Расчет и проектирование гидроциклона для комплексной технологии глубокой очистки промышленных сточных вод производства хлебопекарных дрожжей
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.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.11.2017 |
| Размер файла | 592,4 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/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДРАЦИИ
НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ»
Курсовой проект
по дисциплине «Техника и технологии защиты окружающей среды»
на тему: «Расчет и проектирование гидроциклона для комплексной технологии глубокой очистки промышленных сточных вод производства хлебопекарных дрожжей
Набережные Челны 2017
Содержание
- Введение
- 1. Методы очистки сточных вод
- 1.1 Механическая очистка сточных вод
- 1.2 Физико-химические методы очистки сточных вод
- 1.3 Химические методы очистки сточных вод
- 1.4 Биологические методы очистки
- 1.5 Термические методы очистки сточных вод
- 1.6 Общая характеристика гидроциклонов
- 2. Производство хлебопекарных дрожжей
- 2.1 Характеристика хлебопекарных дрожжей
- 2.2 Приготовление растворов питательных солей
- 2.3 Режимы подачи питательных растворов в дрожжерастительный аппарат
- 2.4 Аэрация среды
- 2.5 Технологическая схема линии производства хлебопекарных дрожжей
- 2.6 Описание схемы очистки сточных вод на производстве
- 3. Расчет гидроциклона
- 4. Типовой расчет отстойника
- Заключение
- Использованная литература
Введение
гидроциклон сточный вода очистка
Вода - важнейший природный ресурс, используемый в промышленном производстве.
При прямоточном водообеспечении промышленных предприятий вода, забираемая из природного источника, после участия в технологическом процессе возвращается в водоем в виде сточной (отработанной) воды за исключением того количества, которое безвозвратно расходуется в производстве. Вследствие сброса сточных вод природная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению ее качества.
Поэтому на сегодняшний день одной из актуальных задач является внедрение в технологический процесс аппаратов и оборудований для очистки сточных вод.
Целью данной курсовой работы является внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве хлебопекарных дрожжей.
1. Методы очистки сточных вод
1.1 Механическая очистка сточных вод
Промышленные сточные воды часто содержат загрязнения, которые образуют гетерогенные системы с различной степенью дисперсности загрязняющих веществ - взвеси, частицы дисперсной фазы которых образованы нерастворимыми в воде твердыми веществами. Для удаления таких частиц из воды используют процессы процеживания, отстаивания, фильтрования, которые составляют сущность методов механической очистки промышленных сточных вод. Механическую очистку как самостоятельный метод применяют в тех случаях, когда получаемую очищенную воду можно использовать в производстве или спускать в природные водоемы. Во всех других случаях механическая очистка служит предварительной стадией перед другими видами очистки сточных вод.
Процеживание представляет собой процесс пропускания загрязненной сточной воды через решетки и сита с целью улавливания крупных примесей. Неподвижная решетка выполняется в виде металлической рамы, внутри которой устанавливается ряд параллельных стержней. Решетку ставят на пути движения сточных вод под углом 60 - 75О. Вода со скоростью 0,8 - 1,0 м/с проходит между стержнями решетки, крупные загрязнения задерживаются на решетке и затем снимаются специальными механическими устройствами. Полученные твердые отходы подлежат дальнейшей переработке. Один из способов их утилизации - обезвоживание на механическом прессе с последующим сжиганием с примесью дешевого топлива. Для удаления взвешенных частиц с размерами порядка 0,5 - 1 мм применяют сита (барабанные и дисковые). Частицы задерживаются на поверхности сита, затем смываются с нее водой и отводятся в специальный желоб.
Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей и выделения всплывающих примесей. Песколовки, отстойники, осветлители - аппараты для осаждения грубодисперсных примесей.
Песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, главным образом песка, с крупностью частиц 0,2 - 0,25 мм. Их устанавливают перед отстойниками. Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом, чтобы в них выпадали тяжелые минеральные частицы, но не выпадал легкий осадок органического происхождения.
Отстойники представляют собой сооружения, в которых из большого объема сточной воды осаждаются или всплывают грубодисперсные примеси. В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они делятся на первичные и вторичные. Первичными называют отстойники перед сооружениями для биохимической очистки сточных вод, вторичными - отстойники, используемые для осветления сточных вод, прошедших биохимическую очистку.
Осветлители применяются для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют осветлители со взвешенным слоем осадка, через который пропускается вода, предварительно обработанная коагулянтом.
Нефтеловушки и жироловушки. Для выделения из сточных вод всплывающих примесей - нефти, масел, жиров в промышленности используют нефтеловушки и жироловушки. По сути, эти приспособления являются также отстойниками, но примеси здесь концентрируются на поверхности водного зеркала, собираются и удаляются из верхней части такого отстойника.
Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ. Основной конструкционный элемент очистных установок - фильтр, представляющий
собой пористую перегородку, проницаемую для воды, но задерживающую частицы дисперсной фазы. В качестве фильтров используют металлические перфорированные листы и сетки из коррозионно-стойкой стали или других металлов и сплавов, ткани, керамику. Роль пористой перегородки (фильтра) может выполнять слой зернистого материала - песка, гравия, кокса и др. Материал фильтра должен быть устойчив к воздействию очищаемой воды, термически стоек, механически прочен.
1.2 Физико-химические методы очистки сточных вод
Коагуляционная очистка - это метод очистки сточных вод от коллоидных частиц, основанный на свойстве коллоидной системы в определенных условиях терять агрегативную устойчивость. Основным процессом коагуляционной очистки производственных сточных вод является взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц загрязнений с агрегатами, образующимися при введении в сточную воду коагулянтов. В промышленности находят применение различные коагулянты:
соли алюминия: cульфат алюминия (глинозем) Al2(SO4)3 18H2O, алюминат натрия NaAlO2;
соли железа: железный купорос FeSO4 7H2O , хлорид железа () FeCl3;
соли магния: хлорид магния MgCl36H2O, сульфат магния MgSO47H2O;
известь, шламовые отходы.
Сорбционная очистка - это метод очистки, основанный на поглощении загрязняющих веществ из сточных вод твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называют сорбентом, а поглощаемое вещество - сорбатом. Абсорбция - поглощение вещества всем объемом жидкого сорбента. Адсорбция - поглощение вещества поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента. Сорбция, сопровождающаяся химичесим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно или совместно с другими методами очистки для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ, а также в целях последующего использования очищенной воды в системах оборотного водоснабжения. Метод применим для очистки сточных вод от ароматических соединений, красителей, углеводородов, слабых электролитов. При содержании в сточных водах только неорганических соединений, а также низших одноатомных спиртов этот метод неприменим. В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины, уголь и др. Активность сорбента характеризуется массой поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м3, кг/кг).
Флотация - метод очистки промышленных сточных вод от гидрофобных мелкодисперсных загрязнений, основанный на явлении смачивания жидкостью твердых или жидких несмешивающихся с ней поверхностей. Метод применяют для удаления из сточных вод нерастворимых в воде диспергированных загрязнений, которые самопроизвольно плохо отстаиваются в условиях механической очистки. Процесс флотационной очистки заключается в удалении гидрофобных частиц загрязнений за счет прилипания их к всплывающим пузырькам воздуха с образованием пенного слоя на поверхности очищаемой сточной воды.
Экстракционная очистка сточных вод основана на распределении загрязняющего вещества между двумя несмешивающимися жидкостями в соответствии с растворимостью в них (жидкофазная экстракция). Отношение равновесных концентраций извлекаемого вещества в двух взаимно несмешивающихся жидкостях величина постоянная, называемая коэффициентом распределения: . Величина его зависит от химической природы веществ, температуры и других факторов, влияющих на состояние равновесия в рассматриваемой системе. Метод экстракционной очистки целесообразно применять при значительной концентрации растворенных в воде органических веществ (3-4 г/л) или при высокой стоимости извлекаемого вещества.
Ионный обмен (ионообменная сорбция) - метод очистки сточных вод, основанные на реакции обмена между ионами, находящимися в составе очищаемой воды, и подвижными ионами, входящими в состав полиэлектролита - ионита.[4]
1.3 Химические методы очистки сточных вод
К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Все эти методы связаны с расходом различных реагентов, поэтому дороги. Их применяют для удаления растворимых веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточных вод.
Нейтрализация. Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН = 6,5-8,5.
Нейтрализацию можно проводить различным путем: смешиванием кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. Выбор метода нейтрализации зависит от объема и концентрации сточных вод, от режима их поступления, наличия и стоимости реагентов. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки, количество которых зависит от концентрации и состава сточных вод, а также от вида и расхода используемых реагентов.
Окисление и восстановление. Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, гипохлориты кальция и натрия, перманганат калия, бихромат калия, пероксид водорода, кислород воздуха, пероксосерные кислоты, озон, пиролюзит и др.
В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, которые удаляют из воды. Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому ее применяют только в тех случаях, когда вещества, загрязняющие сточные воды, нецелесообразно или нельзя извлечь другими-способами. Например, очистка от цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.
Очистка восстановлением. Методы восстановительной очистки сточных вод применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка.
1.4 Биологические методы очистки
Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности -- органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.
Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40°С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют, главным образом, для обезвреживания осадков.
Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.
Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила (рис. 3). Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии.
Биохимические процессы, протекающие в аэротенке, могут быть разделены на два этапа: 1) адсорбция поверхностью активного ила органических веществ и минерализация легко окисляющихся веществ при интенсивном потреблении кислорода; 2) доокисление медленно окисляющихся органических веществ, регенерация активного ила. На этом этапе кислород потребляется медленнее.
Рис. 3 Аэротенки: a -- аэротенк-отстойник: 1 -- лоток, 2 -- илососы, 3 -- зона отстаивания, 4 -- водосливы, 5 -- зона аэрации; б -- аэротенк-осветлитель: 1 -- переливные окна, 2 -- зона аэрации, 3 -- зона дегазации, 4 -- направляющая перегородка, 5 -- аэратор, 6 -- зона осветления; в -- двухкамерный аэротенк-отстойник: 1 -- импеллерный аэратор, 2 -- зона предварительного обогащения, 3 -- перегородка, 4 -- роторный аэратор, 5 -- зона ферментации, 6 -- зона осветления
Биофильтры -- это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.
Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПКполн ? 4-5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают следующие виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (СО2, Н2, СН4).
Процесс брожения проводят в метантенках -- герметически закрытых резервуарах, оборудованных приспособлениями для ввода несброженного и вывода сброженного осадка. Схема метантенка показана на рис 4. Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен. Основными параметрами аэробного сбраживания являются температура, регулирующая интенсивность процесса, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведутся в мезофильных (30-35°С) и термофильных (50-55°С) условиях. Полного сбраживания органических веществ в метантенках достичь нельзя. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от их химической природы. В среднем степень распада органических веществ составляет около 40%.[4]
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4 Метантенк: 1 -- корпус; 2 -- труба; 3 -- мешалка; 4 -- змеевик
1.5 Термические методы очистки сточных вод
На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные минеральные соли (кальция, магния, натрия и др.), а также органические вещества. Такие воды могут быть обезврежены термическими методами: 1) концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ; 2) окислением органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении; 3) жидкофазным окислением органических веществ; 4) огневым обезвреживанием.
Концентрирование сточных вод. Этот метод в основном используют для обезвреживания минеральных сточных вод. Он позволяет выделять из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения.
Метод парофазного каталитического окисления. В основе метода находится гетерогенное каталитическое окисление кислородом воздуха при высокой температуре летучих органических веществ, находящихся в промышленных сточных водах. Процесс протекает весьма интенсивно в паровой фазе в присутствии медно-хромового катализатора.
Метод жидкофазного окисления. Этот метод очистки основан на окислении органических веществ, растворенных в воде, кислородом при температурах 100-350°С и давлениях 2-28 МПа. При высоких давлениях растворимость в воде кислорода значительно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических веществ.
Огневой метод. Этот метод обезвреживания сточных вод является наиболее эффективным и универсальным из термических методов. Сущность его заключается в распылении сточных вод непосредственно в топочные газы, нагретые до 900-1000°С. При этом вода полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Содержащиеся в воде минеральные вещества образуют твердые или оплавленные частицы, которые улавливают в циклонах или фильтрах.
Огневой метод нецелесообразно применять для обезвреживания сточных вод, содержащих только минеральные вещества. Метод может быть использован для обезвреживания небольшого объема сточных вод, содержащих высокотоксичные органические вещества, очистка от которых другими методами невозможна или неэффективна. Кроме того, огневой метод целесообразен, если имеются горючие отходы, которые можно использовать как топливо. [1]
1.6 Общая характеристика гидроциклонов
Гидроциклоны используются в процессах осветления сточных вод, сгущения осадка, обогащения известкового молока, отмывки песка от органических веществ, в том числе нефтепродуктов и жира, т.е. в нефтепромыслах, автохозяйствах, стекольных, литейных производствах и др.
При осветлении сточных вод аппараты малых размеров обеспечивают больший эффект очистки. При сгущении осадков минерального происхождения следует применять гидроциклоны больших диаметров (свыше 150 мм). Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ допускается применять открытые и напорные гидроциклоны. Открытые - для выделения всплывающих, оседающих грубодисперсных примесей гидравлической крупностью свыше 0,2 мм/с и скоагулированной взвеси и напорные - для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей минерального происхождения. Для расчета и проектирования установок с открытыми циклонами задаются те же параметры по воде и загрязнениям, что и для отстойников. Гидравлическая крупность частиц, которые надо выделить для обеспечения требуемого эффекта очистки, определяется при высоте слоя воды, равном 200 мм. Для многоярусных гидроциклонов слой отстаивания должен быть равен высоте яруса.
Выделение примесей из сточных вод эффективно осуществляется под действием центробежных и центростремительных сил в открытых и напорных гидроциклонах. Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензий частиц диаметром >0,1 мкм при очистке грубодиспергированных примесей.
Открытые гидроциклоны.
Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензий частиц диаметром >0,1 мкм при очистке грубодиспергированных примесей.
Модифицированный гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (рис. 3) устраняет накопление взвешенных частиц под диафрагмой и их периодический вынос с осветленной водой.
Исходную суспензию подают тангенциально в нижнюю часть зоны, ограниченную внутренним цилиндром. Восходящий поток у верхней кромки цилиндра разделяется на основной поток, движущийся по спирали к центральному отверстию в диафрагме, и дополнительный, поступающий в зазор между стенками гидроциклона и цилиндра. В дополнительном потоке транспортируются выделившиеся в восходящем потоке взвешенные частицы.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3 Открытые гидроциклоны: а - без внутренних вставок; б- с конической диафрагмой; в - с конической диафрагмой и внутренним цилиндром
Основной расчетной величиной открытых гидроциклонов является удельная гидравлическая нагрузка qhc (м3/(м2ч), определяемая по формуле
qhc = 3,6 * Khc * Uo,
где Uo - гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта, мм/с;
Кhc - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа гидроциклона и равный для гидроциклонов: а) без внутренних устройств 0,61; б) с конической диафрагмой и внутренним цилиндром 1,98; в) многоярусного с центральными выпусками
здесь nti - число ярусов, Dhc - диаметр гидроциклона, м; dd -диаметр окружности, на которой располагаются раструбы выпусков, м; г) многоярусного с периферийным отбором осветленной воды
где n'ti - число пар ярусов; dd - диаметр отверстия средней диафрагмы пары ярусов, м.
Величины конструктивных размеров Dhc, den и т.д., входящих в расчетные зависимости, принимаются по табл.6.
Производительность одного аппарата определяют по формуле
где qhc - удельная гидравлическая нагрузка, м3/м2*ч; Dhc2 - диаметр гидроциклона, м.
Исходя из общего количества сточных вод Qw определяют количество рабочих единиц циклонов N
После назначения диаметра аппарата и определения их количества по табл.6 определяют основные размеры гидроциклона.
Угол наклона образующей для конических диафрагм в от крытых гидроциклонах в каждом случае задается с учетом свойств выделяемого осадка, но не менее 45°.
Диафрагмы в открытых гидроциклонах могут быть выполнены как из стали, так и из неметаллических материалов (ткань, пластик и т.д.).
В канале пропорционального водораспределительного устройства многоярусного гидроциклона скорость восходящего потока должна быть не менее 0,4 м/с.
Для равномерного распределения воды между гидроциклонами их водосливные кромки должны располагаться на одной отметке, а на подводящих трубопроводах должны быть установлены водоизмерительные устройства.
Угол наклона образующей для конических диафрагм в открытых гидроциклонах в каждом случае задается с учетом свойств выделяемого осадка, но не менее 45°.
Диафрагмы в открытых гидроциклонах могут быть выполнены как из стали, так и из неметаллических материалов (ткань, пластик и т.д.).
В канале пропорционального водораспределительного устройства многоярусного гидроциклона скорость восходящего потока должна быть не менее 0,4 м/с.
Для равномерного распределения воды между гидроциклонами их водосливные кромки должны располагаться на одной отметке, а на подводящих трубопроводах должны быть установлены водоизмерительные устройства.
Напорные гидроциклоны.
На очистных сооружениях в напорных гидроциклонах производится сгущение сточных вод и осадков. Поскольку объем сгущенного продукта в этих аппаратах может составлять всего 2,5 - 10% начального объема обрабатываемой суспензии, технологическая операция сгущения дает значительную экономию материальных затрат на строительство очистных сооружений и участков обработки осадков. Происходит эффективная отмывка минеральных частиц от налипших на них органических загрязнений, например, на очистных сооружениях нефтеперерабатывающих заводов при обработке песка из песколовки или при отмывке песчаной загрузки фильтров при её гидроперегрузке.
В многоярусном гидроциклоне (рис. 4), состоящем из конической 1 и цилиндрической 9 частей, рабочий объем разделен коническими диафрагмами 10 на отдельные ярусы (зоны), работающие независимо одна от другой. В основе работы такого аппарата лежит принцип тонкослойного отстаивания. Исходная смесь поступает в аванкамеры 3 с распределительными лопатками 16 и равномерно распределяется между ярусами 12. Вода из аванкамер 3 выводится через три щели 11, расположенные по окружности циклона через 120° и равномерно по его высоте. Поступающая сточная вода движется по нисходящей спирали к центру. Частицы тяжелее воды оседают на нижних диафрагмах ярусов, сползают к центру и, попав под шламозадерживающие козырьки 13, через кольцевую щель 2 опускаются в коническую часть. Масло с примесями, выделившееся в ярусах, всплывает к верхним коническим диафрагмам 10, задерживается перегородкой 6 и попадает в водосборник, откуда маслосборными воронками 7 через трубы 4 удаляется из гидроциклона.
Осветленная вода выводится через три тангенциальных выпуска 14. В центральной части циклона жидкость поднимается вверх, через водослив 5 переливается в лоток 8 и удаляется из циклона. Осадок из конической части 1 удаляется через разгрузочное отверстие 15 под действием гидростатического напора.[2]
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4 Многоярусный низконапорный гидроциклон 1 и 9 -- коническая и цилиндрическая части; 2 -- кольцевая щель; 3 -- аванкамеры; 4 -- труба; 5-- водослив; 6 -- перегородки; 7-- маслосборные воронки; 8 -- лоток; 10 -- конические диафрагмы; 11 -- щели; 12 -- ярусы; 13 -- шламозадерживающие козырьки; 14 -- выпуски; 15 -- разгрузочное отверстие; 16 -- распределительная лопатка
2. Производство хлебопекарных дрожжей
2.1 Характеристика хлебопекарных дрожжей
Дрожжи - одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу грибов сахаромицетов. Дрожжевая клетка содержит в среднем 67% и 33% сухого вещества. Сухое вещество дрожжевой клетки содержит 37…50% белков, 35…40% углеводов, 1,2…2,5 % сырого жира и 6…10 % зольных веществ.
Качество хлебопекарных дрожжей определяется требованиями технологии хлеба. Они должны иметь плотную консистенцию, легко ломаться, обладать серым с желтоватым оттенком цветом и характерным дрожжевым запахом, пресным вкусом, содержание влаги не более 75 %, кислотность не более 120 мг на 100 г дрожжей в день выработки и не более 360 мг спустя 12 сут. Стойкость при температуре 35 градусов дрожжей, выработанных на дрожжевых заводах, не менее 60 ч, а на спиртовых 48 ч, подъемная сила не более 70 мин.
Предусматривается выпуск сушеных хлебопекарных дрожжей высшего и 1 сортов в виде гранул, вермишели, крупы или порошка от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Содержание влаги в дрожжах высшего сорта - 8%, в дрожжах 1 сорта - 10 %. Подъем теста до 70 мм для высшего сорта - 70 мин, для 1 сорта - 90 мин. Сохранность со дня выработки составляет для сушеных дрожжей не менее 12 мес для высшего сорта и 5 мес для 1 сорта.
Показатели качества дрожжей: концентрация дрожжей не менее 450 г/л в пересчете на влажность 75 %, подъемная сила не более 75 мин, кислотность не более 120 мг на 100 г дрожжей в день выработки и не более 360 мг через 72 ч.
Основным сырьем для производства пищевых дрожжей служит меласса - отход свеклосахарного производства - кормовая или черная патока. Состав мелассы непостоянен, и не всякая меласса пригодна для производства дрожжей.
2.2 Приготовление растворов питательных солей
Водная вытяжка суперфосфата.
В чан с мешалкой и барботером, изготовленных из антикоррозионных материалов, набирают воду и при перемешивании небольшими порциями всыпают суперфосфат. Смесь подогревают открытым паром до 45-50 0С, перемешивают в течение 5-6 ч, останавливают мешалку и оставляют в покое на 10-12 ч. Осветленный раствор декантируют и направляют в приточные чаны одновременно с гидролизатом либо в специальные сборники для дозирования непосредственно в дрожжерастильный аппарат.
Растворы сульфата аммония, диаммонийфосфата и сернокислого магния.
Эти растворы готовят раздельно на суточную или сменную потребность. Резервуары для растворения должны быть изготовлены из кислотоупорных материалов и снабжены мешалками. Соль дозируют из расчета 100 или 200 кг на 1м3 раствора, перемешивают в течение 30 мин, оставляют в покое на 3-4 ч для осаждения взвеси и декантируют в мерники для подачи в дрожжерастильный аппарат. Раствор диаммонийфосфата готовят при рН 6,0-6,5. Подкисляют воду серной кислотой до засыпки диаммонийфосфата.
Растворы аммиачной воды.
Данные растворы разбавляют до получения концентрации азота, эквивалентной раствору сульфата аммония.
Раствор хлористого калия (хлорида калия).
Его можно растворять и дозировать вместе с гидролизатом или давать непосредственно в дрожжерастильный аппарат в виде 10-20%-ного раствора при складке и в период отборов.
2.3 Режимы подачи питательных растворов в дрожжерастительный аппарат
Режим подачи раствора гидролизата. Подача питания в период складки должна производится с учетом максимальной эффективности ответственных технологических процессов, происходящих в клетке в период лаг - фазы.
Порцию мелассы на складку можно давать в один прием и в последующий час больше не добавлять либо разделить ее пополам и вторую половину давать притоком в течение первого часа. С начала второго часа процесса мелассу дозируют притоком в количествах, соответствующих темпу накопления биомассы.
Режим подачи ростовых веществ. Источники ростовых веществ добавляют в дрожжерастирательный аппарат при складке и периодически при отборах.
Режим подачи питательных солей. Фосфорсодержащие соли задают в начале складки в воду, пред подачей маточных дрожжей. Соли кальция и магния дают вместе с фосфором. Эти компоненты усваиваются дрожжами по мере надобности, а их избыток не сказывается на процессе. Дозировка их при складке способствует также выравниванию осмотического давления в среде в начале цикла.
Азот следует дозировать в среду в количествах, соответствующих приросту биомасс дрожжей, следовательно, по графику притока гидролизата. Такая подача азотсодержащих солей способствует также ритмичному усвоению аминного азота и нормализации рН среды. На стадии отборов все соли дозируют ежечасно.
2.4 Аэрация среды
Аэрация преследует следующие цели: непрерывное снабжение клеток кислородом, удаление образующегося диоксида углерода, быструю доставку к клеткам добавляемых питательных веществ и поддержание дрожжевых клеток во взвешенном состоянии. Подача воздуха в аппарат должна находиться в соответствии с подачей сахара и ожидаемой скоростью размножения дрожжей. Нарушение режима аэрации резко меняет ход дрожжерастительного процесса: при недостатке воздуха наступает перестройка дрожжевых клеток в сторону анаэробного обмена, при этом увеличивается образование спирта и других побочных продуктов. Выход биомассы резко падает. При избытке кислорода темп размножения клеток начинает уменьшаться, а выход снижается в связи с увеличением расхода сахара на образование диоксида углерода. Коэффициент использования воздуха тем выше, чем выше столб жидкости в аппарате, меньше диаметр пузырьков воздуха, выше турбулентность среды, меньше объем неаэрируемой зоны в аппарате, ниже температура среды. Мощность воздуходувных машин относят к основным факторам, определяющим мощность дрожжевых заводов. Неправильное расходование и потери сжатого воздуха резко снижают коэффициент использования мощности предприятия. За состоянием воздухораспределительных систем должен осуществляться повседневный надзор, должны быть выделены специальные лица, обязанные проверять состояние этих систем и выполнять необходимый ремонт после каждого освобождения аппарата. Перед началом нового цикла состояние воздухораспределительных систем проверяют руководители смен или другие ответственные лица. Без такой проверки аппарат не должен включаться в работу. На мощность воздуходувных машин и конечное давление оказывает влияние изменение температуры всасываемого воздуха в связи с изменением его плотности. Поэтому в летнее время аэрация среды может оказаться недостаточной. Изменение относительной влажности входящего воздуха сказывается на температуре культуральных сред в дрожжерастительных аппаратах: с повышением относительной влажности наружного воздуха температура в аппаратах возрастает, с понижением - падает. Это объясняется колебаниями затрат тепла на испарение воды, насыщающей воздух при прохождении его через жидкость. Чтобы избежать нарушения температурного режима в аппарате при повышении влажности наружного воздуха, особенно при высоких его температурах, необходим запас мощности охлаждающих систем дрожжерастительного аппарата.[5]
2.5 Технологическая схема линии производства хлебопекарных дрожжей
Меласса поступает на заводы в железнодорожных цистернах 1. Ее сливают в промежуточный сборник 2. Очищенная разбавленная меласса разделяется на два потока, один из которых поступает в приточный аппарат 3 питательной среды для получения дрожжей ЧК и ЕЧК, а другой - в аппарат 13 для получения двух стадий товарных дрожжей. Из сборника 15 вода, согласно, технологическому регламенту направляется в различные аппараты (4, 5, 6, 7, 8, 14, 16). В цехе чистых культур дрожжей питательная среда стерилизуется в стерилизаторе 4, после чего поступает в инокуляторы чистых культур: малый 5 и большой 6.
Чистые культуры дрожжей выращивают последовательно на двух стадиях в дрожжерастительных аппаратах. Дрожжи чистых культур ЧК-1 и ЕЧК-1 направляют в дрожжерастильный аппарат 7, а дрожжи чистых культур ЧК-2 и ЕЧК-2 - в аппарат 8. Естественно-чистая культура 1 дрожжевым насосом подается на концентрирование в сепаратор 10 и далее в промежуточный сборник 11.. На второй стадии концентрирования для этих дрожжей используют следующий сепаратор и следующий сборник концентрата.
После охлаждения в теплообменнике 12 дрожжевое молоко поступает в дрожжерастильный аппарат 14 на первую стадию выращивания товарных дрожжей. Из этого аппарата дрожжевая масса со значительно большей концентрацией микроорганизмов сепаратор, сборник концентрата товарных дрожжей насосом подается в теплообменник-охладитель и далее в дрожжерастильный аппарат 16 на вторую стадию получения товарных дрожжей. Из аппарата 16 дрожжи поступают в отборочный аппарат 17. Сгущение товарных дрожжей идет последовательно на трех стадиях в сепараторах. На первых двух стадиях дрожжевую массу промывают водой и направляют последовательно в сборники. Сгущенное дрожжевое молоко сборника после охлаждения насосом перекачивается на вакуум-фильтр 18. Далее прессованные дрожжи из сборника 19 поступают на автоматизированные линии для формования и фасования. [6]
Схема линии производства хлебопекарных дрожжей
2.6 Описание схемы очистки сточных вод
Сточные воды поступают с основного производства после промывки дрожжерастительных аппаратов. В сточной воде на входе в очистные сооружения содержится до 6000-7000 мг/л органических загрязнений (по ХПК) и 300-2000 мг/л взвешенных частиц.
Сточная вода поступает в усреднитель 24, где происходит усреднение состава стока. В отстойнике 26 происходит очищение сточных вод от грубодисперсных примесей. Для очистки от взвешенных частиц применяются гидроциклоны 27. Образованный шлам направляется в шламонакопитель. Заключительным этапом очистки сточных вод является фильтрация в фильтре с зернистым слоем 29 для удаления остаточных взвешенных веществ из воды. Очищенная сточная вода возвращается в водоем.
Схема линии очистки сточных вод на производстве
3. Расчет гидроциклона
Рассчитать открытый гидроциклон для очистки сточных вод, образующихся при производстве. Расход сточных вод Qw (м3/ч). Гидроциклон применен на первой ступени очистки и должен задерживать частицы гидравлической крупностью Uo (мм/с).
Данные для расчета согласно варианту 5:
Количество сточных вод QW = 85 м3/ч;
Гидравлическая крупность частиц U0 = 0,25 мм/с;
Диаметр циклона Dhc = 5 м.
1. Принимают открытый гидроциклон (без напора) с конической диафрагмой и внутренним цилиндром с d = 5м. Рассчитывают удельную гидравлическую нагрузку на гидроциклон:
qhc = 3,6 * Кhc * Uo = 3,6 * 1,98 * 0,25 = 1,8 м3/(м2ч),
Khc=1,98 (для гидроциклонов с конической диафрагмой и внутренним цилиндром);
Uo = 0,25 мм/с (из условия задачи).
2. Определяют производительность одного аппарата по формуле
Qhc= 0,785*1,8*25=35,3 м3/ч.
3. Определяют общую площадь зеркала воды в гидроциклонах
Fhc= QW/qhc =85/1,8= 47,2 м2.
4. Задают диаметр гидроциклона Dhc -- 3 м, рассчитывают количество N (шт) аппаратов:
N = Qw / Qhc = Fhc /0,785* D2hc = 47,2/ 52* 0,785 = 3 шт;
где Qhc = 0,785 * qhc* D2hc,
где Qw - общее количество сточных вод; Qhc - производительность одного гидроциклона; D - диаметр гидроциклона, м; qhc -гидравлическая нагрузка открытого гидроциклона.
Таким образом, принимается 3 гидроциклона диаметром Dhc = 5 м.
4. Рассчитывают все конструктивные размеры гидроциклона к конической диафрагмой и внутренним цилиндром (табл. 10, ГБ-8):
высота цилиндрической части Нhc = Dhc +0,5 = 5,5м ;
диаметр впускного патрубка d = 0,05 * Dhc= 0,05 * 5,0= 0,25, количество патрубков n = 2;
угол конической части б = 60°,
угол конуса диафрагмы в = 90°,
диаметр центрального отверстия в диафрагме dd = 0,5 * Dhc = 0,5*5 = 2,5 м,
диаметр внутреннего цилиндра Dl= 0,88* Dhc = 4,4 м,
высота внутреннего цилиндра Hl = Dhc = 5 м,
высота водосливной стенки H2 = 0,5 м,
диаметр водосливной стенки D2 = Dhc + 0,2 = 5,2 м,
диаметр водопогруженного щита D3= Dhc = 5 м.
5. Выбирают материал для изготовления гидроциклона и приступают к проектированию гидроциклонной установки в соответствии со СНиП 2.04.03-85. [3]
4. Типовой расчет отстойника
Рассчитать тонкослойный отстойник, работающий по перекрестной схеме удаления осадка. Расход сточных вод завода производства железобетонных изделий (ЖБИ) составляет Q, (м3/сут), коэффициент часовой неравномерности - kц; завод работает в две смены. Исходная концентрация тяжелых механических примесей Сen мех, (мг/л); масло- и нефтепродуктов Сen неф, (мг/л); допустимая концентрация механических примесей в очищенной воде Сех мех, (мг/л); нефтепродуктов Сех нефт., (мг/л).
1. По кривым кинетики отстаивания в слое воды, равном высоте яруса hti -- 0,1 м, находят гидравлическую крупность тяжелых механических частиц, которую требуется выделить:
Uо = 1000 * hti /t = (0,1 * 1000) / 500 = 0,2 мм/с.
2. Определяют гидравлическую крупность нефтепродуктов
U0H = 0,1 * 1000 / 330 = 0,3 мм/с.
Таким образом, расчет отстойника проводят на задержание частиц меньшей крупности 0,2 мм/с.
3. Из условия количества загрязнений сточных вод
(700 мг/л) высоту яруса в отстойнике принимают hti = 0,1 м согласно значениям в табл.3 и 4.
4. Для сползания осадка по пластинам угол наклона пластин б принимают равным 45°. В качестве материала может быть использована листовая сталь 8 = 3 мм. Задают скорость по
тока в ярусе отстойника Vw = 7 мм/с (табл.4) и определяют длину яруса:
Lbl = Vw * hti / Uo = 7 * 0,1 / 0,2 = 3,5 м.
5. Из условия допустимого прогиба ( д = 3-5 мм) пластины, наклоненной под углом 45°, принимают ширину блока 0,75 м. Поэтому максимальная ширина пластины в блоке будет равна
Задают высоту блока с параллельными пластинами Нbl = 1,5 м.
6. Определяют производительность одной секции тонкоc-дойного отстойника с двумя рядами блоков (см. рис.3):
7. Проверяют скорость потока в ярусе отстойника при использовании поперечного сечения на 75 % Kset = 0,75 (табл.3)
Расчет показывает, что исходные величины выбраны верно.
8. Строительная ширина секции отстойника будет равна
9. Длину зоны грубой очистки l1 находят по формуле
10. Строительную длину секции определяют следующим образом:
4,2 + 1,75 + 0,2 + 2,02 + 0,15 = 6,7 м,
li - служит для выделения крупных примесей. Объем зоны рассчитывается на 2-3 - минутное пребывание потока.
11. Определяют часовой расход сточных вод с учетом коэффициента часовой неравномерности:
qw = qств * Кч.н. / 16 = (1200 * 1,1) / 16 = 82,5 м3/ч.
где 16 - количество рабочих часов (две смены).
12. Исходя из общего количества сточных вод определяют количество секций тонкослойного отстойника:
N = qw / qset = 82,5 / 42,5 = 1,94 = 2 секции
В соответствии со СНиП уточняют количество секций: N = 2 секциям/15/.
13. В качестве материала для пластин использована листовая сталь (д = 3 мм). Исходя из расчетной длины ярусного пространства (Lbl = 4,2 м) принимают длину блока 1,06 м, т.е. в каждом ряду будет располагаться по 4 блока:
Lbl / LM = 4,2 * 1,06 м = 3,96 = 4 блока.
14. Количество выделяемого осадка влажностью W = 96% и плотностью Vmud =1,9 г/см3 определяют по формуле
15. Принимают метод удаления осадка из отстойника. В данном случае тонкослойный отстойник следует располагать над поверхностью земли, целесообразно использовать многобункерную конструкцию с удалением осадка под гидростатическим напором. [3]
Заключение
Одним из основных направлений в работе по охране водных ресурсов является внедрение новейшего оборудования, современных технологических процессов производства, переход на замкнутые циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасывание сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.
Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение и нагревание. Переход от водяного охлаждения (нагревания) к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности.
Данная курсовая работа позволила расширить, систематизировать и закрепить знания, полученных при изучении методов очистки сточных вод.
В ходе курсовой работы были изучены технологии производства хлебопекарных дрожжей, а также была предложена схема очистки сточных вод данного производства с подробным представлением гидроциклонной установки для очистки от механических примесей.
Использованная литература
1. Родионов А.И. Технологические процессы экологической безопасности (основы энвайронменталистики): Учебник / Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. 3-е изд.. Калуга: Бочкарева, 2015. 799 с.
2. Калыгин В.Г. Промышленная экология: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 432 с.
3. Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Учебное пособие в 3х томах - Калуга: Изд-во Бочкаревой, 2003.
4. Соколов М.П. Очистка сточных вод.- Учебное пособие, Наб.Челны: КамПИ, 2005, 197 с.
5. Новаковская С.С., Шишацкий Ю. И. Справочник по производству хлебопекарных дрожжей. М.: Пищевая промышленность, 2002.
6. Машины и аппараты пищевых производств/ Антипов С. Т., Кретов И. Т. и др.; под редакцией академика РАСХН В. А. Панфилова./ М.: Высшая школа 2001. Том 1.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
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 01.04.2011Характеристика 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 27.06.2011Понятие 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 15.01.2012Подбор 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 19.12.2010Производство хлебопекарных дрожжей на мелассно-дрожжевых предприятиях. Технологические режимы переработки мелассы различного качества. Схема получения маточных дрожжей по режиму ВНИИХПа. Хранение, сушка, формовка, упаковка и транспортировка дрожжей.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.12.2010Исследование 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 12.06.2010Определение 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 10.12.2013Основные 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 09.02.2014
