Курсовая работа по предмету "Экология и охрана природы"

Узнать цену курсовой по вашей теме


Очистка сточных вод производств синтетических полимеров и пластических масс


36

КУРСОВАЯ РАБОТА

Очистка сточных вод производств синтетических полимеров и пластических масс

Содержание

  • Введение
    • 1. Состав и классификация пластических масс
      • 2. Сточные воды производств суспензионных полистиролов и сополимеров стирола
      • 2.1 Условия образования сточных вод
      • 2.2 Очистка сточных вод производств полистирола марок ПСБ (ПСБ-С), ПСБ-Л и сополимера марки СНП-СП
      • 2.2.1 Термическое обезвреживание.
      • 2.2.2 Физико-химическая и биологическая очистка
      • 2.3 Очистка сточных вод производств сополимеров марок МС, МСН, ЛПТ и ПСБ-Н
      • 3. Сточные воды производства фенолоформальдегидных смол
      • 3.1 Условия образования сточных вод
      • 3.1.1 Очистка сточных вод методом вторичной конденсации фенола с формальдегидом
      • 3.1.2 Очистка сточных вод методом высокотемпературного парофазного термоокислительного обезвреживания
      • 3.1.3 Очистка сточных вод методом каталитического термоокислительного обезвреживания в парогазовой фазе
      • 3.1.4 Очистка сточных вод жидкофазным термокаталитическим окислением
      • 4. Сточные воды производства мочевиноформальдегидных смол
      • 5. Сточные воды производства эпоксидных смол
      • 6. Сточные воды производства поливинилацетатных полимеров
      • 7. Очистка сточных вод производства полисульфидных каучуков
      • Заключение
      • Литература
  • Введение
  • Большинство предприятий по производству синтетических полимеров и пластических масс образуют большое количество сточных вод, содержащие загрязнители различного происхождения. Они без глубокой очистки сбрасываются в реки, водоемы и тем самым загрязняют их, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды. В настоящее время эта проблема стала настолько актуальной, что в перспективе необходимо полностью исключить образование сточных вод вплоть до полной их ликвидации на основе циклических процессов. Максимально экономное расходование воды позволит сократить объем сточных вод; полная их ликвидация и минимальное потребление свежей воды возможно лишь посредством создания бессточных процессов, работающих по замкнутому циклу. Опыт проектирования таких производств показал, что помимо всех остальных преимуществ, это еще и экономичнее открытой схемы со сбросом и очисткой сточных вод.
  • Применяемые методы очистки определяются объемами стоков, количеством, дисперсностью и составом примесей. Ввиду многочисленности примесей и их слоистого состава, как правило, методы очистки применяются комплексно.
  • В данной работе приведены современные технологии очистки сточных вод производств синтетических полимеров и пластических масс.

1. Состав и классификация пластических масс

Пластическими массами называют полимерные материалы, полимерная фаза которых находится в период формирования изделия в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации в аморфном стеклообразном или кристаллическом состоянии. Таким образом, рабочим интервалом температур для пластических масс, в котором они используются как твердые конструкционные материалы, является Тхр < Тэксп < Тc, где Тхр - температура хрупкости, при которой полимер разрушается под нагрузкой, не переходя в высокоэластичное состояние.

В основу классификации пластических масс положены их состав, отношение к нагреванию и природа полимерной массы.

По составу пластические массы делятся на однофазные (гомогенные) и многофазные (гетерогенные, наполненные, композиционные). В гомогенных пластических массах полимер является основным компонентом, определяющим их свойства, основные компоненты растворены в полимерной фазе. В гетерогенных пластических массах полимер представляет дисперсионную среду (связующее), а введенные в него наполнители составляют самостоятельные фазы. По природе наполнителя пластические массы делятся на пластические массы с твердым наполнителем и газонаполненные. Первые могут быть дисперснонаполненными, в которых наполнитель равномерно распределен в пластической массе, и армированными, в которых наполнителем служат волокна, ткань, бумага. Газонаполненные пластические массы делятся на пенопласты, в которых пузырьки газа изолированы друг от друга пленкой полимера, и поропласты, которые пронизаны каналами, соединяющими газовую фазу.

По отношению к нагреванию пластические массы подразделяются на термопластичные или термопласты, полимерная фаза которых при горячем формовании изделия не отверждается и пластическая масса сохраняет способность переходить вновь в вязкотекучее состояние при повторном нагреве, и термореактивные или реактопласты, переработка которых в изделия сопровождается реакциями образования трехмерной структуры в полимерной фазе (отверждение полимера) и изделие необратимо теряет способность переходить в вязкотекучее состояние.

По природе полимера, составляющего полимерную фазу, пластические массы делятся на полимеризационные, к которым относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен и поликонденсационные, из которых наиболее распространены фенолоальдегидные или фенопласты и анилино-альдегидные или аминопласты, и модифицированные на основе целлюлозы (целлулоид, этролы).

Единой терминологии пластических масс не существует. Одни и те же материалы выпускаются в разных странах под разными названиями, например, полиэтилен (РФ), алкатен (Англия), хифлекс (США), ротен (Япония).

Состав конкретных пластических масс зависит от их назначения и требуемых свойств и может меняться в широких пределах: от почти чистого полимера (полиэтилен, полипропилен) до систем, содержащих и более процентов различных добавок. В общем случае в состав пластических масс входят следующие компоненты, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Полимеры (связующая, полимерная фаза), создающие основу материала.

Наполнители, обеспечивающие нужные механические свойства, прочность и повышающие экономичность производства.

Пластификаторы.

Стабилизаторы, повышающие стойкость к действию высоких температур, кислорода воздуха, фото- и радиационному воздействиям (антиоксиданты, антирады, светостабилизаторы) и уменьшающие способность пластических масс к старению.

Антипирены, понижающие горючесть пластических масс (инертные и химически активные, вступающие в реакцию с полимером).

Красители.

Отвердители, создающие трехмерную сшитую структуру полимера.

Порофоры (порообразователи, вспенивающие вещества), разлагающиеся при нагревании и вводимые в композиции для получения газонаполненных пластических масс.

Смазывающие вещества, предотвращающие прилипание материала к оборудованию в процессе переработки и изготовления изделия.

Основную массу производимых пластических масс составляют полиолефины, полистирол, поливинилхлорид, фенолформальдегидные и карбамидные полимеры. Они составляют около 85 % от всего производства пластических масс.

В РФ пластические массы производятся на специализированных предприятиях в Волгограде, Владимире, Екатеринбурге, Казани, Кемерово, Москве, Новосибирске, Орехово-Зуеве, Нижнем Тагиле, С.-Петербурге, Тюмени, Уфе [1].

Рассмотрим состав сточных вод полимерных производств, а также некоторые основные процессы их очистки.

2. Сточные воды производств суспензионных полистиролов и сополимеров стирола

2.1 Условия образования сточных вод

Полистирол и сополимеры стирола с другими мономерами получают методами полимеризации в блоке, а также эмульсионной и суспензионной полимеризацией. В процессе блочной полимеризации вода используется для охлаждения аппаратуры и химически загрязненных сточных вод не образуется. Поэтому рассмотрим процессы эмульсионной и суспензионной полимеризации и сополимеризации стирола.

При эмульсионной полимеризации в реактор заливается вода и эмульгатор (например, натриевые соли синтетических кислот С10 - С15), стирол и инициатор (водный раствор персульфата калия). После полимеризации от полученного латекса острым паром отгоняется непрореагировавший мономер и производится коагуляция латекса с помощью квасцов или других коагулянтов. Далее полученный полимер отделяется от маточного раствора и промывается водой. Водно-эмульсионная полимеризация может осуществляться и непрерывным методом.

Суспензионную полимеризацию стирола проводят периодическим методом. В реактор загружается вода, добавляется водный раствор стабилизатора и инициатор. Затем полученный полимер отделяется от водной фазы, промывается водой и направляется на сушку и упаковку.

В процессе производства полистирола и сополимеров вода используется на охлаждение аппаратов, приготовление растворов, в качестве маточного раствора, а также для промывки полимеров. В зависимости от способа промывки полимера на 1 т образуется от 3 до 8 м3 загрязненных сточных вод. Степень загрязненности зависит от метода полимеризации, характера применяемых мономеров, а также природы эмульгатора или стабилизатора [2, 3].

2.2 Очистка сточных вод производств полистирола марок ПСБ (ПСБ-С), ПСБ-Л и сополимера марки СНП-СП

В процессе производства этих полимеров в качестве стабилизатора суспензии используют поливиниловый спирт (ПВС) с содержанием 10--13% и 18--21% ацетатных групп, называемый сольваром. Образующиеся сточные воды представляют собой коллоидные системы молочно-белого цвета, устойчивость которых обусловлена присутствием в воде сольвара. Содержание сольвара в сточной воде зависит от количества образующихся сточных вод, которое, в свою очередь, определяется методом промывки полимера. При промывке полистирола марки ПСБ (ПСБ-С) на ленточных вакуум-фильтрах и в центрифугах образуется соответственно 8 и 3 м3 сточной воды на 1 т полимера. В процессе получения сополимера марки СНП-СП образуется 3,5 м3/т сточных вод. Характеристика сточных вод представлена в табл. l.

Таблица 1. Характеристика сточных вод производств полимеров марок ПСБ (ПСБ-С) и сополимера марки СНП-СП

Показатели

ПСБ (ПСБ-С)

СНП-СП

промывка на ленточных вакуумных фильтрах

промывка на центрифуге

ХПК, мг/л

2 100-2 600

12 000-15 000

4 500-5 000

Содержание, мг/л:

плотного остатка

взвешенных веществ

стирола

акрилонитрила

сольвара

850--1000

150--300

5 -- 7

--

70 - 120

1500--2500

4000--5000

5 -- 10

--

400--600

1100--1400

700 - 1 100

5--8

95 -- 100

150--230

Оптическая плотность

15--20

80--120

16 - 25

рН

5 - 6

3 - 4

0,9 - 7,1

Следует отметить, что установлена принципиальная возможность многократного использования в процессе полимеризации маточных растворов, содержащих сольвар.

Сточные воды производства полистирола марки ПСБ (ПСБ-С) очищают термическим методом, а также коагуляцией, а полимеров марок СНП-СП и ПСБ-Л -- методам коагуляции [2, 3].

2.2.1 Термическое обезвреживание

Термический метод применяют для обезвреживания маточных растворов и первых промывных вод производства полистирола марки ПСБ-С (ПСБ), количество которых составляет 5 - 6 м3 на 1 т полимера.

Обезвреживание проводят в вертикальной шахтной печи. Топливом служит коксовый газ. Сточные воды распыляются в печном пространстве с помощью форсунок. Температура в зоне сжигания составляет 1100 - 1200 C. Воздух, подаваемый в печь, нагревается в рекуператоре отходящими дымовыми газами. Дымовые газы вместе с парами воды выходят из печи с температурой порядка 700 - 800 °С и после рекуператоров поступают в дымовую трубу.

В дымовых газах не обнаружено присутствия вредных примесей. Стоимость сжигания 1 м3 сточной воды составляет в зависимости от стоимости топливного газа (коксового или природного) от 2,5 до 3,8 руб. [2, 3].

2.2.2 Физико-химическая и биологическая очистка

Для очистки сточных вод производств полимеров марок ПСБ (ПСБ-С) (образующихся при промывке полимера на ленточных вакуум-фильтрах) и СНП-СП разработана схема, включающая коагуляцию коллоидных примесей золем гидроксида магния в щелочной среде, отделение образующегося осадка и последующую биологическую доочистку сточных вод.

Сточная вода после усреднения (рис. 1) проходит смеситель, в который подается коагулянт -- хлорид магния, и поступает в камеру хлопьеобразования, куда вводится раствор едкого натра. При этом вода подщелачивается до рН = 11,0. Далее вода со скоагулировавшимися частицами проходит смеситель, в который подается раствор флокулянта - полиакриламида, и поступает в осветлитель. Осветление воды производится в центробежных сепараторах или в осветлителях со взвешенным слоем осадка. Осветленная вода нейтрализуется серной кислотой и направляется на биологические очистные сооружения. Полученный осадок обезвоживается на центрифуге и затем направляется на использование или сбрасывается в отвалы.

Оптимальная доза хлорида магния составляет: для сточной воды полимера марки ПСБ-С (ПСБ) - 175 мг/л и марки СНП-СП - 1100 мг/л. Количество образующегося осадка - 10 - 12% (об.), влажность - до 58%. В результате сгущения осадка на отстойной центрифуге содержание твердых веществ в осадке повышается от 20 - 25 до 100 - 120 г/мл. концентрация взвешенных частиц в фугате не превышает 150 мг/л.

Эффективность очистки сточных вод производств полистиролов марок ПСБ (ПСБ-С) составляет, %: по ХПК 65 - 70, по оптической плотности 97,5 - 98, по сольвару 70 - 75. Опыт эксплуатации промышленной установки по очистке этих сточных вод производительностью 1000 м3/сутки подтвердил высокую эффективность данного метода. Стоимость очистки 1 м3 сточной воды - от 0,8 до 1,0 руб. Следует отметить, что БПКп сточных вод полистирола марки ПСБ-С (ПСБ) после доочистки биологическим методом составляет 10 - 15 мг/л.

Для очистки сильно загрязненных сточных вод предложено использовать реакции взаимодействия ПВС с растворимыми в воде карбоксилсодержащими полимерами и их солями, в результате которых образуются нерастворимые в воде продукты. При этом происходит коагуляция коллоидных частиц полимеров. Применены следующие водорастворимые Na-соли: сополимеры метилметакрилата с метакриловой кислотой (ММК); полиметакриловой кислоты; сополимера стирола с малеиновым ангидридом (стиромаль).

В сточную воду вводят требуемое количество полимерного коагулянта (в виде 5 - 10% водного раствора), добавляют кислоту до рН = 2,5 - 3, смесь подогревают до заданной температуры и после добавления полиакриламида фильтруют. Повышение температуры приводит к возрастанию эффективности очистки.

Эффективность очистки составляет, %: по ХПК 86 - 97; по оптической плотности 99 - 99,7; по сольвару 50 - 55 и по акрилонитрилу 97 - 98.

Для полистирола марки ПСБ-Л оптимальными параметрами очистки являются: рН = 3, 60 °C и соотношение (по массе) ММК : сольвар, равное 1,25. Эффект очистки воды при этих параметрах составил, %: по ХПК 86 - 91, по оптической плотности 98 - 99 и по сольвару 76 - 82.

Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод с применением полимерных коагулянтов практически не отличается от схемы, представленной на рис. 1. Схема дополнительно включает теплообменник для нагревания сточных вод.

Стоимость очистки 1 м3 сточной воды производств полимеров данным методом составляет 1 - 1,5 руб. в зависимости от дозы применяемого полимерного коагулянта.

С целью снижения затрат на очистку сточных вод производств полимеров, получаемых с использованием стабилизатора суспензии - ПВС или сольвара, вместо коагулянта - Na-соли ММК предложено использовать сточную воду производства сополимеров марок МСН и МС, содержащую ММК. Эффективная очистка сточных вод производства полистирола марки ПСБ-С (ПСБ) достигается при соотношении сточных вод производств полимеров ПСБ-С (ПСБ) и МСН (МС), равном 4 : 1.

Для интенсификации процесса осветления сточных вод применен метод напорной флотации. Эффективность очистки сточных вод производства полистирола марки ПСБ-С исследовали на промышленной напорной флотационной установке производительностью 12,5 м3/ч. Для коагуляции коллоидного раствора применяли хлорид магния в количестве 0,18 г/л и полиакриламид - 15 мг/л. Основные параметры работы установки:

Давление в напорном резервуаре, МПа

0,35--0,42

Количество подсасываемого воздуха, % (об.)

2,5--2,7

Температура воды, °С

17--18

Время пребывания воды, мин:

в напорном резервуаре

4

во флотоотстойнике

30

Эффективность очистки сточной воды по взвешенным веществам составила 94,5 - 98,5%, по ХПК - 80,4 - 83,6%. Следует отметить при этом, что количество образующейся пены составило около 5% (от объема воды), шлама влажностью 97 - 98% после разрушения 1 м3 пены - 100 - 120 л [3, 4].

2.3 Очистка сточных вод производств сополимеров марок МС, МСН, ЛПТ и ПСБ-Н

Сточные воды производств сополимеров марок МС, МСН, ЛПТ и ПСБ-Н загрязнены органическими веществами, находящимися в коллоидном и молекулярно-дисперсном состоянии. Устойчивость коллоидной системы обусловлена наличием в воде стабилизатора суспензии - Na-соли ММК.

При разработке метода очистки сточных вод использовано свойство Na-соли ММК переходить при подкисленип в нерастворимый в воде сополимер (Н-форму). Выведение из системы стабилизатора суспензии приводит к коагуляции коллоидного раствора.

Оптимальными параметрами процесса очистки являются: для локальных сточных вод и смеси сточных вод производства сополимеров марок МС, МСН и ЛПТ доза серной кислоты - 1 г/л, полиакриламида - 20 мг/л и температура - 95 °С; для сточной воды производства сополимера марки ПСБ-Н доза серной кислоты - 3 г/л, полиакриламида - 20 мг/л, температура - 80 °С.

Сточную воду осветляли методом вакуум-фильтрации. Получены следующие результаты: удельное сопротивление осадка - 2,3 . 1013 м-2, пористость - примерно 0,97, удельная поверхность твердых частиц - 7,9 . 107 м23, количество обезвоженного осадка - от 1,0 до 1,2 % от объема стока, влажность - 75%.

Принципиальная схема установки очистки сточных вод включает следующие стадии: 1) усреднение; 2) обработку серной кислотой и полиакриламидом; 3) нагревание сточной воды и последующее осветление на вакуум-фильтре. Очищенная вода после нейтрализации едким натром и охлаждения направляется для доочистки на биологические очистные сооружения. ХПК биологически очищенной сточной воды составляет 70 - 100 мг/л, БПКп - 10 - 15 мг/л [3, 4].

3. Сточные воды производства фенолоформальдегидных смол

3.1 Условия образования сточных вод

Фенолоформальдегидные смолы новолачного и резольного типа получают непрерывным или периодическим методом. Сырьем служат формальдегид и фенол, причем последний употребляется также и в смеси с другими производными фенола или анилином. В качестве катализаторов используют соляную кислоту, едкий натр, гидроксиды бария и аммония.

Технологический процесс получения твердых новолачной и резольной смол включает следующие стадии: подготовка, загрузка и конденсация сырья, сушка смолы, слив, охлаждение и измельчение смолы.

Для конденсации применяют 40% водные растворы формальдегида (формалин), содержащие небольшие количества метилового спирта.

Источниками образования сточных вод являются: реакционная вода, вода, вводимая в процесс с формальдегидом, едким натром, аммиачной водой или другими катализаторами, вода со стадии отделения надсмольной воды от смолы и сушки смолы (конденсаты), а также от мойки аппаратуры и полов. Кроме того, образуется значительное количество (50 - 100 м3/т) сточных вод, не требующих специальной очистки (от охлаждения аппаратуры). В среднем на 1 т новолачной смолы получается 600 кг надсмольных вод, а на 1 т резольной смолы - до 900 кг.

Следует отметить, что в случае промывки смолы водой количество сточных вод значительно увеличивается. Общее количество загрязненных сточных под на 1 т смолы составляет 1,5 - 2,0 м3.

Сточные воды производства феиолоформальдегидных смол содержат, г/л:

Фенолы

2,5 - 5,0

Метиловый спирт

2 - 7

Фенолформальдегид

1,5 - 4,0

Смола

0,1 - 2,3

Для очистки этих сточных вод применяют регенеративные и деструктивные методы.

3.1.1 Очистка сточных вод методом вторичной конденсации фенола с формальдегидом

Фенол и формальдегид, содержащиеся в надсмольной воде, конденсируют в щелочной среде с получением разолыюй смолы, которая является товарным продуктом. Очистку сточных вод проводит на установках периодического и непрерывного действия. Установка периодического действия включает реактор, оборудованный рубашкой для подачи пара или охлаждающей воды, оборотным холодильником, мерниками и отстойниками. Непрерывно действующая установка включает каскад из четырех последова-тельно расположенных реакторов.

Очистку сточных вод рекомендуется проводить следующим образом. К сточной воде добавляется кальцинированная сода и реакционная смесь нагревается до кипения (90 - 95°С в зависимости от марки смолы). Через 15 - 20 мин добавляется 40% раствор едкого натра до рН = 9 11 и смесь выдерживается при температуре кипения в течение 60 - 120 мин до выделения смолы при нейтрализации пробы смеси серной кислотой. По окончании конденсации реакционная смесь охлаждается до 25 - 35 °С и нейтрализуется 20%-ной серной кислотой. Продолжительность выделения смолы при слабокислой реакции среды составляет 16 - 24 ч. После этого отделяют отстоявшуюся воду и сливают готовую смолу.

Очищенная вода содержит, мг/л: фенола - до 100 - 150, формальдегида - до 1000 и метилового спирта - 1500 мг/л (при содержании метилового спирта в исходной воде 2000 мг/л).

По другой схеме сточные воды производства фенолоформальдегидных смол очищают в две стадии: I - вторичная конденсация фенола с избыточным количеством формальдегида в щелочной среде; II - ректификация с целью удаления метилового спирта.

Очистка сточных вод производится конденсацией фенола с формальдегидом в кислой среде с получением также резольной смолы. Приведенные схемы очистки сточных вод производства фенолоформальдегидных смол применимы для других марок смол, изготовленных с использованием крезолов, ксиленолов, п-трет-бутилфенола, дифенилолпропана и других фенолов.

Недостатком метода очистки сточных вод конденсацией при атмосферном давлении является большая продолжительность процесса и соответственно значительный расход тепла, а также высокое остаточное содержание фенола в воде.

Достоинствами метода очистки сточных вод вторичной конденсацией являются: простота аппаратурного оформления, возможность повторного использования очищенной воды и применения полученной смолы в различных отраслях народного хозяйства (в качестве литейного крепителя, при производстве древесностружечных плит, минераловатных изделий).

При условии полной реализации полученной из сточных вод резольной смолы стоимость обезвреживания 1 м3 сточных вод составляет 4 - 6 руб.

Для очистки надсмольных вод производства фенолоформальдегидных смол предложено применять адсорбцию древесными опилками с последующей их обработкой формальдегидом, фенолом, соляной кислотой и конденсацией смеси с получением продуктов, пригодных для изготовления пресс-композиций [2, 3].

3.1.2 Очистка сточных вод методом высокотемпературного парофазного термоокислительного обезвреживания

Надсмольные воды производства фенолоформальдегидных смол обезвреживают в шахтной печи производительностью 10 м3/сутки. Дымовые газы и продукты сжигания органических примесей сточных вод направляются в рекуператор. После рекуператора температура отходящих газов составляет порядка 400°С. Воздух в рекуператоре нагревается до 200 - 320 °С. Рабочая температура в печи - 1000 - 1100 °С. Следует отметить, что при температуре к печи ниже 800 - 900 °С содержание токсичных примесей (фенола, формальдегида) в отходящих дымовых газах превышает предельно допустимые нормы. Расход газа зависит от содержания органических примесей в сточной воде и составляет в среднем 100 - 120 м3/ч. Стоимость обезвреживания 1 м3 сточных вод - 10 - 12 руб.

В циклонной печи обезвреживают сточные воды, имеющие XПК = 235 270 г/л и содержащие, % (масс.): фенола - 3,3 - 3,8, формальдегида - 1,2 - 2,6, метилового спирта - 6. Для полного надежного обезвреживания фенола требуется температура 930 - 950°С. Капитальные затраты на строительство цеха огневого обезвреживания составляют около 6 руб. на 1 м3 сточных вод (годовой производительности), а плановая себестоимость обезвреживания 1 м3 - примерно 10 руб. [2, 3]

3.1.3 Очистка сточных вод методом каталитического термоокислительного обезвреживания в парогазовой фазе

Образующиеся при отгонке воды от смолы загрязненные пары направляют на установку парофазного каталитического окисления. Паровоздушную смесь, нагретую до 250 - 300 °С, пропускают через катализатор ГИПХ-105, что позволяет значительно снизить температуру окисления. Очищенные пары конденсируются. С увеличением температуры и времени контакта наблюдается возрастание степени очистки воды.

При оптимальных параметрах процесса обезвреживания

Время контакта, с лся в основной технологический процесс. С целью повышения скорости отстаивания дисперсии тиокола в сток предлагалось вводить 0,25 - 0,5 г/л карбоната или бикарбоната натрия. Вторая стадия очистки предусматривала обработку серной кислотой осветленной части стоков при комнатной температуре, в результате чего происходило разложение сернистых соединений переменной валентности с образованием элементарной серы, политионатов и отходящих газов (Н2S и SО2).

Другой способ очистки сточных вод заключается в использовании в качестве антиагломератора 4 %-ного раствора глины в сочетании с Аl2(SО4)3, FеСl3 и СаСl2 с целью облегчения отделения осадка. Стоки очищались только от олигомеров тиокола.

Авторы статьи [6] исследовали возможность использования железосодержащих коагулянтов для очистки щелочных стоков производства полисульфидных каучуков.

В качестве коагулянтов использовали соединения железа (Ш) - FеСl3 * 6Н2О, Fе2(SО4)3 * 9Н2О -- и железоаммонийные квасцы - NН4Fе(SО4)2 * 12Н2О. Очистке подвергался промышленный сток следующего состава, г/л: 6,57 сульфатов; 4,114 сульфидов; 0,148 взвешенных веществ; 29,81 сухого и прокаленного остатка. Он имел темно-вишневый цвет, цветность 19 %; оптическую плотность 0,71; рН = 11,56; ХПК = 24,88 гО/л.

Типовой эксперимент, проведенный авторами статью, заключался в следующем. К 200 мл исследуемого стока в мерных цилиндрах добавляли 30 %-ные растворы коагулянтов в дозировке 1; 3; 5; 10; 15; 20; 25 и 30 г/л в расчете на сухое вещество. При введении растворов коагулянтов в содержимое цилиндров наблюдалось мгновенное образование мелкодисперсной взвеси черного цвета во всем объеме жидкости, которая не осаждалась в течение долгого времени.

Черная окраска обусловлена образованием сульфида железа. Последний образуется в результате нескольких последовательных реакций: ступенчатого гидролиза соединений железа (Ш) до Fе(ОН)3 и его взаимодействия с сульфидами, содержащимися в стоке:

36

2Fе(ОН)3 + 3S2- 2FеS + S + 6ОН-

Одновременно с образованием мелкодисперсной фазы зафиксировано выпадение на дно сосудов крупнодисперсного осадка, объем которого изменялся с течением времени. Первоначально, в течение 10 - 30 мин в зависимости от концентрации коагулянтов, происходило увеличение объема данного осадка, а затем за счет постепенного уплотнения наблюдалось его уменьшение (рис. 2). Наибольший объем осадка образовывался при добавлении в сточную воду железосодержащих коагулянтов: 0,061 моль/л FеСl3 и 0,025 моль/л Fе2(SО4)3 (табл. 3 и 4).

Аналогичная картина наблюдается при использовании в качестве коагулянта NН4Fе(SО4)2.

Максимальное количество и объем образовавшегося осадка соответствует концентрации квасцов 0,056 моль/л (табл. 5).

Сравнительный анализ кривых на рис. 2, а также данных, приведенных в табл. 3 - 5, показывает, что максимальному объему осадка в цилиндре соответствует и наибольшая его масса после фильтрации.

Таблица 3. Зависимость осаждения крупнодисперсного осадка от концентрации раствора FeCl3

Показатель

Концентрация коагулянта, (г/л)/(моль/л)

1/0,006

3/0,018

5/0,031

10/0,061

15/0,092

20/0,123

25/0,154

30/0,185

Цветность, %

24,3

20,0

18,5

31,2

34,9

44,1

52,1

82,0

Оптическая плотность

0,61

0,69

0,72

0,50

0,46

0,36

0,28

0,09

Содежание взвешенных веществ, г/л

2,17

1,38

1,32

0,11

0,06

0,07

0,12

0,23

Содержание сухого и прокаленного остатка, г/л

56,74

54,1

47,43

43,36

47,68

48,57

52,23

61,71

Содержание осадка, г/л

6,16

10,1

15,92

20,72

20,61

17,82

14,0

13,83

Таблица 4. Зависимость осаждения крупнодисперсного осадка от концентрации раствора Fe2(SO4)3

Показатель

Концентрация коагулянта, (г/л)/(моль/л)

1/0,002

3/0,007

5/0,012

10/0,025

15/0,037

20/0,050

25/0,062

30/0,075

Цветность, %

19,0

68,0

34,0

48,0

55,0

82,0

95,0

93,0

Оптическая плотность

0,71

0,17

0,47

0,32

0,26

0,09

0,02

0,04

Содежание взвешенных веществ, г/л

0,11

0,11

0,21

0,20

0,24

0,21

0,2

0,24

Содержание сухого и прокаленного остатка, г/л

46,98

43,35

52,73

56,62

53,3

56,2

63,11

67,38

Содержание осадка, г/л

5,46

9,66

15,94

15,95

11,42

11,12

12,83

9,51

Таблица 5. Зависимость осаждения крупнодисперсного осадка от концентрации раствора NH4Fe(SO4)2

Показатель

Концентрация коагулянта, (г/л)/(моль/л)

1/0,004

5/0,019

15/0,056

25/0,094

30/0,113

Цветность, %

27,0

20,0

34,50

30,0

88,0

Оптическая плотность

0,57

0,70

0,46

0,52

0,05

Содежание взвешенных веществ, г/л

0,11

0,10

0,32

0,59

0,21

Содержание сухого и прокаленного остатка, г/л

50,0

42,33

54,94

50,71

69,70

Содержание осадка, г/л

6,98

9,74

17,64

17,25

17,01

После 20 ч содержимое цилиндров подвергалось фильтрации: осадок высушивался до постоянной массы и взвешивался.

Анализ кривых на рис. 3 выявил некоторые закономерности: с увеличением дозы коагулянтов рН и содержание сульфидов уменышаются, причем наименьшее количество S2- достигается при использовании FeСl3. Кривая зависимости ХПК от концентрации коагулянта во всех случаях имеет П-образный вид. При этом минимальное значение ХПК приходится на концентрацию 10--15 г/л.

Наименьшее значение ХПК, равное 5,111 гО/л, соответствует концентрации FеСl3 * 6Н2О 0,061 моль/л (10 г/л). При этой же дозировке хлорида железа выделяется и наибольшее количество осадка (20,72 г/л).

Характер изменения количества сухого и прокаленного остатка и осадка от коагулянтов сложен. Но можно отметить, что минимальное количество сухого и прокаленного остатка наблюдается при максимальном количестве выделенного осадка, что закономерно.

При использовании железосодержащих коагулянтов после образования и фильтрации основной массы осадка наблюдается постоянное выпадение

небольшого количества осадка в течение длительного времени (табл. 6). Данное обстоятельство создает определенные неудобства и ограничения для применения соединений железа (Ш) при очистке щелочных сточных вод производства тиоколов.

Таблица 6. Кинетика выпадения осадка с течением времени

Коагулянт

Концентрация

коагулянта, моль/л

Содержание осадка, г/л

20 ч

10 сут

60 сут

Всего

FeCl3

0,061

19,058

0,495

1,167

20,720

Fe2(SO4)3

0,025

14,090

0,888

0,972

15,950

NH4Fe(SO4)2

0,056

10,605

3,400

3,640

17,645

Наибольшая эффективность очистки щелочных сточных вод производ, ства полисульфидных каучуков достигается при использовании FеCl3 и Fe2(SO4)3 в дозировке 10 г/л. Железоаммонийные квасцы также можно применять в качестве коагулянта, но сдерживающими факторами являются большая дозировка и высокая стоимость [6].

Заключение

В курсовой работе представлены методы очистки сточных вод производств полимерных материалов, в частности, производств полистиролов и сополимеров стирола, фенолформальдегидных смол, мочевиноформальдегидных смол, эпоксидных смол, поливинилацетатных полимеров, полисульфидных каучуков.

Детально рассмотрены условия образования сточных вод указанных производств и различные методы очистки, а именно: термическое обезвреживание, физико-химическая и биологическая очистка, очистка методом высокотемпературного парофазного, каталитического парофазного и жидкофазного термоокислительного обезвреживания.

Некоторые из представленных методов очистки являются безотходными, как, например очистка сточных вод производств ПСБ (ПСБ-С), ПСБ-Л и сополимера марки СНП-СП. Здесь образующиеся сточные воды представляют собой коллоидные системы молочно-белого цвета, устойчивость которых обусловлена присутствием в воде сольвара. Следует отметить, что установлена принципиальная возможность многократного использования в процессе полимеризации маточных растворов, содержащих сольвар. Для обезвреживания маточных растворов применяют термический метод.

Литература

Соколов Р.С. Химическая технология. М.: ВЛАДОС, 2000. - Т. 2, с. 386 - 388.

Родионов Л.И. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989, 511 с.

Проскуряков В.П., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л., «Химия», 1977, 463 с.

Очистка производственных сточных вод: Учебное пособие для студентов вузов/Яковлев С. В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М., Воронов Ю. В. М.: Стройиздат, 1979. 320 с.

Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокуллиты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение. - П.: Химия, 1987. - 208 с.

Степанова С.В., Шайхиев И.Г., Смородинов А.Д., Арсеньев С.А., Фридланд С.В. Очистка сточных вод производства полисульфидных каучуков/ «ЭКиП», № 5, 2003, с. 42-44.

Мухленов И.П. Общая химическая технологи. М.: Высшая школа. 1977, 207 с.

Жуков А.К., Мапайт И.А., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - Справочное пособие. М., Стройиздат, 1977, 208 с.



Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данную курсовую работу Вы можете использовать для написания своего курсового проекта.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме:

Пишем курсовую работу самостоятельно:
! Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ.
! Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу.
! Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться.
! План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы.
! Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части?
! Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать.
! Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа.
! Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема.
! Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом.
! Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия.
Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта.
Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты.
Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести.
Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя.
Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика.

Другие популярные курсовые работы:

Сейчас смотрят :

Курсовая работа Анализ эффективности использования материальных ресурсов
Курсовая работа Роль самостоятельной работы учащихся при формировании у них навыков табличного умножения и соответствующих случаев деления на уроках математики
Курсовая работа Конкурентоспособность товара
Курсовая работа Административное правонарушение
Курсовая работа Экономика предприятия ресторанно-гостиничного бизнеса на примере ресторана "Персона"
Курсовая работа Анализ и оценка финансового состояния предприятия
Курсовая работа Страхование от несчастных случаев, как один из видов личного страхования
Курсовая работа Проблемы и перспективы развития въездного туризма на примере Ленинградской области
Курсовая работа Организационная структура коммерческих банков
Курсовая работа Организация внеклассной работы по экологическому образованию и воспитанию младших школьников
Курсовая работа Методика ознакомления детей с иллюстрацией. Формирование представлений о изобразительных средствах иллюстрации
Курсовая работа Эмиссионная деятельность коммерческих банков
Курсовая работа Правовое положение иностранцев в Российской Федерации
Курсовая работа Сказкотерапия как условие преодоления конфликтов
Курсовая работа Исследование ценностных ориентаций в подростковом возрасте