Очистка сточных вод предприятия морского флота, цех травления

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Московский государственный  технический университет 

имени Н. Э. Баумана»

 

Калужский филиал

 

Кафедра промышленной экологии

 

 

Расчетно-пояснительная записка  к курсовому проекту

по дисциплине «Системы защиты среды обитания»

на тему «Очистка сточных вод предприятия

морского флота, цех травления»

      

Вариант 5

             

 

 

                                                                                    Выполнил: Высоцких Е. В.

                                                                                    ЭКД-91

                                                                                    Проверил: Яковлева О.В.

 

 

 

 

Калуга 2012

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………..…………….3

1 Обоснование составления схемы канализования промышленного предприятия………………………...………..…………………............................4

2 Обоснование составления блок-схемы очистки сточных вод...……………..………………………………………………………………....7

3    Разработка технологической схемы очистки сточных вод и обработки осадка…………………………………………………..………………………....11 3.1 Удаление хрома шестивалентного………………….………..……………..11

3.2 Усреднение стока………………………………………..………….………..12

3.3 Смешение сточных вод с реагентами……….………..…………………….13

3.4 Нейтрализация………….………………………………….………………...14

3.5 Отстаивание………………….…………………………….………………...16

3.6 Фильтрование…………………………………..………….…………………17

3.7 Установка ионного обмена………………………..……….………………..19

3.8 Обработка осадка…………..……………………………….………………..20

4         Расчеты  сооружений…………….…………………….…………………22

4.1      Расчет электрокоагуляционной установки…………….……………….22

4.2 Расчет прямоугольного усреднителя концентрации сточных вод……………………………………………………………………….………..23

4.3      Расчет резервуара-накопителя сточных вод…………….……………...24

4.4     Расчет вертикального (вихревого) смесителя………….………….……24

4.5      Нейтрализация……………………………………………………….…...26

4.6      Расчет вертикального отстойника………...….……………………..…...28

4.7  Расчет резервуара-накопителя сточных вод……………………………30

4.8  Расчет напорного угольного фильтра……………………….…….…….30

4.9  Расчет емкости промывной воды для напорного угольного фильтра…….……………………………………………………………….…….31

4.10  Расчет установки ионного обмена……………………………….....……31

4.11 Расчет емкости сбора очищенной воды……………...…………….……35

Заключение……………………………………………………………………….36

Список использованных источников……………………………………….…..37

Приложение 1…………………………………………………………..………...38

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Сточные воды (СВ) травильных цехов являются самой распространенной группой СВ металлообрабатывающей промышленности. Растворы от травления имеются в значительном количестве почти везде, где ведется обработка металлов. Такие СВ получаются при волочении, прокатке, прессовании, при нанесении гальванических покрытий, при горячем цинковании и лужении, при электрохимическом окислении алюминия, при фосфатировании, окраске и так далее. Травители в основном являются сильно кислыми растворами, прежде всего, это серная и соляная кислота, затем азотная кислота или смесь кислот. При непрерывном производстве кислоты расходуются сравнительно быстро, так как в них растворяются металлы, подвергающиеся травлению.

Травители и разбавленные промывные воды становятся ядовитыми  вследствие накопления в них кислот и тяжелых металлов. Даже незначительное содержание кислоты в воде вредно влияет на биологические процессы, происходящие в воде. При pH = 6 влияние биологической очистки воды значительно понижается, а при pH = 5,5 прекращается полностью. Кроме того, кислые воды при длительном воздействии вредно влияют на строительные и железные конструкции, мосты, плотины, трубопроводы и так далее. Бетонная канализационная сеть под действием кислот постепенно растворяется; в трубопроводе образуются повреждения в виде пробоин. Медь, цинк, никель, кадмий и другие тяжелые металлы являются сильными ядами для всего живого и даже при незначительных концентрациях действуют смертельно. Вовремя проведенная регенерация тяжелых металлов или их солей, например, металлической меди или медного и железного купороса, выгодна. Представляет интерес также полное восстановление травителей после осаждения части металла [1].

В ряде высокоразвитых промышленных стран в течение многих лет  уделяется большое внимание проблеме наиболее эффективной очистки СВ металлургической и электрохимической промышленности. Происходит замена применяемых в прошлом простых методов нейтрализации СВ травильных и гальванических отделений современными методами, позволяющими достичь более высокой степени очистки вод, требуемой соответствующими санитарными нормами, и получать ценное сырье.

В настоящее время  в промышленных условиях получают некоторые  соединения цветных металлов и ценнейшие  кислоты из СВ гальванических и травильных отделений с помощью ионообмена. В технологии очистки СВ наблюдается также интенсивное внедрение автоматических устройств, что дает лучшие технико-экономические показатели по сравнению с неавтоматизированными установками [2]. На пути отвода СВ в городскую канализационную сеть или перед поступлением их в реки устанавливают автоматические устройства для фиксации количества отводимых СВ, а также концентрации некоторых элементов, загрязняющих воду, в основном цианида и хрома. В области очистки СВ и повторного их использования в промышленности проводят интенсивное внедрение электролиза и обратного осмоса, а также термических методов.

 

1 Обоснование составления схемы канализования промышленного предприятия

 

Канализация – это комплекс санитарно-технических  мероприятий, обеспечивающих своевременный сбор СВ, образующихся на территории населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, быстрое удаление (транспортирование) этих вод за пределы объектов канализования, а также их очистку, утилизацию, обеззараживание и выпуск в водоем.

Канализование промышленных предприятий  предусматривает: отведение с территории промышленных предприятий только тех  отработавших загрязненных (сточных) вод, дальнейшее использование которых  на данном предприятии невозможно по технологическим  условиям или нецелесообразно по технико-экономическим показателям; очистку СВ  для охраны водоемов от загрязнения.

Основным направлением в решении проблемы охраны водоемов является максимальное сокращение отходов, потерь сырья и готовой продукции, сбрасываемых в канализацию, и максимальное сокращение количества СВ. Потери могут быть уменьшены путем совершенствования технологических процессов и регенерации попадающих в СВ ценных веществ.

Количество сбрасываемых в канализацию сточных вод  может быть уменьшено путем повторного использования отработавшей воды на тех же производственных операциях, где она образовалась, или использования такой воды для других технологических нужд, где возможно применение воды более низкого качества, чем вода из основного водопровода. При этом могут быть два основных варианта использования сточных вод:

1. после предварительной обработки (например, нейтрализации) или очистки (например, отстаивания) на том же или соседнем предприятии;
2. без предварительной обработки.

Особое внимание должно уделяться размещению на территории промышленной площадки инженерных коммуникаций (технологических трубопроводов, водопроводов, газопроводов, канализационных коллекторов, насосных станций). Экономически эффективным является комплексное решение систем водоснабжения и канализации населенных мест и промышленных предприятий, территориально объединенных в одном промышленном районе. Оптимальным решением с точки зрения охраны поверхностных водоемов от загрязнений СВ является внедрение полностью оборотной системы водоснабжения, что в современных условиях реализовать практически не возможно.

Отведение СВ с территории промышленных предприятий, как правило, осуществляется по полной раздельной системе канализации. Для некоторых  предприятий при соответствующем  технико-экономическом обосновании может быть принята общесплавная система канализации.

Если производственные СВ нельзя отводить совместно с бытовыми из-за того, что они содержат специфические  загрязнения, которые могут вызвать  нарушения в работе канализации, устраивают местные очистные сооружения, располагая их в цехах или вблизи них.

Во многих случаях  смешивание отдельных видов СВ в  канализационной сети может привести  к нежелательным последствиям. Поэтому  в большинстве случаев на промышленных предприятиях (металлургических, нефтеперерабатывающих, химических и многих других) канализация осуществляется по полной раздельной системе с устройством отдельных сетей для производственных, бытовых и дождевых вод [3].

Условно чистые производственные воды, как уже указывалось, следует использовать для оборотного водоснабжения.

Спуск СВ из оборотных  систем водоснабжения допускается  только в производственную канализацию  промышленного предприятия. Незагрязненные производственные СВ допускается спускать в дождевую канализацию.

Отвод сточных вод от душей и умывальников следует предусматривать в сеть бытовых вод или производственной канализации предприятия.

В тех случаях, когда  загрязненные производственные СВ в  виду особенностей их состава нельзя отводить общей сетью, укладывают сети разного назначения (например, для отведения кислых, щелочных, шламовых и других видов СВ) [4].

При решении схемы водооборота  предприятия разрабатываются методы очистки производственных вод до требуемых концентраций применительно  к конкретному составу СВ.

На территории промышленных предприятий образуются сточные воды трех видов: бытовые, дождевые и производственные.

Водоотведение от  данного  предприятия осуществляется по раздельной системе. На предприятии морского флота  также образуется три вида  сточных  вод:

1. производственные – использованные в технологическом процессе;
2. бытовые – от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, а так же от душевых установок и столовых, имеющихся на территории предприятия;
3. атмосферные – дождевые и от таяния снега.         

Производственные СВ цеха травления состоят из хромсодержащего  и кислотно-щелочного потоков, которые  содержат большое количество ионов  и солей тяжелых металлов, серной кислоты, токсичные соединения, следовательно, их следует обрабатывать на очистных сооружениях цеха. После обработки СВ и доведения концентраций примесей до необходимого уровня эти воды направляются в оборотную систему водоснабжения – в цех гальванопокрытий того же предприятия, что позволяет более экономично использовать воду в производстве, а следовательно, снижает экономические и экологические затраты предприятия.

Дождевые СВ совместно с бытовыми СВ, образующимися при эксплуатации туалетов, душевых и столовых, расположенных  на территории предприятия, отводят  через общую систему канализации (в соответствии с рисунком 1) на очистные сооружения города, а затем очищенная вода сбрасывается в водоём.

 

 

Рисунок 1 –  Схема канализования промышленного предприятия

 

2 Обоснование составления блок-схемы очистки сточных вод

 

СВ цеха травления  предприятия морского флота содержат большое количество ионов и солей  тяжёлых металлов (Ni, Cu, Pb, Cr, Al) в концентрациях: [Cr⁶⁺]=150 мг/л, [Cu²⁺]=4 мг/л, [Ni²⁺]=12 мг/л, [Al³⁺]=12 мг/л, [Pb²⁺]=6 мг/л, а также серную кислоту (1000 мг/л), поэтому для очистки этих вод используют механические и физико-химические методы очистки.

Остаточная концентрация загрязняющих веществ в воде определяется по формуле:

         

      (1)

где С₁ – исходная концентрация, С₂ – остаточная концентрация,                      Э – эффективность очистки.

Сточные воды, содержащие ионы хрома, подаются на очистку в электрокоагулятор отдельно, так как в шестивалентном состоянии хром очень токсичен. Это необходимо для того, чтобы шестивалентный хром не вступил в реакцию при нейтрализации. Эффективность очистки от Cr(VI) в электрокоагуляторе со стальными электродами составляет 99,9 % [5], таким образом, после электрокоагуляционной установки концентрации составят: