Экологические проблемы металлургического производства

ign="justify">     Сущность  механического метода состоит в  том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

     Химический метод заключается  в том, что в сточные воды  добавляют

различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

     При физико-химическом методе обработки  из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и  других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

     Загрязненные  сточные воды очищают также с  помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

     Среди методов очистки сточных вод  большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротен0ки. В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

     В биологических прудах в очистке  сточных вод принимают участие  все

организмы, населяющие водоем.

     Аэротенки - огромные резервуары  из железобетона. Здесь очищающее  начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

     Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)

     Биологический метод дает большие результаты при  очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна. 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Выбор технологической схемы очистки сточных вод

  Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем - ПДС ( предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления конкретных

технологических процессов.

     Для приготовления из сточных вод  технической воды или обеспечения  условий сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет технико- экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования .  Однако процесс замены современных производств безотходными, в том числе и с полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах.

Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических процессов, повышение

эффективности очистки сточных вод). Сточные  воды являются чистыми, если их отведение в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водоиспользования.

     Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно, возрастают трудности их определения. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

     Защита  водных ресурсов от истощения и  загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

     Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные)  циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

     В химической промышленности намечено более  широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

     Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными  являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

     Существенное  влияние на повышение водооборота  может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

     В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для  очистки сточных вод.

     На  реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов, Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

     Таким образом, охрана и рациональное использование  водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

      
 
 
 
 

Задача

     Рассчитать  скруббер Вентури для очистки  отходящих газов закрытой электропечи, выплавляющей силикомарганец, определить его размеры, эффективность и  гидравлическое сопротивление при  следующих условиях: расход влажного газа V₀ = 2050 м³/ч, температура газа T_г = 85°C, разрежение перед газоочисткой p_г = 7 кПа, плотность газа ρ₀ = 6,26 кг/м³, концентрация пыли в газе Z₁ = 6 г/м³, температура воды, поступающей на орошение под напором p_ж = 300 кПа, равна 20°C. Необходимая концентрация пыли на выходе из аппарата Z₂ = 15,0 мг/м³.

     Решение:

1. Необходимая эффективность работы аппарата

 

2. Число единиц переноса

 

3. Удельная  энергия, затрачиваемая на пылеулавливание:

 

откуда K_т = 16400 кДж/1000 м³ газа.

Значение B и * – приняты по таблице.

4. Общее гидравлическое сопротивление скруббера Вентури, Па:

∆p = K_т – p_жm = 16400 – 300000 ∙ 0,0012 = 16040,

где m – удельный расход на орошение, принятый высоким ввиду больших удельных энергозатрат; m = 0,0012 м³.

5. Плотность газа на входе в трубу Вентури при рабочих условиях, кг/м³:

 
 

6. Объемный  расход газа, поступающего в трубу  Вентури при рабочих условиях, м³/с:

 

7. Расход  орошающей воды, кг/с:

M_в = V₁ ∙ m = 0,8 ∙ 1,2 = 0,96.

8. Температура газов на выходе из скруббера Вентури, °С:

T₂ = (0,133 – 0,041 ∙ m) ∙ T₁ + 35 = (0,133 – 0,041 ∙ 1,2) ∙ 85 + 35 = 42.

9. Плотность газов на выходе из скруббера Вентури, кг/м³:

 

∆p – сопротивление трубы Вентури ( принимаем равным 16 кПа).

10. Объемный расход газа на выходе из трубы Вентури, м³/с:

 

11. Диаметр циклона-каплеуловителя, м:

 

где – скорость газа в циклоне-каплеуловителе (принемаем равной 2,5 м/с).

12. Высота циклона-каплеуловителя, м:

H = 2,5 ∙ D = 2,5 ∙ 0,65 = 1,62.

13. Гидравлическое сопротивление циклона-каплеуловителя, Па:

 

14. Гидравлическое  сопротивление трубы Вентури, кПа:

∆p_т = ∆p - ∆p_ц = 16,040 – 0,419 = 15,621.

15. Коэффициент сопротивления, обусловленный вводом орошающей жидкости, для нормализованной трубы Вентури:

 

16. Необходимая скорость газов в горловине трубы  Вентури, м/с: