Разработка проекта установки электрофлотационной очистки сточных вод гальванического производства

 Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

 

 

 

 

 

 

 

 

Факультет биотехнологии и промышленной экологии

Кафедра промышленной экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект на тему : «Разработка проекта установки электрофлотационной очистки сточных вод гальванического производства»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка группы Э-41

Голобурдова Александра

Проверил: доцент Нистратов А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2015

 

ЗАДАНИЕ на выполнение курсового проекта

 

студента группы Э-43 Голобурдовой Александры Юрьевны

 

Тема курсового проекта «Разработка проекта установки электрофлотационной очистки сточных вод гальванического производства»

 

Исходные данные

На заводе «Металлист» (г. Серпухов) используется комплексный электролит, из которого образуется разбавленная промывная вода состава: Ni2+ 25 мг/л и Zn2+ 25 мг/ л, рН= 7-8 в количестве 5 м3/ч, сбрасываемая в р. Ока.

 

Цель работы – разработка и эколого-экономическая оценка электрофлотационной установки водоочистки гальванического производства

 

Задачи:

- обосновать технологическое  решение по обезвреживанию промывной  воды;

- рассчитать материальный  и энергетический баланс электрофлотатора;

- составить технологическую  схему и подобрать основное  оборудование установки водоочистки.

 

Дата выдачи задания _______ 2015 г.

 

Срок сдачи проекта _______ 2015 г.

 

Руководитель проекта      _____ Нистратов А.В.

 

Исполнитель проекта              _____ Голобурдова А.Ю.

 

______ 2015 г.

 

 

Оглавление

1. Введение                                                                                                         4-6

2. Основные проектные решения

2.1 Определение основных  технологических решений                                7-8

2. Обоснование выбора технологических операций очистки                    9

3. Основные технологические  решения                                                            10

3.1 Вспомогательные технологические решения                                             10

3.2 Программа производственного  экологического контроля                       11

4. Разработка и описание принципиальной технологической                   11

блок-схемы                                                                                                           

4.1 Принципиальная технологическая блок-схема                                       12

4.2 Материальный баланс  по входным и выходным потокам                    13-15

для основных технологических стадий

5. Основное оборудование  процесса очистки сточных вод                           16

6. Расчёт и подбор основного оборудования                                                17-27

7. Выводы                                                                                                             28

8. Список литературы                                                                                      29-30

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Завод «Металлист» находится в городе Серпухов. Он образован 7 ноября 1943 года.

На протяжении всей своей истории завод «Металлист» - приборостроительное предприятие, специализирующее на выпуске гидромоторов, гидроблоков, различных точных электромеханических датчиков и устройств.

В настоящее время основными видами деятельности завода являются:

- производство медицинских  изделий, средств измерений, контроля, управления и испытаний, оптических  приборов, фото- и кинооборудования, часов;

-  производство контрольно-измерительных  приборов;

-  производство частей  приборов, аппаратов и инструментов  для измерения, контроля, испытания, навигации и прочих целей (основной вид деятельности)

-  производство машин  и оборудования

- производство оружия  и боеприпасов

-  производство готовых  незаписанных носителей информации

- производство строительных  металлических конструкций

- обработка металлов и  нанесение покрытий на металлы; обработка металлических изделий  с использованием основных технологических  процессов машиностроения

-  производство бытовых  электрических приборов

- производство электровакуумных приборов и др.

Одной из отличительных черт ОАО Серпуховский завод «Металлист» является высокое качество выпускаемой продукции, которое обеспечено сертифицированной системой менеджмента качества, соответствующей требованиям ГОСТ ISO 9001-2011.

 

Завод - ведущий в России производитель электрических машин малой мощности, лазерных гироскопов, кварцевых акселерометров и навигационных систем на базе этих датчиков. [1]

На основании предоставленной информации о выпуске продукции  и состава сточных вод (см. задание), вопрос об очистке стоков завода «Металлист» является актуальным, так как сброс ведется в реку Ока. На данный момент завод « Металлист» снабжен очистными сооружениями, которые очищают сточные воды, но не достаточно эффективно. Требуется модернизация существующих очистных сооружений, необходим подбор альтернативного метода.

Очистка сточных вод от тяжелых металлов является востребованной, так как по данным Marier и Takino [2] для зоопланктона и рыб токсичны концентрации (мг/дм3): Cu - 0,05-0,09; Pb - 0,05-0,1; Ni - 0,03-0,04; Zn - 0,06-0,3; Al - 0,2-1,49; Cd - 0,02-0,03. Согласно российским нормативам, предельно допустимые концентрации (ПДК) рыбохозяйственного назначения равны: ПДКрх Ni2+= 0,01 мг/л, ПДК рх Zn2+=0,01 мг/л. [3]

Большую опасность представляет способность гидробионтов аккумулировать в своем организме высокие концентрации отдельных металлов. Их ионы, попадая по трофической цепи в организм человека, могут вызвать аллергические заболевания, бронхиальную астму и энфизему легких, нарушение генеративных функций и окислительно-восстановительных процессов, новообразования. 

Цинк попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород и минералов (сфалерит, цинкит, госларит, смитсонит, каламин), а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др.  Соединения никеля в водные объекты поступают также  со  сточными

водами  цехов  никелирования,  заводов  синтетического  каучука,   никелевых обогатительных  фабрик.  Огромные  выбросы  никеля   сопровождают   сжигание ископаемого топлива. Никель  принадлежит  к  числу  канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные  заболевания.      В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах  концентрация  никеля колеблется обычно от 0.8  до  10  мкг/дм3;  в  загрязненных  она  составляет несколько десятков микрограммов в  1  дм3. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Основные проектные решения
1. Определение основных технологических решений

Согласно заданию на производстве образуются сточные воды с расходом 5 м3/час. Данный сток содержит следующие вредные вещества (мг/л):

- Ni2+ – 25

-Zn2+– 25

рН=7-8

Из основных источников информации известно, что для очистки сточных вод от ионов цинка  применяются следующие методы:

- биохимический метод при помощи фильтрации сточной воды через биофильтр (достигаемая степени очистки – 85%; вспомогательный материал – активный уголь; достоинства – проста в эксплуатации, высокая степень очистки; недостаток – требуется большое количество активного угля); [4]

-сорбционный метод на основе сорбции на органоминеральном сорбенте на основе гальваношлама, гранулированного полимерным связующим. ( достигаемая степень очистки – 85%; вспомогательный материал – органоминеральный сорбент; достоинства – высокая степень очистки, использование гальваношлама) [5]

- электрохимический метод на основе электрофлотации ( перед подачей на электрофлотацию в раствор добавляют флотоагент – собиратель); достигаемая степень очистки – 90%; вспомогательный материал – гидроксид кальция; достоинства – высокая степень очистки, высокая скорость процесса; недостатки – сложность аппаратурного оформления). [6]

Из основных источников информации известно, что для очистки сточных вод от ионов никеля  применяются следующие методы:

- биологический метод  очистки никельсодержащих сточных  вод, который заключается в контактировании  водного раствора, содержащего 20 мг Ni2+/л, с 0,2 г суспензии гомогенизированной культуры на 1 л раствора. Суспензия содержит следующий состав доминирующих видов цианобактерий: Phormidium ambiguum (Jom.), Phormidium boryanum (Kutz.), Leptolyngbya foveolarum (Rabenhor stex Gom), Plectonema boryanum (Gom.f.boryanum) (достигаемая степень очистки 85%; вспомогательный материал: суспензия с микроорганизмами; достоинства – очистка до концентрации 0,1 мг/л; недостатки – долгое время выращивания штаммов); [7]

-реагентный метод на  основе добавления в стоки  известкового молока, сульфата железа  и цеолита (достигаемая степень  очистки 85%; вспомогательный материал: известковое молоко, сульфат железа  и цеолит; достоинства: доведение  до уровня предельно допустимой  концентрации; недостатки: большое  количество реагентов); [8]

-электрохимический метод  на основе безреагентного электрохимического  электрокоагулирования ( достигаемая  степень очистки – 90%; достоинство-высокая  степень очистки, компактность и  простота эксплуатации установки  для осуществления процесса электрокоагуляции; отсутствие потребности в реагентах; получение шлама с хорошими  структурно-механическими свойствами); [9]

-электрофлотационный метод (достигаемая степень очистки 95-98%; достоинства - высокая степень очистки, время очистки 6-8 минут). [10]

 

2.2 Обоснование  выбора технологических операций  очистки

Из всех вышеперечисленных методов очистки сточных вод от ионов цинка и никеля я выбираю электрохимический метод, а именно электрофлотацию, так как она имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами: высокая скорость процесса, возможность автоматизации и создания локальных систем, очистка многокомпонентных стоков, содержащих наряду с ионами металлов органические примеси, такие как поверхностно-активные вещества. В процессе очистки от карбоната цинка и никеля методом электрофлотации достигается 90% степень очистки, и весь процесс ведется при высокой скорости. Опираясь на [6] и[10], что в диапазоне плотности тока 0,1–0,2 А/л степень очистки сточной воды от дисперсной фазы  составляет 95–98 % при времени обработки 6–8 мин. Проведение процесса электрофлотации с флокуляционной обработкой воды позволяет сократить время до 3–5 мин и затраты электроэнергии в 2–3 раза.