Содержание
Введение
1 Литературный обзор
2 Описание технологической схемы узла механическойочистки сточных вод
3 Исходные данные
4 Материальный баланс
6 Контроль производства
Заключение
Список использованных источников
/>Введение
Сохранение гидросферы принепрерывном увеличении водопотребления и загрязнения водоемов промышленными ибытовыми отходами является одной из основных экологических проблемсовременности. Уже сейчас в мире используется 13% речного стока. В результатево многих регионах наблюдается недостаток пресной воды. Например, безвозвратноеводопотребление в бассейнах рек Кубани, Дона, Урала, Терека и других превысилоэкологически безопасный уровень. Однако наибольший ущерб гидросфере наноситсяантропогенными загрязнениями. Обычно выделяют химическое, физическое ибиологическое загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменениеестественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в нейвредных примесей как неорганических (минеральные соли, кислоты, щелочи,глинистые частицы), так и органических (нефтепродукты, нефть, ПАВ, пестициды,органические остатки). Физическое загрязнение связано с изменением физическихпараметров водной среды и определяется тепловыми, механическими ирадиоактивными примесями. Биологическое загрязнение заключается в изменениисвойств водной среды в результате увеличения количества не свойственных ейвидов микроорганизмов, растений и животных (бактерии, грибы, простейшие,черви), привнесенных извне. Загрязнения, поступающие в атмосферу, с осадкамивозвращаются на землю и попадают в водоемы и почву.
Сточными водамипредприятий промышленности и агропромышленного комплекса загрязняются реки,озера и моря. Быстрое развитие химических отраслей промышленности, образованиезначительных количеств сточных вод, загрязненных различными химическимивеществами, повышение требований к качеству очищенных сточных вод обусловливаютширокое применение разнообразных методов их очистки [1].
Почти вся вода, которая используетсячеловеком для различных целей, снова возвращается в источник. Однако возвращаетеё человек в загрязнённом, не пригодном для повторного применения виде. Воду,которая возвращается после использования человеком в водоемы, необходимоочищать.
Для предохранения водоемовот загрязнений сточными водами производится ряд мероприятий: изменениетехнологического режима производства, многократное использование отработаннойводы на других операциях, извлечение и утилизация ценных веществ из стоков,получение новых продуктов, и наконец, очистка производственных сточных вод.
/>1 Литературный обзор
Способы очистки сточныхвод разделяются на: механические, химические, физико-химические, биологические,термические.
Указанные методы очисткиподразделяются на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методыпредусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценныхвеществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергаютсяразрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются изводы в виде газов или осадков.
Выделяют следующие методыочистки сточных вод:
–Очистка отсуспензированных и эмульгированных примесей.
1 Методы очистки отгрубодисперсных примесей: отстаивание, процеживание и фильтрация, флотация,осветление во взвешенном осадке, центробежное фильтрование и отстаивание.
2 Методы очистки отмелкодисперсных примесей: коагуляция, флокуляция, электрокоагуляция,электрофлотация.
– Очистка от растворенныхпримесей.
1 Методы очистки отминеральных примесей: дистилляция, ионный обмен, обратный осмос, электродиализ,замораживание, реагентные.
2 Методы очистки оторганических примесей.
2.1 Регенеративные:экстракция, ректификация, адсорбция, обратный осмос и ультрафильтрация.
2.2 Деструктивные:биохимические, жидкофазного окисления, парофазного окисления, окисления,радиационного окисления, электрохимического окисления.
3 Методы очистки от газов:отдувка, нагрев, реагентные методы.
– Методы устранения и уничтожениянерастворенных и растворенных примесей: устранение, закачка в скважины,захоронения, закачка в глубины морей, термическое уничтожение.
Выбор метода очистки иконструктивное оформление процесса производятся с учетом следующих факторов:
1) санитарных итехнологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетомдальнейшего их использования;
2) количества сточных вод;
3) наличия у предприятиянеобходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов(пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты), а такженеобходимой площади для сооружения очистных установок;
4) эффективности процессаобезвреживания [2].
Перед более тонкойочисткой сточные воды процеживают через решетки и сита, которые устанавливаютперед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могутзасорить трубы и каналы.
Решетки могут бытьнеподвижными, подвижными, а также совмещенными с дробилками (комминуторы).Наибольшее распространение имеют неподвижные решетки. Решетки изготовляют изметаллических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом60-75°. Стержни могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Стержни скруглым сечением имеют меньшее сопротивление, но быстрей засоряются, поэтомучаще используют прямоугольные стержни, закругленные со стороны входа воды, врешетку.
/>
Рисунок 1 – Решетки сграблями для очистки: 1 – решетка; 2 – бесконечная цепь; 3 – грабли
Решетки очищают граблями,которые могут быть установлены по-разному (рисунок 1). Ширина прозоров врешетке равна 16-19 мм. Скорость сточной воды между стержнями принимаетсяравной 0,8-1 м/с.
Снятые с решетокзагрязнения направляют на переработку. Для измельчения отходов используютдробилки. Решетки-дробилки представляют собой агрегат, совмещающий функциирешетки и дробилки. Дробилки измельчают отходы, не извлекая их из воды.
Для удаления более мелкихвзвешенных веществ, а также ценных продуктов применяют сита, которые могут бытьдвух типов: барабанные или дисковые. Сито барабанного типа представляет собойсетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная водафильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность и в зависимости отподвода воды снаружи или внутрь. Задерживаемые примеси смываются с сетки водойи отводятся в желоб. Сита применяют в текстильной, целлюлозно-бумажной икожевенной промышленности [3].
Для разделения взвешенныхчастиц на фракции могут быть использованы фракционаторы, основной частьюкоторых является вертикальная сетка, разделяющая емкость на две части (рисунок2). Диаметр отверстий сетки 60-100 мкм. Сточная вода через сопло поступаетвнутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракции. При разделении50-80% взвешенных частиц остается в грубой фракции.
/>
Рисунок 2 – Фракционатор:1 – корпус; 2 – сопло; 3 – сетка
Отстаивание применяют дляосаждения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит поддействием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки,отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходитфильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц.
Песколовки. Их применяютдля предварительного выделения минеральных и органических загрязнений (0,2-0,25 мм) из сточных вод. Горизонтальные песколовки представляют собой резервуары с треугольным илитрапецеидальным поперечным сечением. Глубина песколовок 0,25-1 м. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. Разновидностью горизонтальных песколовокявляются песколовки с круговым движением воды в виде круглого резервуараконической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадоксобирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или вотвал. Применяются при расходах до 7000 м3/сут. Вертикальные песколовки имеютпрямоугольную или круглую форму, в них сточные воды движутся с вертикальнымвосходящим потоком со скоростью 0,05 м/с.
Конструкцию песколовкивыбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации взвешенныхвеществ. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки.
Горизонтальные отстойники.Они представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два и болееодновременно работающих отделения (рисунок 3а). Вода движется с одного концаотстойника к другому.
Глубина отстойников равнаН = 1,5-4 м, длина 8-12 м, а ширина коридора 3-6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальныеотстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут.Эффективность отстаивания достигает 60%. Горизонтальную скорость движения водыв отстойнике принимают не более 0,01 м/с. Продолжительность отстаивания 1-3 ч.
/>
Рисунок 3 – Отстойники: а– горизонтальный: 1 – входной лоток, 2 – отстойная камера, 3 – выходной лоток,4 – приямок; б – вертикальный: 1 – цилиндрическая часть, 2 – центральная труба,3 – желоб, 4 – коническая часть; в – радиальный: 1 – корпус, 2 – желоб, 3 –распределительное устройство, 4 – успокоительная камера, 5 – скребковыймеханизм; г – трубчатый; д – с наклонными пластинами: 1 – корпус, 2 – пластины,3 – шламоприемник
Вертикальные отстойники.Схема вертикального отстойника одной из конструкций показана на рисунке 3б.Отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуарс коническим днищем. Сточную воду подводят по центральной трубе. Послепоступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшегоее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом ираспределительным щитом. Таким образом, осаждение происходит в восходящемпотоке, скорость которого равна 0,5-0,6 м/с. Высота зоны осаждения — 4-5 м. Эффективность осаждения вертикальных отстойников ниже на 10-20%, чем в горизонтальных.
Радиальные отстойники. Онипредставляют собой круглые в плане резервуары (рисунок 3в). Вода в них движетсяот центра к периферии. При этом минимальная скорость наблюдается у периферии.Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м3/сут. Глубинапроточной части отстойника — 1,5-5 м, а отношение диаметра к глубине от 6 до30. Обычно используют отстойники диаметром 16-60 м. Эффективность их осаждения составляет 60%.
Повысить эффективностьотстаивания можно путем увеличения площади отстаивания и проведения процессаосаждения в тонком слое жидкости. В последнем случае используют трубчатые ипластинчатые отстойники. При малой глубине отстаивания процесс протекает закороткое время (4-10 мин), что позволяет уменьшить размеры отстойников.
Рабочими элементамитрубчатых отстойников являются трубки диаметром 25-50 мм и длиной 0,6-1 м. Трубки можно устанавливать с малым (до 5°) и большим (45-60°) наклоном.Трубчатый отстойник с небольшим наклоном работает периодически. Такиеотстойники используют для осветления сточных вод с небольшим содержаниемвзвешенных частиц при расходах 100-10000 м3/сут. Эффективность очистки 80-83%.
В трубчатых отстойниках сбольшим наклоном вода проходит снизу-вверх, а осадок непрерывно сползает по днутрубок в шламовое пространство.
Пластинчатые отстойники. Ониимеют в корпусе ряд параллельно установленных наклонных пластин. Вода движетсямежду пластинами, а осадок сползает вниз в шламоприемник. Могут бытьпрямоточные отстойники, в которых направление движения воды и осадка совпадают;противоточные — вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, вкоторых вода движется перпендикулярно движению осадка. Наиболее распространеныпротивоточные отстойники.
Фильтрование применяют длявыделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ,удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощипористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированнуюфазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости,повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки.
Осаждение взвешенныхчастиц под действием центробежной силы проводят в гидроциклонах и центрифугах.
Гидроциклоны. Для очисткисточных вод используют напорные и открытые (низконапорные) гидроциклоны.Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, а открытые —для удаления осаждающих и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты поустройству, компактны, их легко oбcлуживaть. Они отличаются высокойпроизводительностью и небольшой стоимостью. Эффективность гидроциклоновнаходится на уровне 70%.
Многоярусные гидроциклоны.Центрифуги. Для удаления осадков из сточных вод могут быть использованыфильтрующие и отстойные центрифуги [2].
Фильтрование черезфильтрующие перегородки. В качестве перегородки используют металлическиеперфорированные листы и сетки из нержавеющей стали, алюминия, никеля, меди,латуни и др., а также разнообразные тканевые перегородки (асбестовые,стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные, из искусственного и синтетическоговолокна). Для химически агрессивных сточных вод наиболее пригодны металлическиеперегородки, изготовляемые из перфорированных листов, сеток и пластин,получаемых при спекании сплавов. по конструктивным признакам; по способу съемаосадка, наличию промывки и обезвоживания осадка, по форме и положениюповерхности фильтрования. В системах очистки сточных вод используют фильтрыпериодического действия: нутч-фильтры, листовые и фильтр-прессы и фильтрынепрерывного действия: барабанные, дисковые, ленточные. Из фильтров периодическогодействия наиболее простыми по устройству являются нутч — или друк-фильтры. Онипредназначены для разделения нейтральных, кислых и щелочных суспензий. Дляразделения труднофильтруемых суспензий применяют фильтр-прессы, работающие придавлении 0,3-1,2 МПа. Листовой фильтр представляет собой емкость, в которойразмещены листовые элементы. Наиболее эффективно листовые фильтры используют впроцессах сгущения суспензий. Непрерывные высокопроизводительные барабанныевакуум-фильтры применяют для разделения труднофильтруемых суспензий. Дисковыефильтры предназначены преимущественно для фильтрования суспензий с невысокойскоростью осаждения твердой фазы, а также для разделения легкоиспаряющихся,вязких, окисляемых и токсичных суспензий. Фильтры с зернистой перегородкой. Впроцессах очистки сточных вод как правило приходится иметь дело с большимколичеством воды, поэтому применяют фильтры, для работы которых не требуетсявысоких давлений. Исходя из этого, используют фильтры с сетчатыми элементами(микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры с фильтрующим зернистым слоем. Похарактеру механизма задерживания взвешенных частиц различают два видафильтрования: 1) фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюсяна поверхности зерен загрузки; 2) фильтрование без образования пленкизагрязнений. В первом случае задерживаются частицы, размер которых больше порматериала, а затем образуется слой загрязнений, который является такжефильтрующим материалом. Такой процесс характерен для медленных фильтров,которые работают при малых скоростях фильтрования. Во втором случаефильтрование происходит в толще слоя загрузки, где частицы загрязненийудерживаются на зернах фильтрующего материала адгезионными силами. Такойпроцесс характерен для скоростных фильтров. Фильтры с зернистым слоемподразделяют на медленные и скоростные, открытые и закрытые. Высота слоя воткрытых фильтрах равна 1-2 м, в закрытых 0,5-1 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насосами.
Медленные фильтрыиспользуют для фильтрования некоагулированных сточных вод. Скоростьфильтрования в них зависит от концентрации взвешенных частиц: до 25 мг/лпринимают скорость фильтрования 0,2-0,33 м/ч; при 25-30 мг/л — 0,1-0,2 м/ч.Достоинством фильтров является высокая степень очистки сточных вод. Недостатки:большие размеры, высокая стоимость и сложная очистка от осадка. Скоростныефильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойныхфильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, умногослойных—из различных материалов.
Сточную воду подают внутрьфильтра, где она проходит через фильтрующий материал и дренаж и удаляется изфильтра. После засорения фильтрующего материала проводят промывку подачейпромывных вод снизу вверх. Дренажное устройство выполняют из пористобетонныхсборных плит. На нем размещают фильтрующий материал (в 2-4 слоя) одногогранулометрического состава. Общая высота слоя загрузки равняется 1,5-2 м. Скорость фильтрования принимается равной 12-20 м/ч.
Осветлители. Их применяютдля очистки природных вод и для предварительного осветления сточных воднекоторых производств. Используют, в частности, осветлители со взвешенным слоемосадка, через который пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтом.
Воду с коагулянтом подаютв нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвесиподнимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их нестанет равной скорости восходящего потока — сечение I-I.
/>
Рисунок 4 – Блокосветлителя: 1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 –осадкоуплотнитель
Выше этого сеченияобразуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода.При этом наблюдается процесс прилипания частиц взвеси к хлопьям коагулянта,осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная сода поступает в желоб, изкоторого ее направляют на дальнейшую очистку. Образование и уплотнение осадка восадкоуплотнителе происходит в условиях непрерывного поступления взвеси [3].
/>2 Описание технологической схемы узла механической очисткисточных вод
Сточные воды завода «ИХЗК»поступают в водосборный бассейн. Здесь стоки со всего производства смешиваютсяаэрацией при помощи воздуходувки, а затем перекачиваются насосом и направляютсяв узел очистки сточных вод.
Сточная вода проходитчерез решетки, где происходит процеживание. Очищенная вода подается насосамидальше, а шлам, осевший на решетках, очищается граблями и направляется вшламосборник.
Вода, очищенная от крупныхпримесей, поступает в секцию отстаивания, где сначала в песколовке, затем вгоризонтальных отстойниках происходит выделение минеральных и органическихзагрязнений из сточных вод под действием силы тяжести. Время пребывания стоковв них не менее 1,5 часа.
Очищенная воданаправляется в осветлитель. Туда же подаётся сточная вода от производствакатализаторов гидрокрекинга в качестве коагулянта. Осадок направляется вшламосборник.
Далее вода направляется напресс-фильтр, где происходит отделение мелкодисперсной фазы. Шлам такженаправляется в емкость для сбора шлама.
Вода самотеком перетекаетна следующие этапы очистки – на (например, на химическую или биологическую).
Принципиальная схема узламеханической очистки сточных вод
/>
Позиции:
А – решетка,
Б – песколовка,
В – горизонтальныйотстойник,
Г – осветлитель,
Д – пресс-фильтр.
Потоки:
I – сточная вода от производства,
II – шлам, осевший нарешётке,
III – вода на дальнейшуюочистку,
IV – осадок песколовки,
V – вода на доочистку вотстойник,
VI – шлам отстойника,
VII – вода в фильтр,
VIII – шлам осветителя,
IX – сточные воды отпроизводства катализатора гидрокрекинга в качестве коагулянта,
X – вода на фильтр,
XI – осадок фильтра,
XII – вода на дальнейшуюдоочистку.
/>
3 Исходные данныеСостав стоков Расход, кг/час Твердая фаза 70 Взвешенные вещества 105 Солесодержание 70 Вода 69755
Общий расход – 70000 кг/ч[4].
/>4 Материальный баланс
Решетка.
Эффективность решётки потвёрдой фазе – 50%, по взвешенным веществам – 15%, по солям – 5%.
Влажность осадка – 30 %.
Материальный балансрешетки представлен в таблице 1.
Таблица 1 – Материальныйбаланс решеткиНаименование Приход, кг/час Расход, кг/час I II III Твердая фаза 70 35 35 Взвешенные вещества 105 15,75 89,25 Солесодержание 70 3,5 66,5 Вода 69 755 23,25 69 731,75 Итого 70 000 77,5 69 922,5
Песколовка.
Эффективность песколовкипо твёрдой фазе – 60%, по взвешенным веществам – 55%, по солям – 10%.
Влажность осадка – 50 %.
Материальный баланспесколовки представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Материальныйбаланс песколовкиНаименование Приход, кг/час Расход, кг/час III IV V Твердая фаза 35 21 14 Взвешенные вещества 89,25 49,09 40,16 Солесодержание 66,5 6,65 59,85 Вода 69 731,75 76,74 69 655,01 Итого 69 922,5 153,48 69 769,02
Горизонтальный отстойник
Эффективность отстойникапо твёрдой фазе – 70%, по взвешенным веществам – 70%, по солям – 15%.
Влажность осадка – 50 %.
Материальный балансотстойника представлен в таблице 3.
Таблица 3 – Материальныйбаланс отстойникаНаименование Приход, кг/час Расход, кг/час V VI VII Твердая фаза 14 9,8 4,2 Взвешенные вещества 40,16 28,11 12,05 Солесодержание 59,85 8,98 50,87 Вода 69 655,01 46,89 69 608,12 Итого 69 769,02 93,78 69 675,24
Осветлитель
Эффективность осветлителя потвёрдой фазе – 90%, по взвешенным веществам – 90%, по солям – 20%.
Влажность осадка – 40 %.
Материальный балансосветлителя представлен в таблице 4.
Таблица 4 – Материальныйбаланс осветлителяНаименование Приход, кг/час Расход, кг/час VII IX VIII X Коагулянт 10 10 Твердая фаза 4,2 3,78 0,42 Взвешенные вещества 12,05 10,85 1,2 Солесодержание 50,87 10,14 40,71 Вода 69 608,12 90 34,77 69 663,35 Итого 69 775,24 69,54 69 705,7
Пресс-фильтр
Эффективностьпресс-фильтра по твёрдой фазе – 90%, по взвешенным веществам – 90%, по солям –30%.
Влажность осадка – 50 %.
Материальный балансосветлителя представлен в таблице 5.
Таблица 5 – Материальныйбаланс осветлителяНаименование Приход, кг/час Расход, кг/час Х ХI ХII Твердая фаза 0,42 0,38 0,04 Взвешенные вещества 1,2 1,08 0,12 Солесодержание 40,71 12,21 28,5 Вода 69 663,35 13,67 69 649,68 Итого 69 705,7 27,34 69 678,34
/>6 Контроль производства
Под техническим контролемпонимают область, автоматически охватывающую методы и средства наблюдения затем или иным производственным процессом, за состоянием или за работой отдельныхаппаратов.
Параметры контроля ирегулирования выбирают с учетом технологического режима.
В качестве контролируемыхи регулируемых параметров выбирают те, которые обеспечивают устойчивость работыочистных сооружений и требуемое количество очистки стоков.
Основными контролируемымипараметрами являются уровень жидкости, расход сточных вод, величина рН среды итемпература.
При выборе приборовконтроля и регулирования руководствуются такими требованиями как надежность,точность, приспособленность к измеряемой среде, удобство в эксплуатации. [4]
/>
Заключение
В ходе работы была предложенапринципиальная схема узла механической очистки сточных вод производствакатализаторов. Схема проста и удобна. Эффективность всего узла по твёрдой фазе– 99,94%, по взвешенным веществам – 99,86%, по солям – 80,47%.
Таким образом, можносделать вывод, что схема технологична, имеет высокую эффективность очисткисточных вод от механических примесей.
/>
Список использованных источников
1 Н.Н. Михеев, Водохозяйственная политика РФ и пути еёреализации, статья, ВСТ №5, – 2000
2 Лапицкая М.П., Зуева Л.И., Балаескул Н.М., КулешоваЛ.В. Очистка сточных вод. — Минск: Высшая школа, 1983. – 256 с.
3 Яковлев С.В., Корелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В.Очистка производственных сточных вод. – М.: Стройиздат, 1985. – 336 с.
4 Технологический регламент ОАО ² Ишимбайский химический завод катализаторов ².