ПО КУРСУ
"ОХРАНА ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД"
ЗАДАНИЕ
Приложение 1
Происхождение начальной воды и ее назначение после очистки
| № варианта | Происхождение начальной воды | Назначение воды после очистки |
| Промышленные сточные воды | Спуск в биологический пруд |
Приложение 2
Расход и состав исходной воды
| Показатели качества воды | |||||||||
| № | Расход | Взвешенные | Общее | Окисля- | Биохи | Жест | Коли- | ||
| твердые частицы | содер | емость | мичес | кость | индекс | ||||
| Вари анта | Q | рН | жание | кая пот- | общая | (коли | |||
| анта | (ВВ), | солеи | ребность | чество | |||||
| м3 /час | мг/л | (ОСС), | (ХПК), | в кис | (Жобщ), | Бакте | |||
| мг/л | мг/л | лороде | Ммоль/л | рий | |||||
| грубые | колло | (БПКП), | в 1л | ||||||
| идные | мг/л | воды) | |||||||
| нефтепродукты | |||||||||
| 7,5 | - | - |
Приложение 3
Состав воды после очистки
| № Вари анта | Показатели качества воды | |||||||
| рН | Взвешенные твердые частицы (ВВ), мг/л | Общее содержание солей (ОСС), мг/л | Окисля-емость (ХПК), мг/л | Биохимическая потребность в кислороде (БПКП), мг/л | Жесткость общая (Жобщ), ммоль/л | Коли-индекс (количество бактерий в 1л воды) | ||
| грубые | коллоидные | |||||||
| 7,5 | нефтепродукты 25,0 | - | - | |||||
Приложение 4
|
|
Задание на расчет основного аппарата
| № варианта | Основной аппарат в схеме очистки воды | Расчетная величина |
| Нефтеуловитель (ловушка) | Длина отстойной части |
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Характеристика фазово-дисперсного состояния примесей
воды.
2. Выбор и обоснование методов очистки воды.
3. Теоретические основы и оптимальные параметры методов
очистки воды.
4. Технологическая схема очистки воды.
5. Расчет основного аппарата.
Литература.
Введение
Быстрый рост промышленного и сельскохозяйственного производства и транспорта в последние десятилетия привел к загрязнению биосферы газообразными, жидкими и твердыми отходами. Загрязнение воздушного и водного бассейнов, ущерб, наносимый животному и растительному миру, нерациональное использование природных ресурсов вызывает серьезную озабоченность у общественности всех стран.
Вода является основной составляющей жизни на нашей планете. Можно несколько недель прожить без еды, но без употребления воды человек умирает через несколько дней. В современной экономической жизни вода имеет важное значение для сельского хозяйства, промышленности, производства электроэнергии, транспорта. Поэтому рациональное использование водных ресурсов нашей планеты, защита их от истощения и загрязнения являются одной из главнейших задач во всех технически развитых странах мира.
|
|
Химический состав как природных так и промышленных сточных вод весьма разнообразен. В природных водах наряду с веществами, являющимися продуктами естественных биологических процессов, протекающих в природе, повсеместно присутствуют соединения антропогенного происхождения, часто не только ухудшающие органолептические свойства воды, но и сообщающие ей токсичность. Кроме того, огромное количество химических веществ в виде исходных, промежуточных или конечных продуктов различных производств попадает в естественные водоемы со сточными водами. Главными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, биогенные вещества, фенолы, ядохимикаты, соли тяжелых металлов, радионуклиды.
Состав загрязнений зависит от вида производства. Так, в сточных водах производства минеральных и органических солей присутствуют неорганические кислоты, щелочи и соли, в стоках нефтеперерабатывающих заводов -нефтепродукты, масла, смолы, ПАВ и т.д.
Для предотвращения загрязнения водных ресурсов внедряется очистка сточных вод перед их сбросом в водные объекты. Разработаны и используются в промышленности различные методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод, позволяющие утилизировать ценные примеси и эффективно обезвреживать сточные воды от вредных примесей.
|
|
Комплексная очистка сточных вод от примесей осуществляется путем применения технологических схем, включающих несколько методов очистки. Схема очистки сточных вод должна обеспечивать минимальный сброс загрязняющих веществ в водоем, максимальное использование очищенных сточных вод в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения, более полное извлечение ценных примесей.
Целью данной контрольной работы является разработка схемы очистки промышленных сточных вод.
Характеристика фазово-дисперсного состояния примесей воды.
Согласно условию задания нам необходимо провести очистку промышленных сточных вод для дальнейшего спуска их в биологический пруд. Промышленные сточные воды имеют следующие показатели содержания примесей:
- водородный показатель рН=7,5 не изменяется в процессе очистки;
- взвешенные твердые частицы в виде нефтепродуктов содержатся в количестве: грубые - 150 мг/л, коллоидные - 100 мг/л. В процессе очистки грубые примеси извлекаются полностью, а содержание коллоидных должно быть уменьшено до 25 мг/л;
- общее содержание солей составляет 500 мг/л и не изменяется в процессе очистки;
- показатель химического потребления кислорода (ХПК) должен быть уменьшен в процессе очистки с 400 мг/л до 40 мг/л;
- биохимическое потребление кислорода (БПКп) необходимо снизить с 250 мг/л до 25 мг/л;
- общая жесткость воды и коли-индекс по условию задания отсутствуют.
Растворенные и эмульгированные нефтепродукты и масла являются одним из наиболее распространенных видов загрязнений промышленных сточных вод. К этому классу загрязнений принадлежат сырая нефть, нерастворимые или малорастворимые в воде жидкие углеводороды нефти, смол, растительных и минеральных масел, животных жиров, легкие и тяжелые топлива (мазут, бензин, газ, газойль), а также их смеси. Нефтепродукты и масла являются характерными для сточных вод металлургических, машиностроительных, нефтехимических предприятий, ТЭС, АЭС и других промышленных объектов с большими объемами сбросов.
Нефтепродукты образуют в воде гетерогенные системы и по своему фазово-дисперсному состоянию могут быть отнесены к I и II группе классификации загрязняющих веществ по Л.А. Кульскому. [З].
I группа веществ представляет собой нерастворимые грубодисперсные примеси с величиной частиц 10-2-10-4 см, образующие с водой суспензии, эмульсии или пены. Эти примеси обуславливают мутность воды, в некоторых случаях могут придавать ей цветность. Системы, образованные примесями этой группы, кинетически неустойчивы. Нерастворимые вещества удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами потока воды. В состоянии покоя для таких систем характерна седиментация взвешенных частиц. Она может протекать без слипания частиц или с их агрегацией в процессе осаждения.
II группа веществ объединяет гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси, а также высокомолекулярные вещества. Частицы коллоидной степени дисперсности имеют размеры 10-5-10-6 см. Характерная особенность примесей П группы - их способность образовывать с водой сравнительно устойчивые коллоидно-дисперсные системы с сильно развитой межфазной поверхностью, довольно интенсивным тепловым движением частиц и относительно высокой кинетической устойчивостью. При очистке воды от загрязнений такого рода основной задачей является разрушение коллоидной системы, обеспечение быстрой коагуляции дисперсных примесей и отделение их от дисперссионной среды.
Загрязнение промышленных сточных вод, обуславливающие показатели ХПК и БПК, образуют в воде гомогенные системы и по своему фазово-дисперсному состоянию относятся к Ш группе классификации по Л.А.Кульскому. [З].
III группа веществ включает растворенные в воде газы и органические соединения антропогенного происхождения. К ним относятся фенолы, спирты, альдегиды и другие органические вещества, попадающие в воду со стоками. Они придают воде разнообразные привкусы и запахи, а иногда и окраску. Некоторые вносимые со сточными водами примеси обладают токсичностью. Обычно - это соединения с ковалентной связью. Ионогенные группы, встречающиеся в них, малодиссоциированы. Вследствие незначительной диссоциации, а иногда и полного ее отсутствия, вещества, относящиеся к Ш группе примесей, образуют с водой растворы неэлектролитов.
2. Выбор и обоснование методов очистки воды.
Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие и образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов. [I].
Для удаления из воды веществ I группы используются главным образом методы, основанные на действии гравитационных сил и сил адгезии. [З]. К ним относятся следующие методы.
Механическое безреагентное разделение: отстаивание для грубодисперсных примесей с концентрацией более 500 мг/л в водозаборных ковшах и отстойниках (степень очистки - 50-70%); фильтрование на медленных фильтрах для взвешенных веществ с концентрацией до 50 мг/л (степень очистки - 95-99%); фильтрование на предварительных фильтрах для взвешенных веществ с концентрацией до 1000 мг/л (степень очистки - 60-80%);
центрифугирование на центрифугах и гидроциклонах для грубо- и тонкодисперсных примесей (степень очистки - 80-90%).
При реагентном методе осветления и обесцвечивания воды проводят специальную обработку химическими веществами - коагулянтами (иногда с добавкой флокулянтов), которые обеспечивают более полное и быстрое осаждение взвешенных частиц, обуславливающих мутность и цветность воды.
Адгезия на гидроокисях алюминия или железа и на высокодисперсных материалах: 1) фильтрование коагулированной взвеси через зернистые загрузки для коагулированной взвеси после сооружения первой ступени с концентрацией не более 10-15 мг/л осуществляется на двухслойных и грубозернистых фильтрах с использованием флокулянтов для интенсификации процесса; 2) фильтрование с использованием явления контактной коагуляции на контактных осветлителях и фильтрах для взвесей с концентрацией до 150 мг/л с применением сернокислого алюминия или хлорного железа, полиакриламида и активной кремниевой кислоты; 3) обработка воды коагулянтами с последующим удалением взвесей осуществляется при помощи комплекса сооружений: установки для приготовления реагентов, смесители, камеры хлопьеобразования, электролизеры и осветлители
Агрегация при помощи флокулянтов включает обработку воды коагулянтами с применением флокулянтов и последующим удалением агрегатов отстаиванием и фильтрованием (без ограничений по концентрации взвешенных веществ).
Флотация безреагентная и с применением реагентов для удаления нефти и масла концентрацией 50-150 г/м3 осуществляется при помощи флотаторов (степень очистки - 95-99%).
Наиболее эффективным и широко распространенным методом для очистки от грубодисперсных взвешенных веществ является метод механического безреагентного разделения. Так как по условию задания производственные сточные воды содержат нефтепродукты с болей высокой концентрацией грубодисперсных частиц чем коллоидных (соответственно 150 мг/л и 100 мг/л), то на первом этапе целесообразно осуществить очистку путем отстаивания в нефтеловушках. Эти очистные установки позволяют удалить 96-98% грубодисперсных примесей. Также этот метод является более дешевым с экономической точки зрения, так как не требует использования реагентов и дополнительных установок для их приготовления.
Для удаления из воды веществ II группы - коллоидных примесей применяют следующие методы.
1) Обработка воды хлором, озоном и другими окислителями при повышенном содержании в воде коллоидных и высокомолекулярных соединений, обуславливающих окисляемость и цветность воды.
2) Адсорбция на гидроокисях алюминия или железа, а также на высокодисперсных глинистых минералах:
- коагуляция в свободном объеме - обработка воды коагулянтами с последующим удалением взвеси при повышенном содержании коллоидных и высокомолекулярных соединении, также обработка воды
высокодисперсными замутнителями и коагулянтами при низкой температуре и малой мутности воды, при высокой загрязненности воды вирусами;
- контактная коагуляция для коллоидных и высокомолекулярных веществ,
обуславливающих цветность воды при малой мутности воды.
3) Агрегация при помощи флокулянтов катионного типа для коллоидных и высокомолекулярных веществ.
Коагуляция является одним из основных методов очистки промышленных сточных вод от тонкодисперсных примесей, эмульгированных и суспендированных частиц нефтепродуктов, а также растворенных примесей. В качестве коагулянтов применяют в основном соли алюминия и железа. В процессе коагуляционной очистки происходит соосаждение части растворенных в воде примесей, поэтому уменьшаются значения ХПК и БПК сточных вод. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет не более 10-30 мг/л.
Для удаления из воды примесей III группы, которые обуславливают окисляемость воды, применяются следующие методы. [З].
1) Десорбция газов и летучих органических соединений методом аэрирования, которая позволяет снизить содержание углекислоты и сероводорода.
2) Окисление (хлорирование, озонирование, обработка воды перманганатом калия) позволяет устранить привкусы и запахи при не слишком загрязненных водах.
3) Электролиз - электрообработка воды для удаления кислорода.
4) Адсорбция на активированных углях для устранения неприятных запахов и привкусов естественного происхождения, а также вносимых со сточными водами (степень очистки - 80-95%).
5) Экстракция органическими растворителями для удаления фенолов из производственных сточных вод.
6) Биохимический распад - разложение микроорганизмами: аэробное применяется для удаления загрязнений из сточных вод и анаэробное - для концентрированных стоков (степень очистки - 90-98%).
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.
Промышленные сточные воды, прошедшие очистку в нефтеловушке и коагуляционной установке, содержат не более 25 мг/л нефтепродуктов, по условию задания не содержат фенолов, не требуют утилизации ценных примесей. Поэтому целесообразно провести очистку сточной от примесей Ш группы при помощи биологического метода в аэротенках. Биологические методы очистки остаются наиболее дешевыми, экологически чистыми и поэтому наиболее распространенными.