Сравнительный анализ методов очистки промышленных сточных вод
Классификация сточных вод и основные методы их очистки. Гидромеханические, химические, биохимические, физико-химические и термические методы очистки промышленных сточных вод. Применение замкнутых водооборотных циклов для защиты гидросферы от загрязнения.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.04.2011 |
| Размер файла | 63,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовая работа
"Сравнительный анализ методов очистки промышленных сточных вод"
2011
Содержание
- Введение
- 1. Классификация сточных вод
- 2. Методы очистки сточных вод
- 2.1 Гидромеханические методы очистки сточных вод
- 2.2 Химические методы очистки сточных вод
- 2.3 Биохимические методы очистки сточных вод
- 2.4 Физико-химические методы очистки сточных вод
- 2.5 Термические методы очистки сточны вод
- 3. Замкнутые водооборотные циклы
- Заключение
- Библиографический список
Введение
По определению академика А.Е. Ферсмана, вода является самым важным минералом на земле". В промышленности вода играет весьма значительную роль. Предприятия потребляют большие количества чистой воды. Она используется в производственном цикле, на вспомогательных участках, для бытовых целей. Вода может быть средой для проведения химических реакций, охлаждающим агентом в теплообменной аппаратуре, ее используют для мытья полов, оборудования, она используется как сырье, растворитель, источник получения водорода и кислорода, а также для транспортирования сырья и материалов.
Сточными называются воды, образовавшиеся в процессе использования на бытовые и производственные нужды и получившие при этом дополнительные загрязнения.
Целью данной работы является изучение возможных методов очистки производственных сточных вод.
1. Классификация сточных вод
Авторы различных изданий классифицируют сточные воды по-разному. Но все они выделяют три основные группы сточных вод:
- производственные (ПСВ),
- бытовые (включая хозфекальные - БСВ)
- атмосферные (АСВ).
Последние формируются за счет атмосферных осадков (дождь, снег), поступающих на территорию предприятия. B зависимости от содержания в них химических веществ АСВ могут быть или сильно загрязненными, или содержащими загрязняющие вещества в небольших количествах. Производственные сточные воды также можно разделить на две большие гpyппы: содержащие загрязняющие вещества и условно чистые. Первая группа должна быть подвергнута очистке на специальных сооружениях, вторая группа может быть использована в цикле оборотного водоснабжения.
Для отведения сточных вод от мест их образования существуют специальные канализационные сети (системы). Режим поступления сточных вод в наружную канализационную сеть промышленного предприятия и их количество зависят от многих условий: мощности предприятия, числа рабочих смен, вида исходного сырья, технологии производства, числа единиц производственного оборудования, а также режима его работы, удельного расхода воды на единицу продукции и т.п. Вследствие этого на предприятиях одного и того же производственного профиля сточные воды имеют неодинаковый состав и поступают в канализацию c различной степенью неравномерности. Режим поступления производственных сточных вод во внутрицеховую канализационную сеть определяется технологическими процессами отдельных цехов и предприятия в целом. [1, с 290]
Для устранения загрязнений сточных вод применяют различные методы очистки. Наиболее удобная классификация методов приводится у А.Н. Голицына. Методы очистки сточных вод классифицируются следующим образом:
1. По типу процесса очистки:
- гидромеханические (процеживание, отстаивание, улавливание всплывающих материалов, фильтрование, центрифугирование);
- физико-химические (коагуляция, флотация, флокуляция, адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос, десорбция, электрохимические методы);
- химические (нейтрализация, окисление и восстановление, удаление ионов тяжелых металлов);
- биохимические (аэробные и анаэробные);
- термические (выпаривание и сжигание).
2. По виду изменения вредных веществ:
- методы выделения примесей без изменения их химического состава и агрегатного состояния;
- методы превращения примесей в другие формы и состояния;
- биологические.
3. По видам загрязнения:
- очистка от твердых частиц (процеживание, отстаивание, механическое разделение, фильтрование);
- очистка от растворимых примесей (экстракция, сорбция, нейтрализация, электрокоагуляция, ионный обмен, озонирование, кондиционирование, обезвоживание);
- очистка от органических примесей (применение сооружений с использованием биологических фильтров). [3, с 37-38]
Как видно из приведенной выше классификации, способов очистки сточных вод очень много. Ниже рассмотрим некоторые из них.
2. Методы очистки сточных вод
2.1 Гидромеханические методы очистки сточных вод
В группу методов механической очистки включают процеживание, отстаивание, осветление во взвешенном слое осадка, фильтрование центробежные методы.
Процеживание. Сточные воды процеживают через решетки и сита с целью извлечения из них крупных примесей для предотвращения засорения труб и каналов. Решетки состоят из наклонных или вертикально установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Решетки могут быть неподвижные и подвижные. Ширина прозоров в решетке равна 16 - 20 мм. По способу очистки решеток от задержанных загрязнений они разделяются на простейшие, которые очищаются ручным способом, и механические, очищаемые с помощью механических приспособлений. При этом в просветах решетки движутся зубцы граблей, укрепленных на подвижной шарнирно-пластинчатой цепи, которая приводится в движение электродвигателем. Отбросы, снятые со стержней решетки направляются на ленте-транспортере в дробилку для измельчения.
Сита применяют для удаления более мелких взвешенных частиц. Они могут быть двух типов: барабанные или дисковые. Первые представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от способа подвода воды (снаружи или внутрь). Задерживаемые примеси смываются c сетки водой и отводятся в желоб. Производительность сита зависит от размера (диаметра) барабана, его длины, a также от свойств примесей.
Отстаивание. Его применяют для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители.
Песколовки предназначены для задержания минерaльных примесей, содержащихся в сточных водах. Принцип действия этих устройств основан на том, что частицы, плотность которых больше, чем плотность воды, по мере движения их в резервуаре выпадают на дно. Конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества очищаемых сточных вод, концентрации взвешенных частиц. Наиболее часто используют гoризонтaльные песколовки. Скорость движения воды в горизонтальных песколовках не превышает 0,3 м/с. [1, с 295-296]
Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из сточных вод грубодиспергированных примесей с плотностью, отличной от плотности воды.
Отстойники предназначаются для осаждения нерастворенных частиц вследствие замедленного движения сточных вод. [4, с 205]
B зависимости от конструкции отстойники могут быть горизонтальными, вертикальными или радиальными. В горизонтaльных отстойниках жидкость движется почти горизонтально вдоль отстойника, в вертикальном - снизу вверх, в радиaльных - от центра к периферии. [1, с 296]
Горизонтальные отстойники - это железобетонные, прямоугольные в плане бассейны воды. Для выравнивания потоков в бассейнах устанавливают через 3 - 6м вертикальные продольные перегородки. Удаление осадков со дна отстойника гидравлическое (без остановки работы) или механическое (при опорожнении отстойника или отсека). [2, с 30]
Вертикальные отстойники - это круглые, квадратные или многоугольные в плане резервуары с конусным или пирамидальным днищем. Вертикальные отстойники обычно имеют производительность от 20 до 50 м3/сут, они используются при глубоком залегании грунтовых вод. сточная жидкость подводится к рабочей части отстойника по центральной трубе. После выхода из трубы сточная жидкость движется снизу вверх к сливным желобам, по которым поступает в отводной лоток. Во время движения сточной жидкости по отстойнику из нее выпадают взвешенные частицы, плотность которых больше плотности воды. [1, с 297]
Радиальные отстойники - круглые в плане бассейны, снабженные устройством для непрерывного удаления выпадающей смеси. Сточная вода подается через центральную трубу в бассейн отстойника и движется с убывающей скоростью к периферии. При этом происходит выпадение осадка. Пройдя отстойник, сточная вода через щелевые отверстия поступает в круговой желоб. Дно бассейна имеет уклон в 5-8° от периферии к центру. Выпавший осадок удаляют скребками, укрепленными к подвижной ферме, в приямок для сбора осадка, расположенный в центральной части отстойника. [2, с 31]
Радиальные отстойники являются разновидностью горизонтальных. Их применяют главным образом на крупных станциях очистки сточных вод (более 20 000 м3/сут) в системах биологической обработки. В этом случае их разделяют на первичные и вторичные. Первичные предшествуют сооружениям биологической очистки, а вторичные устанавливаются после таких сооружений. [1, с 297]
Недостатками отстойников являются сравнительно низкая эффективность, невысокая скорость удаления частиц, большие габаритные размеры аппаратов, значительный расход материалов (металла, бетона) для их изготовления. [3, c38]
Фильтрование. Процесс применяют для выделения из сточных вод грубо - и мелкодисперсных примесей, не осевших при отстаивании. Фильтрование является обычно завершающей стадией очистки сточных вод, прошедших сооружения механической, физико-химической и биологической очистки.
B зависимости от количества и характера примесей, a также количества очищаемой жидкости и требований к осветленной воде применяют фильтры c фильтровальной перегородкой или зернистой загрузкой.
Для осуществления процесса фильтрования могут быть использованы фильтры любой конструкции. Однако при очистке сточных вод, как правило, в больших объемах выбирают фильтры, для работы которых не требуется применения больших давлений. Исходя из этого, используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры c фильтрующим зернистым слоем. Фильтр последнего типа представляет собой резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, a затем фильтрующий материал. [1, c.299]
Фильтрующий слой аппарата необходимо время от времени промывать от накопившихся загрязнений. Для этого в фильтр снизу подается промывочная вода.
Наличие в очищаемой воде ферромагнитных примесей позволяет использовать для очистки магнитные и электромагнитные фильтры. Для фильтрования эмульгированных веществ применяют фильтры c пенополиуретановой загрузкой. [1, c.299]
Недостатками фильтров являются значительная металлоемкость и сложность системы промывки. [3, c.40]
Центробежные методы. Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и открытые (низконапорные) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, a открытые - для удаления осaждaющихся и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обcлyживаются, имеют высокую производительность и небольшую стоимость.
Центробежные силы используют также в центрифугax. Мощность силового поля в таких аппаратах превышает мощность поля сил тяжести в сотни, тысячи и даже сотни тысяч раз, что позволяет обеспечить любую степень полноты разделения. B практике центрифугирования применяют два принципиально различных способа разделения неоднородных систем - фильтрование и центробежное осаждение.
Фильтрующие центрифуги служат для разделения сравнительно грубодисперсных систем с кристаллической или аморфной твердой фазой; отстойные и осветляющие - для разделения трудно фильтрующихся суспензий. Для разделения эмульсий используют сепараторы разнообразных конструкций.
Для очистки производственных сточных вод наибольшее применение находят комбинированные центрифуги, сочетающие в одном аппарате фильтрацию с последующим осаждением в поле центробежных сил. [1, с.299-300]
2.2 Химические методы очистки сточных вод
При наличии в сточных водах кислоты или щелочи производится их нейтрализация, показатель рН должен находиться в пределах от 6,5 до 8,5. Нейтрализовать сточные воды можно смешением одних вод с другими (кислых с щелочными), добавлением необходимых реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтpaльные материалы (наиболее часто кислые сточные воды фильтруются через основные агенты: известняк СаСОЗ, доломит СаСОЗ•МgСОЗ, магнезит МgСОЗ и т.д. Сравнительная оценка методов нейтрализации дана в табл.1 [1, c.301]), пропусканием через щелочные воды кислых газов.
Окисление сточных вод производится хлором, перекисью водорода, кислородом воздуха, диоксидом марганца, озоном.
Восстановление используется для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка, для чего в воду вводят сульфит железа, гидросульфит натрия, гидрозин, сероводород или алюминиевую пудру.
Удаление ионов тяжелых металлов производится реагентным методом. Ртуть, хром, кадмий, цинк, свинец, медь и никель удаляются c помощью гидроксидов кальция и натрия, карбонадов и сульфидов натрия, феррохромного шлака и т.п. [3, с.42]
Таблица 1.
Условия применения способов нейтрализации кислых сточных вод. [1, с.301]
|
Кислота в сточных водах |
Концентрация кислоты г/л |
Режим поступления сточных вод |
Способ нейтрализации |
|||||
|
I |
II |
III |
IV |
V |
||||
|
Серная кислота |
< 1,5 > 1,5 < 1,5 > 1,5 |
Р Р Н Н |
+ + + + |
+ + 0 0 |
- - - - |
+ - + - |
+ - + - |
|
|
Соляная и азотная |
- |
Р Н |
+ + |
+ 0 |
+ + |
+ + |
+ + |
I - нейтрализация смешением со щелочными сточными водами; II - раствором извести; III - фильтрованием через известняк; IV - фильтрованием через доломит; V - фильтрованием через мел.
Режим поступления: Р - равномерный; Н - неравномерный.
"+" - применение способа рекомендуется; 0 - применение способа допускается; "-" - применение способа не рекомендуется.
2.3 Биохимические методы очистки сточных вод
Эти методы основаны на способности некоторых микроорганизмов использовать вредные (чаще всего органические) вещества для своего питания в процессе жизнедеятельности. Контактируя с этими веществами, микробы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит - и сульфат-ионы и др. Микроорганизмы используются в виде активного ила или 6иопленки. Биохимическая очистка сточных вод может осуществляться в природных условиях (на полях орошения, в биологических прудах) или в искусственных сооружениях (аэротенках, биофильтрах).
Аэробные процессы очистки происходят c потреблением микробами кислорода, анаэробные - без потребления кислорода в метантенках, где происходит сбраживание c выделением спиртов, кислот, ацетона, углекислого газа, водорода и метана.
При использовании биохимических методов очистки сточных вод возникают проблемы сохранения активного ила (он не выдерживает низкой температуры), а также удаления и рационального использования продуктов процесса (в том числе взрывоопасных метана и водорода). Кроме того, появляется необходимость доочистки твердых осадков. [3, с.42]
2.4 Физико-химические методы очистки сточных вод
Из этой группы методов наиболее распространенными являются флотация и коагуляция.
Флотация. Флотационные процессы основаны на всплытии дисперсных частиц вместе c пузырьками воздуха. Флотацию успешно применяют в ряде отраслей техники (например, в процессах обогащения рудного и нерудного минерального сырья, в угледобыче) и для очистки производственных сточных вод.
Процесс флотации состоит в том, что молекулы нерастворенных частиц прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды. Успех флотации и значительной степени зависит от величины поверхности пузырьков воздуха и от площади контакта их c твердыми частицами. Для повышения эффекта флотации в воду вводят реагенты. [1, с.304]
В качестве пенообразователей в воду могут добавлять сосновое масло, креозол, фенолы, способствующие прилипанию частиц к пузырькам пены, которая затем выводится из аппарата. [3, с.40]
Насыщение сточной жидкости воздухом осуществляется следующими способами: подачей воздуха во всасываемую трубу насоса; выделением из раствора пузырьков воздуха вследствие изменения давления; подачей воздуха компрессорами или воздуходувными машинами через пористые пластины; подачей воздуха импеллерными машинами; барботажем воздуха вследствие электрохимических процессов. [1, с.304]
Традиционным признаком классификации флотационных сооружений принят способ получения диспергированной газовой фазы (ДГФ). Все существующие способы можно разделить на следующие группы: дробление газовой фазы (диспергирование) в толще жидкости; непосредственное выделение из обрабатываемой воды. В соответствии с этим составлена классификация флотационных сооружений (рис.1) [4, с.360]
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.1. Классификация флотационных сооружений по способу получения ДГФ.
Флотация имеет высокую степень очистки (95-98%), снижает концентрацию легкоокисляемых веществ, уменьшает количество бактерий и микроорганизмов. Недостатком флотации является применение экологически вредных веществ (например фенолов). [3, с.40]
Коагуляция. Метод заключается в том, что к сточной воде добавляют реагенты (коагулянты), способствующие быстрому выделению из нее мелких взвешенных и эмульгированных веществ, которые при простом отстаивании не осаждаются. Реагeнт добавляют обычно до поступления сточной воды. в отстойники. Взвеси вместе c коагулянтом осаждаются в отстойных бассейнах. [1, с.304-305]
Для повышения эффективности очистки сточных вод от коллоидных загрязнений используют минеральные коагулянты, представляющие гидролизующиеся соли металлов. [4, с.371]
Ниже в таблице приведены наиболее часто используемые коагулянты.
Таблица 2
Коагулянты, используемые при очистке сточных вод. [4, с.371; 5, с.35]
|
Название |
Химическая формула |
|
|
Сульфат алюминия Алюминат натрия Полигидроксохлорид алюминия Алюмокалиевые квасцы Аммиачные квасцы Сульфат железа (II) Сульфат железа (III) Хлорид железа (III) |
Al2 (SO4) 3• 18 H2O NaAlO2 Al2 (OH) nCl (6-n) KAl (SO4) 2•12H2O NH4Al (SO4) 2•12H2O FeSO4•3H2O FeSO4•7H2O Fe2 (SO4) 3•2H2O FeCl3 |
Наиболее широкое применение в качестве коагулянта получил сульфат алюминия. При коагулировании сульфат алюминия взаимодействует с гидрокарбонатами, имеющимися в воде, образуя малорастворимое основание. Также успешно применяют гидроксохлорид алюминия, для которого требуется меньший щелочной резерв воды.
очистка промышленная сточная вода
Т.к. железо обладает переходной валентностью, соли железа могут применяться не только для коагулирования, но и для проведения реакций окисления-восстановления с последующей седиментацией.
Упрощенная схема гидролиза коагулянта может быть представлена следующими стадиями:
Меn+ + H2O - Me (OH) (n-1) + + H+
Me (OH) (n-1) + + H2O - Me (OH) 2 (n-2) + + H+
Me (OH) 2 (n-2) + + H2O - Me (OH) 3 (n-3) + + H+
…………………………………………….
Меn+ + nH2O - Me (OH) n + nH+
Малорастворимые гидроксиды металлов формируют в воде дисперсную систему с противоположным зарядом, что способствует сближению дисперсных частиц загрязнений и коагулянта. Это вызывает нейтрализацию диффузного слоя и приводит к снижению величины ж-потенциала. В результате коагуляции дисперсная система сточных вод может утратить седиментационную устойчивость и стать доступной для эффективного применения разделительных процессов.
Наряду с явлениями коагуляции, образующиеся флокулы гидроксидов металлов, обладая развитой поверхностью сорбируют многие дисперсные загрязнения сточных вод. При этом могут извлекаться вещества, не участвовавшие в текущем процессе коагуляции.
В процессе очистки с помощью коагулятов можно выделить 4 стадии:
I Стадия:
- образование веществ в результате химической реакции;
- кристаллизация малорастворимых соединений;
- адсорбция ионов на поверхности твердой фазы с образованием двойного электрического слоя.
II Стадия - образование и осаждение хлопьев.
III Стадия - созревание осадка (рекристаллизационные процессы упорядочивают кристаллическую структуру осадка).
IV Стадия - уплотнение шлама. [5, с.37]
Процесс очистки сточных вод от коллоидных и мелкодисперсных примесей гетерокоагуляцией c использованием гидроксидов металлов (алюминия, железа) - можно осуществлять, пропуская сточные воды через электролизер c анодами из yкaзанных металлов. Металл анодов под действием постоянного тока ионизируется и переходит в очищаемую воду. Образующиеся в воде гидроксиды алюминия или железа способствуют коагуляции дисперсной системы.
Флокуляция. Для ускорения процесса хлопьеобразования, имеющего место при коагуляции мелкодисперсных примесей, к сточной воде добавляют некоторые высокомолекулярные вещества, называемые флокyлянтами. Обычно флокулянты применяют в дополнение к минеральным коагулянтам, так как они способствуют расширению областей температур и рН коагулирования, снижают расход коагулянтов, повышают плотность и прочность образовавшихся хлопьев, стабилизируют работу очистных сооружений и повышают их производительность. [1, с.306]
Флокулянты разделяют на три группы: неорганические вещества, природные полимеры, синтетические полимеры (рис.2)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.2. виды флокулянтов.
К первой группе следует отнести активную кремниевую кислоту, представляющую собой частично структурированный раствор диоксида кремния.
К группе природных флокулянтов относятся крахмал, производные целлюлозы, альгинат натрия, гуаровые смолы, флокулянты, получаемые микробиологическим синтезом и др. Преимущества природных флокулянтов это их практически полная безвредность. Недостаток - невысокие флоккулирующие свойства.
Большое распространение получили синтетические полимерные флокулянты, что объясняется их весьма высокими флоккулирующими свойствами. Ряд флокулянтов этой группы можно применять для очистки воды и осветления тонкодисперсных суспензий, в весьма малых дозах, не используя при этом коагулянты.
К группе синтетических флокулянтов неионного типа относятся: полиакриламид, полиэтиленоксид, поливинилпиролидон, поливиниловый спирт.
Флокулянты анионного типа - полиакрилат натрия, полистиролсульфокислота. Анионные полимерные флокулянты содержат в цепи карбоксильную группу, сульфогруппу, а также фосфатную группу.
Эффективны флокулянты катионного типа - полиэтиленимин (ПЭИ), полиакриамид (ПАА), ВА-2, ВА-3, ВПК-101, ВПК-402 и др. Ниже представлены катионные флокулянты, выпускаемые в промышленных условиях.
Таблица 3.
Катионные флокулянты.
|
Флокулянт |
Функциональная группа |
Молекулярная масса |
Заряд |
|
|
ВПК-101 ПЭИ ППС ВПК-402 ПДМАЭМА (полидиметилдиаллиламоний хлорида) ОКФ |
N+ (CH3) 3 Cl- ?N, =N, NH2 ?N+ (CH3) • (CH3SO4-) =N+ (CH3) 3 Cl NH+ (CH3) 2• (C2H5COO-) N+ (CH3) 2 Cl- CONH2 CONHCOOH |
6•104 3•104 1•106 3•105 2•106 6•105 |
137 +47 +41 +16 |
Данные об эффекте осветления воды в зависимости от свойств флокулянтов приведены в табл.5.
Таблица 4.
Зависимость величины оптимальной дозы и эффекта осветленияи частиц от вида флокулянта.
|
флокулянт |
Доза, мг/л |
Взвешенные вещества, мг/л До очистки/после очистки |
|
|
ВПК-101 ПЭИ ППС ВПК-402 ПДМАЭМА |
7-10 2-15 5-7 5 5 |
34-107/7-9 23-107/4-8 23-107/7-12 106-116/14-18 23-107/6-18 |
При флокуляции взвешенных частиц под действием синтетических флокулянтов возможны следующие механизмы:
- сжатие двойного слоя, снижение агрегативной устойчивости частиц и, как следствие, объединение частиц под действием молекулярных сил;
- химическое взаимодействие макромолекул с веществами, входящими состав суспензии, или с предварительно добавленными ионами гидролизующихся коагулянтов;
- формирование мостиков полимера между частицами суспензии вследствие закрепления молекулярных цепочек на поверхности частиц. [6, с. 19-30]
Адсорбция используется для глубокой очистки сточных вод от фенолов, пестицидов, ароматических соединений, красителей и т.д.
Адсор6ция - это прилипание частиц, находящихся в очищаемой среде, к твердым веществам - сорбентам. B качестве сорбентов применяют активированные угли (характеристики активированных углей различных марок представлены в табл.5), синтетические сорбенты, некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки). Процесс происходит в адсорбционных установках при перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании ее через слой адсорбента или в кипящем слое. При этом размер частиц сорбента составляет 0,1 мм. Серьезной проблемой является последyющaя очистка (регенерация) сорбента. Преимуществами адсорбции являются высокая степень очистки (80-95%), возможность улавливания токсичных веществ при невысокой их концентрации, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, a также рекуперация (доиспользование) этих веществ. [3, с.40-41]
Таблица 5
Характеристики активных углей. [4, с.378]
|
Марка угля |
Полная емкость, см3/г |
Емкость микропор, см3/г |
Основной размер зерен, мм |
Насыпная плотность, кг/м3 |
|
|
АГ-2 |
0,6 |
0,3 |
1-3,5 |
600 |
|
|
АГ-3 |
0,8-1,06 |
0,37 |
1,5-2,8 |
450 |
|
|
БАУ |
1,5 |
0,32 |
1-3,5 |
260 |
|
|
АР-3 |
0,7 |
0, 19 |
1-5,5 |
550 |
|
|
КАД-йодный |
1 |
0,23 |
1-5 |
380 |
|
|
КАД-молотый |
0,42 |
0,12 |
<0,04 |
- |
|
|
СКТ |
0,98 |
0,51 |
1,5-2,0 |
420 |
Озонирование является универсальным методом, позволяющим эффективно очищать сточные воды от самых разных видов загрязнений.
По сравнению с другими окислителями озон имеет ряд преимуществ. Благодаря высокой окислительной способности, он применяется как для обеззараживания, так и для деструкции трудноокисляемых органических загрязнений. Дополнительным эффектом озонирования воды является ее обогащение растворенным кислородом.
Перспективность применения озонирования как деструктивного метода обусловлена также тем, что оно не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, мало загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации.
В процессе обработки сточных вод озон, подаваемый в камеру реакции, в виде озоно-кислородной или озоно-воздушной смеси, вступает в сложный многостадийные процесс физико-химических взаимодействий с водой и содержащимися в ней загрязнениями. [4, с.385]
Ионный обмен применяется для очистки сточных вод от металлов и соединений мышьяка, фосфора, цианидов и радиоактивных веществ. Он применяется также для обессоливания и подготовки воды для нужд энергетики. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора c твердой фазой, обладающей способностью обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. B качестве твердой фазы (ионитов) применяют алюмосиликаты, силикагели, гидроксиды алюминия, хрома и т.д. Преимуществами ионного обмена являются возможность извлекать ценные вещества из загрязнений, высокая степень очистки, удаление высокотоксичных веществ, в том числе сyперэкотоксикантов. Это метод дорогой и требует четкой организации процесса, a также решения вопросов регенерации ионитов.
Экстракция используется при относительно высокой концентрации вредных веществ (фенолов, масел, органических кислот, ионов метaллов), которая должна составлять не менее 3 г/л. При меньшей концентрации экономически выгоднее применять адсорбцию. Процесс экстракции включает в себя три стадии: интенсивное смешение сточной воды c экстpагентом (органическим растворителем), разделение чистой воды и загрязнений, регенерация загрязнений. Этот метод применяют в том случае, когда стоимость удаляемых веществ (например, ценных металлов) компенсирует затpаты на проведение процесса.
Обратный осмос - это процесс фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны. Он происходит на молекулярном уровне и требует значительных затрат, но обеспечивает глубокую очистку от высокотоксичных вредных веществ.
Десорбция, дезодорация u дегазация представляют собой процессы очистки сточных вод от летучих примесей (сероводорода, аммиака, диоксида углерода). Эти процессы проводятся за счет продувки воды воздухом или инертным газом. Дезодорация очищает воду от меркаптанов, аминов, альдегидов; с помощью дегазации из воды удаляют вещества, способствующие коррозии.
Электрохимические методы очистки включают в себя анодное окисление, катодное восстановление, электpокоагyляцию, электрофлокуляцию и электродиализ.
Как видно из названий, эти процессы происходят при пропускании через сточную воду электрического тока. Общим недостатком методов является большой расход электроэнергии. Электрохимическими методами извлекаются цианиды, роданиды, амины, спирты, сульфиды, меркаптаны. Электродиализ применяется для опреснения соленых вод c использованием ионизированных веществ. [3, с.41]
2.5 Термические методы очистки сточны вод
Если другие методы очистки мaлоэффективны, то производится выпаривание воды. При этом конденсат используется в производстве, а концентрированный раствор из отходов сжигается. Сжигание концентрированных стоков производится, как правило, в печах c кипящим слоем или в циклонных печах Разработаны циклонные печи для сжигания отходов полистирола. Извлечение полистирола из сточных вод - это чрезвычайно сложный и дорогой энерготехнологический процесс, a его закачка в скважины связана с загрязнением подземных вод, поэтому стоки сначала выпаривают, a затем сжигают отходы. Процесс необходимо вести при высокой температуре во избежание образования суперэкотоксикантов. [3, с.42]
Термическими методами могут перерабатываться все органические отходы сложного состава, некоторые неорганические продукты или их смеси c органическими веществами. B результате высокомолекyлярногo окисления образуются нетоксичные соединения, минеральные продукты выделяются в виде золы или гранул. [1, с.303]
По оценке Голицына А.Н. степень очистки сточных вод в зависимости от процесса следующая:
гидромеханические методы - 50.70 %,
физико-xимические - 90.95%,
химические - 80.90%,
биохимические - 85.95 %.
3. Замкнутые водооборотные циклы
Создание замкнутых водоо6оротных систем является важнейшим путем защиты гидросферы от загрязнения.
Водооборотный цикл - это многократное использование одной и той же воды при минимальном восполнении потерь (подпитке).
Из рис.3, на котором приведена простейшая схема оборотного водоснабжения, видно, что насосная станция подает техническую воду на производство, затем она очищается и возвращается через насосную станцию на производство.
Перед насосной станцией происходит восполнение потерь воды, a из очистных сооружений шлам (ил, твердый осадок) удаляется либо на очистку, либо на захоронение.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для оценки эффективности использования воды в производстве применяются следующие коэффициенты:
коэффициент оборота воды
Роб = Qоб / (Qоб +Qи)
коэффициент использования воды
Ки = (Qи - Qсб) / Qи < 1
коэффициент кратности использования воды
n = (Qcб +Qи Qc) / (Qи + Qс) >1
коэффициент безвозвратного потребления воды и ее потери в производстве, %,
Kn = (Qи - Qсб) / (Qоб +Qи) *100,
где Qоб - количество оборотной воды, мз/ч; Qи - количество воды, забираемый из источника водоснабжения, мз/ч; Qc6 - количество воды, сбрасываемый предприятием, мз/ч; Qс - поступление воды из сырья, мз/ч.
Таким образом, оборотное водоснабжение позволяет снизить расход воды в десятки раз и создает возможность организации 6ессточного производства.
Экологическое преимущество замкнутых водооборотных циклов перед разомкнутыми очевидно, так как очистка большого количества воды до необходимой кондиции перед сбросом в водоем является дорогостоящим мероприятием.
Создание водооборотных систем связано c большими трудностями. Для каждого типа воды необходима своя система очистки. Хотя требования, предъявляемые к качеству технической воды, включенной в водоо6орот, не такие жесткие, как к качеству питьeвой воды, но они тоже достаточно высоки.
Внутри труб образуются отложения карбоната кальция, которые необходимо постоянно удалять. В связи с тем что тpyбы корродируют, для снижения темпа коррозии в воду следует добавлять ингибиторы коррозии.
Часто воду из цикла приходится охлаждать в гpaдирнях, при этом имеют место потери воды с брызгами. Кроме того, в трубах и резервуарах гидросистемы часто происходит так называемое биологическое обрастание (образование водорослей), для борьбы с этим явлением приходится часть воды выводить из цикла и взамен добавлять свежую или очищенную воду.
Однако расходы на преодоление всех этих трудностей несоизмеримы с тем вредом, который принесло бы использование воды по разомкнутому циклу c обязательным загрязнением гидросферы. [3, c.43-44]
Заключение
В результате рассмотренных методов очистки сточных вод было установлено, что самыми эффективными способами являются физико-химические методы очистки. Самыми же низкоэффективными являются гидромеханические методы, поэтому они используются на первых стадиях очистки сточных вод от достаточно крупных частиц.
При выборе оптимального метода очистки сточных вод необходимо учитывать следующее:
санитарные и технические требования к качеству очищенных вод с учетом их дальнейшего использования;
количество сточных вод;
наличие у предприятия энергетических и материальных ресурсов и производственных площадей, необходимых для очистки воды;
эффективность процесса обезвреживания отходов производства.
Библиографический список
1. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности: учебник для вузов, изд.2-е / А.С. Бобков, А.А. Блинов, И.А. Роздин, Е.И. Хабарова - М.: Химия, 1998. - 400 с.
2. Канализация и установки по очистке сточных вод: конспект лекций / сост.В.К. Кривошеенко: Нижний Тагил: НТИ (ф) УГТУ УПИ, 2006 - 53 с.
3. Основы промышленной экологии: учебник для нач. проф. Образования / А.Н. Голицын - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2007 - 240 с.
4. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов / С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов - М.: АСВ, 2002 - 704 с.
5. Комплексная переработка многокомпонентных жидких систем. Теория и техника управления образованием осадков. / М.А. Булатов - М.: Мир, 2004 - 304 с.
6. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. / В.Д. Гвоздев, Б.С. Ксенофонтов - М.: Химия, 1988, 112 с.
7. Охрана окружающей среды в черной металлургии: учебное пособие для СПТУ / Г.Ф. Денисенко, З.И. Губонина - М.: Металлургия, 1989 - 120 с.
8. Сточные воды в металлургической промышленности / Роберт Вайнер, перевод с немецкого Е.В. Лайнер, Н.Д. Лукашиной - М.: Металлургиздат, 1962 - 124 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Физико-химические, химические, биологические и термические методы очистки сточных вод. Характеристика хлебопекарных дрожжей. Приготовление растворов питательных солей. Схема очистки сточных вод на производстве. Расчет гидроциклона и отстойника.
курсовая работа [592,4 K], добавлен 14.11.2017Характеристика сточных вод. Тяжелые металлы и специфические органические соединения. Основные способы очистки сточных вод, физические и химические методы. Параметры биологической очистки. Бактериальное сообщество очистных сооружений, их строение.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 31.03.2014Основные методы и сооружения для очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов. Закономерности биохимического окисления органических веществ. Технологическая схема биологической очистки сточных вод, деструкция нефтепродуктов в процессе ее проведения.
дипломная работа [681,6 K], добавлен 27.06.2011Подбор методов и этапы расчета аппарата для очистки сточных вод от нефтепродуктов, которые могут быть использованы, как для очистки производственных сточных вод, так и в системах оборотного водоснабжения. Методы иммобилизации клеток микроорганизмов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 19.12.2010Понятие и назначение гальванического покрытия металлов, этапы проведения данного процесса. Характеристика сточных вод, образующихся в результате гальваники, методы их очистки. Выбор оборудования, описание и критерии выбора технологии очистки сточных вод.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 24.11.2010Принципиальная схема очистных сооружений. Показатели загрязненности сточных вод и технология их очистки. Классификация биофильтров и их типы, процесс вентиляции и распределение сточных вод по биофильтрам. Биологические пруды для очистки сточных вод.
реферат [134,5 K], добавлен 15.01.2012Исследование качественного и количественного состава сточных вод, поступающих на очистку, и сбрасываемых в водоем. Определение показателей реки Сухона в связи со спуском в нее сточных вод г. Тотьма. Анализ технологических процессов очистки сточных вод.
дипломная работа [89,8 K], добавлен 12.06.2010Основные процессы производства сульфитной целлюлозы. Общие показатели загрязненности сточных вод от окорки древесины. Состав промышленных сточных вод кислотного цеха. Сооружения биологической очистки. Локальная и централизованная очистка сточных вод.
реферат [92,7 K], добавлен 09.02.2014Микробиологические методы обезвреживания промышленных органических жидких отходов. Подбор аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов: выбор носителя культуры микроорганизмов и метода иммобилизации; технологический и механический расчеты.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 19.12.2010Определение расчётных расходов сточных вод и концентрации загрязнений. Расчёт требуемой степени очистки сточных вод. Расчёт и проектирование сооружений механической и биологической очистки, сооружений по обеззараживанию сточных вод и обработке осадка.
курсовая работа [808,5 K], добавлен 10.12.2013
