا توقف تولید الکتریسیته را موجب گردد. برای کاهش صدمات مذکور رسوبات و محصولات خوردگی درون لوله ها ( سمت آب یا بخار ) بصورت دوره ای بوسیله شستشوهای شیمیایی محلولهای اسیدی یا قلیایی پاکسازی و رسوب زدایی می گردد. ترکیب پساب حاصل بستگی به عواملی نظیر کیفیت آب خام نیروگاه, جنس لوله ها, نوع آب شستشو و محلول مورد استفاده دارد.

 

اما بطور کلی این نوع پسابها حاوی مقادیر قابل توجهی آهنو مقادیر متفاوتی از عناصری از قبیل مس , روی ،کرم, کلسیم و منیزیم خواهد بود. همچنین به دلیل کاربرد احتمالی انواع مواد بازدارنده خوردگی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[4]این پساب ممکن است حاوی مقادیر قابل توجهی از مواد آلی نیز باشد. همچنین pH این نوع پساب نیز ممکن است کاملاً اسیدی یا قلیایی باشد. البته فرایند شستشو دارای مراحل مختلفی است و ممکن است از شستشو با آب شروع و در مراحل بعدی انواع اسیدهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

 

اسیدهای مورد استفاده عمدتاً اسید کلریدریک و اسید سیتریک , اسید فتالیک و اسید سولفوریک و مواد قلیایی مورد استفاده ممکن است سود, هیدروکسید آمونیم, هیدرازین و نیتریت سدیم باشند. پسـاب حاصل از این شستشو نیز عمدتاً بوسیله روشهای افزودن آهک یا سـود و تغییر pH خنثی سازی و عناصر سنگین آن ته نشین گردیده و تصفیه می گردد. لجن حاصل از این روش تصفیه حاوی انواع عناصر سنگین و برخی مواد آلی بوده و از جمله زایدات نیمه جامد نیروگاههای حرارتی , بخارو چرخه ترکیبی می باشد. در صورت وجود تجهیزات آبگیری لجن از جمله *****های فشاری یا خلاء و یا استخرهای تبخیری , لجنهای حاصل از تصفیه این پساب آبگیری گردیده و مقداری زایدات جامد کم آب تولید می گردد که حاوی انواع عناصر سنگین موجود در پساب مورد اشاره می باشد.

[marjan17 4150]

3-6- پسابهای ناشی از سیستم هیدرولیکی انتقال خاکستر در نیروگاههای با سوخت جامد یا زغال سنگ

 

خاکستر و غبار حاصل از احتراق سوخت های جامد در نیروگاهها ی حرارتی بخار معمولاً بوسیله سیستمهای هیدرولیکی انتقال پیدا کرده و دفع می گردد. در بازگردش آب مورد استفاده در سیستم انتقال خاکستر بخشی از آب به صورت فاضلاب تخلیه شده و جایگزین می گردد. کیفیت این نوع پساب بستگی کاملی به ترکیب شیمیایی خاکستر, سیستم جداسازی خاکستر و وجود یا عدم وجود سیستم تصفیه دود دارد.

 

3-7پسابهای انسانی

 

در انواع نیروگاهها پساب بهداشتی حاصل از زندگی افراد شاغل در نیروگاه تولید می گردد. و در بسیاری از نیروگاههای کشور این پساب با استفاده از سپتیک تانکها دفع می گردد. در برخی از نیروگاههای کشور از جمله نیروگاه بندر عباس , بیستون در کرمانشاه, نیروگاه غرب در همدان,نیروگاه رامین در اهواز, نیروگاه چرخه ترکیبی گیلان و نیروگاه شهید رجایی در نزدیکی قزوین , سیستمهای جمع آوری و تصفیه پساب انسانی تعبیه شده و وجود دارد. این سیستمها همگی روشهای تصفیه هوازی و اغلب فرایند لجن فعال می‌باشد کیفیت این پسابها و لجن حاصله اگرچه تا حدی به شرایط اقلیمی, نحوه تصفیه و جمع آوری فاضلاب بستگی دارد , اما شناخته شده و تقریباً معین می باشد.

 

4-تصفیه پسابهای نیروگاهی

 

تصفیه پسابها در صنایع با روشهای مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی امکان پذیر است. در نیروگاهها روشهای مورد استفاده برای تصفیه پسابها با توجه به نوع آلاینده های موجود در پساب و ویژگیهای منبع تولید آن ممکن است از روشهای متفاوتی به صورت مجزا یا به هم پیوسته برای تصفیه استفاده شود.

 

بر اساس تجربیات بدست آمده و در اکثر نیروگاهها یک واحد متمرکز برای تصفیه پسابها تاسیس می شود. کلیه پسابهای نیروگاه غیر از پسابهای سوختی و روغنی معمولا به صورت مرکب جمع آوری شده و با هم مورد تصفیه قرار می گیرند. واحد تصفیه معمولا حاوی مخزن یکنواخت سازی اولیه در ابتدای تصفیه خانه برای جمع آوری و یکنواخت سازی پسابها می باشد. پسابهای آلوده به روغن و مواد سوختی به طور جداگانه جمع آوری و ابتدا در یک سیستم جداسازی روغن و سوخت که معمولا براساس اختلاف چگالی آب و روغن طراحی می شود از وجود چربی و سوخت پاک شده و آب حاصل یا با پساب تصفیه شده خروجی از تصفیه خانه مخلوط شده و سپس به محیط تخلیه می شود و یا پس از جداسازی سوخت با آب ورودی به تصفیه خانه مخلوط می گردد.

 

واحد تصفیه معمولا شامل یک فرایند اولیه انعقاد ولخته سازی، خنثی سازی pH ، مخزن ته نشینی و ترسیب فلزات سنگین، واحد تغلیظ ثقلی لجن ته نشین شده و آبگیری از لجنهای تغلیظ شده بوسیله انواع روشهایی نظیر *****های فشاری، *****های خلاء یا سیستمهای سانتریفوژ می باشد. پساب تصفیه شده نهایی از نظر pHکنترل شده و در صورت نیاز مجددا خنثی گردیده و به محیط تخلیه می شود. در برخی واحدها نیز در قسمت ابتدایی و یکنواخت سازی عمل هوادهی به پساب انجام می شود تا بخشی از آلاینده های فرار احتمالی و همچنین قسمتی از آلودگی مواد آلی کاهش یابند. پساب انسانی نیروگاهها با توجه به بار آلودگی آن معمولا با روشهای هوازی مانند لجن فعال تصفیه شده و پس از ضدعفونی به محیط تخلیه می گردد.

 

5-مواد زائد

 

از دیدگاه منبع تولید، مهمترین زایدات جامد و نیمه جامد نیروگاهها را می‌توان به چهار دسته تقسیم کرد:

 

- زایدات مرتبط با احتراق سوخت عبارتند از : خاکستر و زایدات ته نشین شده در کف بویلر و محفظه احتراق و یا پیش گرمکنهای هوا و سطوح خارجی اکونومایزر و در صورت وجود سیستمهای تصفیه دود و غبار : ذرات جمع آوری شده در *****های الکترواستاتیک ، لـجــنـهـای نـاشــی از سـیـسـتـم تـصـفـیـه گــوگــرد دود خــروجــی از دودکـــــش. همچنین لجنهای ناشی از ته نشینی عناصر سنگین و تصفیه پسابهای شستشوهای سطوح خارجی لوله های بویلر ، پیش گرمکنهای هوا و تمیز کاری بویلرو جامدات ناشی از آبگیری این لجنها. اینگونه زایدات جامد یا نیمه جامد معمولاً حاوی Fe ، Na ، K ، Al ، Ti و عناصر سنگین نظیر V ، Ni ، Zn ، Cr ، Hg ، As ، Pb ، Se ، Sn ، Cd و سایر عناصر سنگین بسته به نوع سوخت می باشند .

 

- زایدات ناشی از سیستم گردش و تصفیه آب عبارتند از : لجنها و رسوبات کلاریفایرهای واحد تصفیه آب ، رزینهای تبادل یونی مستعمل ، لجنهای ناشی از تصفیه و پسابهای شستشوهای شیمیایی سطوح داخلی لوله های بویلر ، اکونومایرر ، سوپرهیترها ، چگالنده ها و جامدات خشک ناشی از آبگیری این رسوبات و لجنها . لجنها و رسوبات کلاریفایرها معمولاً حاوی مواد آهکی ، Ca ، Fe ، Mg و گاهی Al و مقادیر کمی از انواع کمک منعقد کننده ها می باشند . لجنهای ناشی از تصفیه پسابهای شستشو های سطوح داخلی لوله ها و جامدات ناشی از آبگیری آنها معمولاً حاوی Cu ، Ni ، Cr، Ca ، Mg و برخی عناصر دیگر و مواد ممانعت‌کننده خوردگی می باشند .

 

از نظر کمی مقدار رسوبات و لجنهای ناشی از کلاریفایرها و سیستم تصفیه آب بیش از سایر زایدات در نیروگاهها تولید می گردد . حجم زایدات مرتبط با سوخت و احتراق و انواع خاکسترها و زایدات کوره و حتی زایدات کلاریفایرها به عوامل متعدد عملیاتی و بهره برداری ، کیفیت و نوع سوخت، کیفیت آب خام ، مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده مورد استفاده ، حلالها و اسید و سود و مواد ممانعت کننده خوردگی در مواد و شستشوهای بویلر و سایر اجزا و عوامل زیاد دیگر بستگی دارد.

 

[marjan17 4150]

5-1- کاربرد مجدد مواد زائد

 

مهمترین زایدات جامد یا نیمه جامد ناشی از نیروگاه‌ها عبارتند از:

 

1 – زایدات ناشی از واحد تصفیه آب (رسوبات کلاریفایرها)

 

2 – رزینهای مستعمل تعویض شده

 

3 – لجنهای ناشی از تصفیه پسابهای شستشوهای شیمیایی سمت آب و آتش بویلر و شستشوهای پیش گرمکنهای هوا

 

4 – زایدات و ترکیبات روغنی بدست آمده از واحدهای مختلف در جداکننده‌های آب و روغن

 

5 – مواد زاید و خاکستر کوره

6 – انواع زایدات متفرقه نظیر قراضه‌های آهن و فلزات دیگر، سیم و کابلهای مسی

7 – لجنهای تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی

از میان دسته‌های زایدات فوق بیشترین قابلیت احتمال کاربرد مجدد یا بازیافت در مورد زایدات گروه 4، 5، 6 و 7 و در درجه بعدی گروه‌های 3و1 وجود دارد.

انواع رزینهای مستعمل در صورتیکه قابلیت تبادل یونی و خصوصیت فیزیکی خود را کاملاً از دست داده باشند باید به عنوان زایدات خطرناک به صورت مناسب نگهداری و دفن گردند.

- بطور کلی در مورد رسوبات کلاریفایرها با توجه به نوع ماده شیمیایی افزودنی در کلاریفایر، انواع آلاینده‌های احتمالی درون این زایدات مشخص می‌شود، در صورتیکه از ترکیبات آلومینیوم یا سایر مواد سمی در هنگام انعقاد و ته نشینی استفاده نشده باشد، رسوبات کلاریفایرها را پس از آبگیری ممکن است در اصلاح خاکهای اسیدی یا استفاده به عنوان مواد زیرسازی به همراه سایر مواد لازم در جاده‌سازی، بکارگیری در ساخت مکانهای دفن ضایعات در ترکیب با انواع خاکهای رسی به عنوان آستریا پوششهای نهایی یا استفاده از آنها در دیواره‌های دوغابی برای محصورسازی مکانها و سایتهای آلوده به انواع مواد خطرناک، بکار گرفت.

- رزینهای تبادل یونی مستعمل را که از واحد تصفیه و بی یون سازی آب خام نیروگاه یا واحد زلال سازی آب کندانس، حاصل شده‌اند در صورتیکه هنوز توان انجام فرآیند تبادل یونی را داشته باشند ممکن است بتوان در واحد تصفیه پساب نیروگاه به منظور بی یون سازی و تصفیه پسابهای خاص بکار گرفت اما به طور کلی کاربرد خاص دیگری برای آنها وجود نداشته و در نهایت باید به صورت مناسب در مکانهای دفن زایدات خطرناک، دفن گردند. با توجه به میزان حجمی اندک این دسته از زایدات می‌توان آنها را به طور مناسب درانبار مخصوص نگهداری نمود تا زمان مقرر که طبق روش استاندارد دفع گردند.

 

- لجنهای ناشی از تصفیه پسابهای سمی و صنعتی شستشوی پیش گرمکنهای هوا، لوله‌های بویلر و محفظه احتراق عموماً حاوی انواع فلزات سنگین می‌باشند. بسته به نوع پساب تصفیه شده انواع فلزات احتمالی موجود در لجنها متفاوت خواهند بود. پسابهای ناشی از شستشوی سطوح فلزی در تماس با دود، حاوی مقادیر قابل توجهی از کربن و فلزات موجود در سوخت از جمله وانادیم، نیکل و روی می‌باشند اما پسابهای ناشی از سطوح داخلی لوله‌ها بیشتر حاوی ترکیبات موجود در آب و فلزات موجود در آلیاژ لوله‌های بویلر از جمله مس خواهد بود. لجنهای حاوی فلزات وانادیم و نیکل بسته به میزان و درصد این فلزات و سایر ترکیبات موجود در لجنها، پس از آبگیری ممکن است قابل استفاده برای بازیافت فلزات با ارزش نظیر وانادیم باشند. اگر چه این عمل بسته به نوع تصفیه پساب اولیه و مواد شیمیایی مورد استفاده برای ته نشینی فلزات سنگین از پساب بوده و با توجه به روند روز افزون استفاده از گاز به جای سوختهای مایع در نیروگاه های کشور، حجم کل زایدات این بخش به نحوی روی به کاهش است که به نظر نمی‌رسد مبحث بازیافت وانادیم از آنها برای وزارت نیرو دارای توجیه باشد اما به هر حال این پتانسیل تا حدی ممکن است برای این دسته از زایدات وجود داشته باشد. در نهایت این لجنها پس از آبگیری و یا پس از جامد سازی و تثبیت فلزات سنگین درون آنها، باید به عنوان زایدات خطرناک درمکانهای دفن مناسب با روش استاندارد دفن گردند.

 

- زایدات روغنی بدست آمده از جداکننده‌های آب و روغن و همچنین سایر زایدات روغنی تولید شده در نیروگاه کاملاً‌ قابل بکارگیری به عنوان سوخت بوده و می‌توان آنها را مجدداً به مخازن سوخت مایع نیروگاه برگشت داد و در تولید انرژی در بویلرها از آن‌ها استفاده کرد.

- مواد زاید و خاکستر درون کوره و محفظه احتراق نیروگاه و همچنین خاکستر احتمالی بدست آمده از سیستم تصفیه دود (در صورت وجود)، قابل استفاده مجدد در انواع عملیات می‌باشد. از جمله موارد استفاده این نوع خاکسترها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: صنایع سیمان، موارد مصالح ساختمانی و بتون، پوششهای کناره جاده‌ها، مصالح ساختمانی، صنایع کشاورزی، صنایع استخراج فلزات، بازیافت گوگرد، تثبیت خاک، آبگیری از لجنها، زیرسازی راه‌ها و… اما بطور کلی بیشترین کاربرد آنها در حال حاضر در سطح جهان در بخشهایی صورت می‌گیرد که نیاز به کمترین تکنولوژی برای تبدیل و تغییر این مواد داشته و از آنها به صورت فله‌ای استفاده گردد. همچنین به علت قیمت ارزان آن کاربرد مجدد خاکسترها در فواصل نزدیک به نیروگاه‌ صرفه اقتصادی دارد و حمل و نقل و انتقال آن در فواصل دور هزینه‌ها را به نحوی افزایش می‌دهد که بکارگیری خاکسترها در انواع کاربردها توجیه نخواهد داشت.

 

- انواع قراضجات آهن و فلزات و کابلها و سیمها و زایداتی از این قبیل همگی در صنایع کاربرد داشته و قابل فروش به صنایع تبدیلی می‌باشند.

- لجنهای تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی برای تولید گاز متان و انرژی در هاضمهای بی‌هوازی قابل کاربرد است اما با توجه به حجم اندک آنها در نیروگاه‌ها توجیه اقتصادی برای این عمل وجود ندارد و می‌توان آنها را پس از تثبیت دفن نمود.

[marjan17 4150]

6-3-2- پیش تصفیه مواد زائد

برخی از زایدات جامد یا نیمه جامد قبل از عمل دفع نهایی و یا فرآوری جهت بازیافت و استفاده مجدد ممکن است نیاز به انجام برخی فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی به عنوان پیش تصفیه به منظور آماده شدن برای عمل دفع یا بازیافت داشته باشند. مهمترین فرآیند لازم قبل از مراحل بازیابی زایدات عمل آب گیری از لجنها و زایدات آبدار یا نیمه جامد می‌باشد. این عمل دارای مزایای زیر خواهد بود:

 

-حجم زایدات را به مقدار قابل توجهی کاهش می‌دهد.

-حمل و نقل و جابجایی و نگهداری و بسته‌بندی زایدات را آسان می‌نماید.

-احتمال نشت آب حاوی فلزات و آلاینده‌ها به محیط زیست را کاهش می‌دهد.

-از آب بدست آمده می‌توان مجدداً در چرخه آب نیروگاه یا مصارف آبی دیگر درون نیروگاه استفاده نمود.

آب‌گیری لجنها یا رسوبات کلاریفایرها با یکی از روشهای زیر یا ترکیبی از آنها قابل انجام خواهد بود:

 

-استفاده از بسترهای لجن خشک کن در اقلیم‌های مناسب به صورت طبیعی.

-روش تغلیظ ثقلی

-روش *****اسیون خلاء

-روش *****اسیون فشاری

-روش سانتریفوژ

بنابراین به عنوان یک ضابطه، کلیه زایدات پیش از حمل و نقل و نگهداری موقت یا فرستاده شدن برای دفن یا دفع نهایی یا بازیافت، در صورت آبدار بودن باید آبگیری گردند.

 

6-3-2-1- پیش تصفیه جهت دفع مواد زائد

 

زایداتی که باید دفع نهایی گردند و بصورت دفن بهداشتی دفع شوند نیز ممکن است نیاز به پیش تصفیه به منظور بی‌خطر کردن یا کم خطر کردن داشته باشند. بطور کلی زایداتی که ممکن است در نهایت جهت دفن بهداشتی در نظر گرفته شوند عبارتند از:

-رسوبات کلاریفایرها

-رزینهای تبادل یونی مستعمل

-لجنهای حاصل از تصفیه پسابهای شستشوهای شیمیایی بویلر و پیش گرمکنها

-زایدات و خاکستر محفظه احتراق و کوره

از میان زایدات فوق رسوبات کلاریفایرها و لجنهای تصفیه پسابهای صنعتی معمولاً آبدار بوده که باید در نهایت پیش از دفن بهداشتی آبگیری شوند.

 

بطور معمول از چهار دسته زایدات فوق تنها رسوبات کلاریفایرها را می‌توان از زایدات غیرخطرنـــاک به شمار آورد و سه دسته آخر به طور معمول در دستـــه زایدات خطرناک قرار می‌گیرند. زایدات خطرناک را نمی‌توان در محلهای دفن زایدات شهری و زباله‌های شهری دفن نمود در حالیکه رسوبات کلاریفایرها یا سایر زایدات غیرخطرناک را می‌توان در محلهای دفن زباله‌های شهری با هماهنگی شهرداریهای مناطق نزدیک نیروگاه‌ها دفن نمود.نوع مکان یابی و ساختار و طراحی محلهای دفن برای زایدات خطرناک متفاوت بوده و بنابراین برای نیروگاه هزینه‌های بیشتری را در بر خواهد داشت. در مواردیکه شرایط جغرافیایی مناسب باشد و در نیروگاه زمین کافی وجود داشته باشد و همچنین حجم زایدات خطرناک تولید شده در سال کم باشد با رعایت ضوابط طراحی و نگهداری و پوشش دادن، می‌توان درون محوطه نیروگاه محلی جهت دفن بهداشتی این زایدات طراحی و اجرا نمود. در غیر اینصورت باید مکانی حتی الامکان در مناطق نزدیک نیروگاه برای این منظور به نحوی انتخاب و تملک کرد که با معیارهای مربوط سازگار باشد و زایدات خطرناک را برای دفن بهداشتی به آن محل منتقل کرد.

 

برای تشخیص زایدات خطرناک از غیرخطرناک معیارهایی وجود دارد که در مورد زایدات نیروگاهی، آزمایش قابل استفاده، آزمایشtclp است. معیارهای آن در پیوست شماره 1 ارائه شده است. با توجه به مجموعه مطالب فوق و برای کاهش هزینه‌های دفع زایدات خطرناک نیروگاه، به خصوص لجنهای تصفیه پساب صنعتی و خاکستر کوره می‌توان روشهایی را جهت تثبیت، جامدسازی و کم خطر کردن آنها اتخاذ نمود و سپس با تایید بوسیله آزمایش tclp، آنها را به عنوان زایدات غیرخطرناک در محلهای دفن زباله‌های شهری دفن کرد. آزمایش tclp برای تعیین میزان نشت احتمالی آلاینده‌های خطرناک از جمله فلزات سنگین از زایدات در شرایط بحرانی طراحی شده است.برای این منظور یعنی تثبیت وجامدسازی لجنها و زایدات حاوی فلزات سنگین می‌توان زایدات را با ترکیبات شیمیایی مختلفی در نسبتهای متفاوت مخلوط و همگن نمود و ترکیب نهایی حاصل پس از فعل و انفعالات فیزیکی شیمیایی به صورت تثبیت شده و جامد شده خواهد بود که آنرا باید از نظر نشت فلزات سنگین با آزمایش tclp یا آزمایشات مشابه، تست نمود در صورتیکه نشت فلزات کمتر از میزان معیارهای آزمایش tclp باشد زایدات بطور مناسب بی‌خطر شده و قابل دفن خواهند بود.معمولترین و مناسب‌ترین ترکیبات و واکنشگرهای مورد استفاده جهت تثبیت و جامدسازی زایدات حاوی فلزات عبارتند از:

 

-سیمان پرتلند

-پوزولانها

-آهک و یا ترکیب آهک و خاکستر فرار

-انواع مختلف ترکیبات فسفاتها