Проект участка очистки сточных вод гальванического производства

Понятие 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.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 24.11.2010
Размер файла 4,9 M

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.

Очистка (доочистка) сточных вод от следов металлов

1. Сущность предлагаемой технологии: После вертикальных отстойников существующей схемы, осветленная вода перед сбросом ее в канализацию проходит дополнительно глубокую очистку на фильтрах с зернистой загрузкой с целью удаления следов тяжелых металлов. Очищенная вода направляется в резервуар чистой воды и далее на повторное использование (до 50% очищенной воды может быть использовано для промывки деталей, остальное - на другие технические нужды). Фильтр с зернистой загрузкой периодически (не чаще одного раза в две недели) подвергается обратноточной промывке, промывная вода возвращается в голову процесса. По мере исчерпания обменной емкости через 3-5 фильтроциклов адсорбент подвергается активации (р-ром Na2CO3 или MgSO4, активирующий раствор можно использовать до 20 раз). Узел регенерации включает в себя емкость для приготовления рабочих растворов и дозировочные насосы. Отработанные регенерирующие растворы направляются в накопитель (существующей схемы) и подвергаются очистке с основным потоком. Срок службы адсорбента не ограничен. При доочистке не образуются дополнительные отходы и отработанные растворы, объем осадка не увеличивается.

2. Состав установки: Фильтры напорные стальные, емкости, насосное оборудование, трубопроводы и запорная арматура.

Комбинирование электрофлотации и ионного обмена.

Гальванические производства и производства печатных плат являются одними из наиболее водоемких; одновременно предприятия этих отраслей являются интенсивнейшими генераторами загрязнения сточных вод, что обусловливает необходимость резкого сокращения промышленных сточных вод, поступающих в водные объекты. При проектировании систем водообеспечения гальванических производств возникают проблемы оптимального подбора оборудования, технологии очистки воды, ее структуры, методов очистки.

Данная система очистки сточных вод является классической для очистных сооружений гальванических производств и производств печатных плат. Она включает в себя несколько стадий обработки промывных вод и отработанных концентрированных растворов электролитов. При наличии нескольких потоков сточных вод: кислотно-щелочные, хромсодержащие, циансодержащие, фторсодержащие - для обработки и обезвреживания каждого потока предусматривает отдельная первая стадия с усреднением сточной воды и концентрата в накопительной емкости, соответствующей обработки в реакторе и последующем смешивании потоков в реакторе флокуляторе для дальнейшей глубокой очистки. Рассмотрим стадии очистки сточной воды более подробно:

· Усреднение промывных вод в накопительных емкостях и пропорциональное дозирование отработанных концентрированных растворов для отсутствия залпового сброса и обработка флокулянтом (Суперфлок А-100) в реакторе для более эффективной очистки сточных вод;

· Высокоэффективная очистка сточной воды от тяжелых металлов, предварительно переведенных в фазу гидроксидов в электрофлотаторе с получением пенного продукта относительно низкой влажности» 96%;

· Обезвоживание пенного продукта флотации (шлама) на рамном фильтр прессе до» 70%. Обезвоженный шлам может использовать в качестве вторсырья в строительном производстве;

· Тонкая фильтрация воды на механическом фильтре 5-20 мкм для очистки от остаточных взвешенных веществ и глубокая очистка воды от тяжелых металлов в растворенном (ионном) состоянии на сорбционных и / или ионообменных фильтрах до норм ПДК.

Эта система очистки сточных вод является более высокотехнологичной благодаря применению технологии ультрафильтрации на керамических либо половолоконных мембранах. Ее главными отличиями от классической схемы являются:

· Направленность на создание при следующем этапе модернизации очистных сооружений замкнутого цикла оборотного водоснабжения;

· Более высокая степень надежности и автоматизации процесса водоочистки;

· Более высокие капитальные затраты на приобретение оборудования, но существенно более низкие эксплуатационные затраты благодаря отсутствию необходимости ежегодной замены ионообменных смол, закупки реагентов для их регенерации, длительный (до 10 лет для керамических мембран и до 3 лет для полых волокон) срок службы мембранных элементов в установке ультрафильтрации, что впоследствии приведет к значительной экономии финансовых средств предприятия;

· Отсутствие возможности проскока остаточных концентраций тяжелых металлов при несвоевременной регенерации ионообменного оборудования, а также потребности в самих реагентах для регенерации и кондиционирования ионообменных смол, и, следовательно значительное снижение анионного состава очищенных сточных вод.

Применение на очистных сооружениях установок ультрафильтрации является на сегодняшний день оптимальным решением при реконструкции и строительстве новых систем очистки сточных вод Вашего промышленного предприятия.

Создание замкнутых систем очистки сточных вод предопределяет необходимость разработки научно обоснованных требований к качеству воды, используемой в технологических процессах и операциях. Локальная очистка сточных вод во многих случаях дешевле их полной очистки в соответствии с существующими требованиями, а создание систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий, предусматривающих полное выделение всех компонентов из сточных вод, является важнейшей частью безотходного производства.

2. Специальная часть (технологическая)

2.1 Выбор оборудования и технологической схемы очистки сточных вод

Электрофлотатор может работать, как самостоятельно, так и в комбинации с другим оборудованием, например в качестве промежуточного звена (отстойник - фильтр) между грубой (реагентной) и тонкой очисткой (ультрафильтрация - обратный осмос).

Схема электрофлотатора: 1 - Камера флокуляции (грубой очистки), 2 - Патрубки для подачи сточной воды, 3 - Патрубки для дренажа (технологического слива), 4 - Патрубок для отвода шлама, 5 - Камера для сбора шлама, 6 - Пеносборное устройство, 7 - Уровень воды в аппарате, 8 - Перегородки, 9 - Электродвигатель, 10 - Патрубок для отвода очищенной воды, 11 - Гидрозатвор, 12 - Камера флотации (тонкой очистки), 13 - Электродные блоки, 14 - Токоподводы. Потоки: I - Сточная вода, II - Очищенная вода, III - Флотошлам

Электрофлотатор изготовляется в форме прямоугольной емкости из полипропилена, состоящей из нескольких камер с расположенными в них электродными блоками. Корпус аппарата оборудован входными и выходными патрубками с фланцами для присоединения к трубопроводам. В верхней части аппарата на раме монтируется автоматизированное пеносборное устройство расположенное выше уровня воды и состоящее из электродвигателя и транспортера с лопатками для сбора образующейся пены (шлама). Пеносборное устройство приводится в движение электродвигателем.

Процесс электрофлотации проходит следующим образом: Сточная вода поступает через патрубки 2 в нижнюю часть камеры флокуляции (грубой очистки) 1, переливается через перегородку 8 в камеру флотации (тонкой очистки) 12 и через отверстие в нижней части поступает в сборник очищенной воды 11, обеспечивающий контроль уровня в установке. После наполнения аппарата жидкостью включают источник питания, и на электроды 13 подается ток. В результате протекания процесса электролиза воды на поверхности электродов идёт выделение газовых пузырьков, которые, поднимаясь вверх, взаимодействуют с дисперсными частицами загрязнений с образованием флотокомплексов «частица-пузырьки газа». Плотность образующихся флотокомплексов меньше плотности воды, что обеспечивает их подъём на поверхность сточной жидкости и образование пенного слоя (флотошлама), состоящего из газовых пузырьков, водных прослоек и дисперсных частиц загрязнений.

Очищенная вода через патрубки 10 вытекает из аппарата. Пенный слой периодически удаляется с поверхности сточной воды пеносборным устройством в направлении против ее течения в камеру 5 с конусным днищем, располагаемую в торце аппарата со стороны входа в него сточной воды. Удаление шлама происходит через патрубок 4. Выделяющиеся газы удаляются вытяжным зонтом, расположенным над электрофлотатором.

Модуль конструктивно разделен на 2 части продольной перегородкой, разделяющей потоки воды и шлама в электрофлотаторе. Такая конструкция позволяет использовать электрофлотатор для обработки, как двух различных стоков (при независимом подключении камер), так и одного общего стока (при параллельном подключении камер). Слив жидкости из электрофлотатора осуществляется через дренажные штуцера 3.

Интенсификация процесса флотации осуществляется путем дополнительного применения реагентов - коагулянтов и флокулянтов.

Технологическая схема очистки сточных вод

2.2 Описание технологической схемы

На Рис. 1. представлена технологическая схема очистки сточных вод гальванического цеха машиностроительного предприятия с последующим сбросом очищенной воды в систему городской канализации, либо возвратом для использования на технические нужды предприятия. Данная система очистки сточных вод рекомендуется для использования при проектировании новых очистных сооружений, либо реконструкции и модернизации действующих станций водоочистки в целях повышения их экономической эффективности и экологической безопасности.

Технологическая схема очистки сточных вод: Е1, Е2, Е3 - накопительная ёмкость; Н1, Н2 - насос; Д1, Д2, - ёмкость приготовления раствора реагента; НД1, НД2, НД3 - дозирующий насос; Р1 - реактор смешения; ЭФ - Электрофлотационный модуль; ИПТ - источник питания электрофлотационного модуля; ФП - фильтр пресс; КФ - кварцевый фильтр; ИФ - ионообменный фильтр.

Система работает следующим образом: промывные и сточные воды гальванического производства подаются в накопительную емкость Е1. Из емкости Е1 стоки насосом Н1 подается в реактор Р1. В реактор Р1 для предварительной обработки сточных вод дозаторами НД2 и НД3 дозируются реагенты: раствор щелочи и флокулянта. Из реактора Р1 стоки поступают на электрофлотатор ЭФ, в котором по представленному ниже механизму осуществляется извлечение гидроксидов тяжелых металлов, нефтепродуктов и СПАВ. Из накопительной емкости Е2 в емкость Е1 дозатором НД1 дозируются отработанные технологические растворы. Из электрофлотатора очищенная вода поступает в сборную емкость Е3. Осветленная вода из сборной емкости Е3 подается насосом Н2 на механический фильтр КФ, и далее на ионообменные фильтры ИФ, в которых методом ионного обмена происходит извлечение следовых концентраций ионов тяжелых металлов до региональных требований ПДК по сбросам. После очистки вода сбрасывается в канализацию, либо может быть частично возвращена в технологический цикл на повторное использование для технических нужд предприятия (в соответствии с ГОСТ 9.314-90 вода 2-й категории).

Шлам подается для обезвоживания на фильтр-пресс ФП. Обезвоженный шлам влажностью не более 70% утилизируется.

Основным техническим узлом системы очистки является электрофлотатор, включающий в себя блок нерастворимых электродов, систему сбора шлама, источник постоянного тока и вытяжной зонт. Работа аппарата основана на электрохимических процессах выделения водорода и кислорода за счет электролиза воды и флотационного эффекта. Установка работает, как в непрерывном, так и в периодическом режимах и обеспечивает извлечение взвешенных веществ, нефтепродуктов, ПАВ, ионов тяжелых металлов Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cr3+, Al3+, Pb2+, Fe2+, Fe3+ Ca2+, Mg2+ и др. в виде гидроксидов и фосфатов.

2.3 Расчет материального баланса

Исходные данные для проектирования:

Рассчитать локальную установку для очистки сточных вод гальванического производства. Рассчитать электрофлотатор как основную ступень очистки.

Расход сточных вод

1920 м3/сут

Концентрация взвешенных веществ на входе

250 мг/л

Концентрация взвешенных веществ на выходе

1,3 мг/л

Концентрация тяжелых металлов на входе

98 мг/л

Концентрация тяжелых металлов на выходе

0,6 мг/л

Расход сточных вод=1920 м3/сут= 80 м3/ч (1920/24 ч=80)

1) Масса взвешенных веществ в загрязнённой сточной воде:

С взвешенных веществ =250 мг/л=0,25 г./л=250 г./м3

G взвешенных веществ =250*80=20000 г./ч

2) Масса тяжелых металлов в загрязнённой сточной воде:

С тяжелых металлов =98 мг/л=0,098г/л=98г/м3

G тяжелых металлов =98*80=7840г/ч

3) Масса взвешенных веществ в очищенной сточной воде:

С взвешенных веществ =1,3 мг/л=0,0013г/л=1,3 г/м3

G взвешенных веществ =1,3*80=104 г./ч

4) Масса тяжелых металлов в очищенной сточной воде:

С тяжелых металлов =0,6 мг/л=0,0006г/л=0,6 г/м3

G тяжелых металлов =0,6*80=48 г./ч

5) Масса извлечённых взвешенных веществ:

G извлечённых в. в.= 20000-104=19896 г./ч

6) Масса извлечённых тяжёлых металлов:

Gизвлеч. тяж. Ме= 7840-48 =7792 г./ч

2.4 Расчет основного оборудования

Расчет электрофлотатора.

Материальные потоки в электрофлотаторе.

Исходные данные:

I = 50 А - токовая нагрузка на аппарат;

tоэл=25?С - температура электролита;

Вт=98%;

Расстояние между электродами 5 - 10 мм

Экспериментальные данные по составу воды, поступающей в аппарат:

Na2SO4=2000 мг/л, Скипидар=0,01 мг/л, Масло веретенное=5 мг/л, ПАВ «Брулин»=30 мг/л, K2Cr2O7 =0,02 мг/л

рН=8,5

Катодные реакции

H2O>H2 + ОН- - 2з

Анодные реакции

2H2O>O2+4H++4з

Определение расхода воды при электрофлотации, GH2O

где GH2O кг/ч - количество воды, вступившее в электрохимическую реакцию на электроде;

Вт - выход по току, доли единицы;

М = 18 - молекулярная масса воды;

26.8 - количество электричества, равная 1 Р, А-ч;

n = 4, 2 соответственно - количество электронов, участвующих в электрохимической реакции.

G1H2O = 0,0082 кг/ч - количество воды, вступившее в реакцию на аноде.

G2H2O = 0,0165 кг/ч - количество воды, вступившее в реакцию на катоде.

GH2O = G1H2O + G2H2O

GH2O = 0,0247 кг/ч

Определение количества образовавшихся газов

где кг/ч - количество образовавшегося водорода,

МН2 = 2 - молекулярная масса водорода;

n = 2 - количество электронов, участвующих в электрохимической реакции.

= 0,0019 кг/ч

4

где кг/ч - количество образовавшегося кислорода,

МO2 = 32 - молекулярная масса кислорода.

= 0,2195 кг/ч

Определение количества растворителя (воды), уносимого с газообразными продуктами

а) Определение количества растворителя, уносимого с водородом

где t0эл = 25 - температура электролита, °С;

22,4 л - объем одного г-моль газа при нормальных условиях;

р = 23,76 мм. рт. ст. = 23,76133 = 3167,2 Па = 31,672 - упругость водяного пара при температуре электролита, гПа;

?р = 0,02304 - плотность паров растворителя при t0эл, г/л.

= 5,5246 104

-4 кг/ч

б) Определение количества растворителя, уносимого с кислородом

где - количество образовавшегося кислорода, кг/ч.

= 2,7623 10-4

4 кг/ч

Таким образом суммарный расход воды на электролиз:

=0,0503 кг/ч

4

Заключение

Итак, гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, а его сточные воды - одними из самых токсичных и вредных.

Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов и других примесей. Очистка таких стоков затруднена. При этом не удается выделить металлы из шлама сложного состава, а если и удается, то возникают проблемы с дальнейшим использованием и переработкой отходов. Для решения проблемы снижения количества тяжелых металлов в сточных водах до ПДК необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей возвращать в технологический цикл, а извлеченные примеси - на захоронение или переработку.

И действительно, в сравнении с другими методами очистки промышленных сточных вод преимущества использования электрофлотационных модулей очевидны:

· высокая эффективность извлечения дисперсных веществ (гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов и кальция, нефтепродуктов, поверхностно-активных и взвешенных веществ);

· высокая производительность (1м2 оборудования - 4 м3/ч очищаемой воды);

· отсутствие вторичного загрязнения воды благодаря примению нерастворимых электродов ОРТА;

· низкие затраты электроэнергии от 0,5 до 1 кВт·ч/м3;

· отсутствие заменяемых материалов (электродов, фильтров, сорбентов и пр.);

· простота эксплуатации, автоматический режим работы не требуют ежегодного ремонта и остановок;

· шлам менее влажный (94-96%), в 3-5 раз легче обезвоживается и может быть использован при изготовлении строительных материалов и / или пигментов для красителей.

В проекте рассмотрен электрофлотатор как основная ступень очистки, приведена его технологическая схема, её описание, рассчитан материальный баланс сточных вод.

Список литературы

1. Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия, 1983.

2. Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. М.: Энергия, 1977.

3. Костюк В.Н. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. Л.: Химия, 1990.

4. Алферова Л.А. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М.: Стройиздат, 1984.

5. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1979.

6. Когановский А.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983.

7. Классен В.И., Мокроусов В.А. Введение в теорию флотации. М.: Металлургиздат, 1959. 580 с.

8. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотация. М.: Недра, 1973. 384 с.

9. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. 512 с.

10. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1990. 511 с.

11. Пушкарев В.В., Южанинов А.Г., Мэн С.К. Очистка маслосодержащих вод. М.: Металлургия, 1980. 200 с.

12. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л.: Химия, 1977. 464 с.

13. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. М.: Недра, 1983.


Подобные документы

  • Разработка технологии очистки сточных вод от гальванического и травильного производств. Расчет технологического оборудования (основных характеристик аппаратов водоочистки) и составление схемы очистки. Проектирование оборудования для обработки осадка.

    курсовая работа [255,6 K], добавлен 13.12.2010

  • Характеристика 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 31.03.2014

  • Основные 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 27.06.2011

  • Подбор 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 19.12.2010

  • 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 14.11.2017

  • 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.

    курсовая работа [63,3 K], добавлен 01.04.2011

  • Определение 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

  • Исследование 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 12.06.2010

  • Принципиальная 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 15.01.2012

  • Проектирование установки полной биологической очистки хозяйственно бытовых сточных вод населенного пункта с числом жителей 800-1000 человек. Процессы биологической очистки, критерии выбора локальных установок. Описание технологического процесса.

    дипломная работа [364,2 K], добавлен 18.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.