Оборудования для очистки промышленных стоков

                              МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Самарский государственный технический университет

Факультет                         ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ                     

 

Кафедра  _                 ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ              ___

И ПАРФЮМЕРНО-КОСМЕТИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

 

 

 

 

Курсовая работа

 

на тему ___Оборудования для очистки промышленных стоков _________

                                                                                          наименование темы                

 

                       

 

 

по дисциплине

___________Технологическое оборудование предприятий биотехнологии ___________

 

 

 

 

 

 

 

 

Принял к исполнению      Научный руководитель

студентка__4-ПП-3_____                                                                 _____профессор, д.б.н.    _

                           обозначение                            должность

 

_Бажутова К.А.__________                                         Кривов Н.В._

   подпись, инициалы, фамилия           подпись, инициалы, фамилия

 

«___»___________20    г.      «___»_____________20    г.

 

 

 

 

 

Самара, 2015

 

Содержание

Введение	3
1. Условия  приема промышленных сточных  вод в канализацию населенных мест	4
2. Методы  и оборудование для очистки  технической воды и промышленных  стоков	5
2.1 Механические  методы очистки сточных вод	7
2.2 Химические  и физико-химические методы очистки  сточных вод	12
2.3 Биологический  метод очистки сточных вод	21
Заключение	24
Список литературы	25

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В процессах эксплуатации промышленного оборудования образуются сточные воды, которые требуют специальной очистки перед сбросом в канализационные системы. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, аммонийный и нитратный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метилмеркаптан, формальдегид и др. Например, сточные воды заводов черной и цветной металлургии загрязнены большим количеством взвешенных минеральных веществ, содержат цветные металлы, железо, сульфаты, хлориды, смолы и масла, серную кислоту, железный купорос. Нефтеперерабатывающие заводы и нефтепромыслы сбрасывают нефть и нефтепродукты, хлориды, взвешенные вещества, возможно присутствие железа и сероводорода. Большую опасность представляют сточные воды коксохимических предприятий: смолы, масла, фенолы, аммиак, цианиды, роданиды, большое количество солей неорганических кислот и взвешенных веществ. К сильно загрязненным сточным водам, трудно поддающимся очистке, относятся жидкие стоки целлюлозно-бумажных комбинатов: растворенные органические вещества, волокно, каолин и др. Машиностроительные и автомобильные заводы сбрасывают цианиды, хром, масла и окалину. Основные загрязнители текстильных предприятий – красители и СПАВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Условия приема  промышленных сточных вод в  канализацию населенных мест

Сточные воды любого промышленного предприятия содержат специфические загрязнения, которые должны удаляться до смешения со стоками другого производства или населенного пункта.

Имеющийся отечественный и зарубежный опыт свидетельствуют о возможной реализации бессточных систем путем повторного использования очищенных сточных вод. Значение повторного использования очищенных сточных вод в системах промышленного водоснабжения в полной мере зависит от конкретных местных условий, применяемых технологий и определяется главным образом возможностью и целесообразностью использования:

а) сточных вод в системах оборотного и повторного водоснабжения предприятия или цехов;

б) очистных и обеззараженных хозяйственно-бытовых сточных вод в техническом водоснабжении предприятий или цехов;

в) очищенных сточных вод одних предприятий для технического водоснабжения других предприятий или цехов.

В связи с этим разработаны «Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных мест», направленные на предотвращение нарушений в работе очистных сооружений и безопасности их эксплуатации за счет правильной организации приема промышленных сточных вод в канализационную сеть населенных пунктов. Эти «Правила…» разработаны на основе «Правил охраны поверхностных вод» для расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ в производственных сточных водах с учетом требований к качеству очищенных вод в конкретных местных условиях [3].

Существуют три основных вида очистных сооружений для сточных вод – локальные, заводские, районные или городские [1].

Назначение локальных, или цеховых очистных сооружений заключается, прежде всего, в обезвреживании сточных вод или извлечении ценных компонентов непосредственно после технологических установок или цехов. На локальных установках механической очистки, коагуляции, электроосаждения, фильтрования, ультрафильтрации и др. очищают сточные воды, которые нельзя направлять без предварительной очистки в систему повторного и оборотного водоснабжения, на общие заводские либо районные очистные сооружения.

Многие крупные предприятия располагают общезаводскими очистными сооружениями, которые имеют установки для механической, физико-химической и биологической очистки.

Выбор метода очистки зависит от концентрации загрязнений в сточных водах и количества твердых отходов, образующихся в основном производстве и на стадии очистки, а также от эколого-экономических показателей процесса.

По этим причинам сточные воды промышленных предприятий должны подвергаться обязательной локальной очистке, основной целью которой является [5]:

— максимальное снижение потерь сырья со сточными водами;

— снижение потребления чистой воды;

— сокращение сброса сточных вод по объему и количеству загрязняющих веществ в водоемы;

— снижение объема внезаводских очистных сооружений и капитальных вложений в их строительство.

 

2. Методы и  оборудование для очистки технической воды и промышленных стоков

При очистке сточных вод промышленных технологий применяют методы фильтрования, осаждения, флотации, коагуляции, нейтрализации и др. Перспективными являются методы, использующие процессы мембранной технологии, электрокоагуляцию, озонирование, биологическую очистку.

По содержанию примесей стоки разделяют на группы [6]:

1) воды с нерастворимыми  примесями частиц размером больше 10~5 -10~4 мм;

2) воды, представляющие  коллоидные растворы;

3) воды, содержащие  растворимые органические и неорганические  вещества;

4) воды, содержащие  вещества, диссоциирующие на ионы. Способы очистки промышленных  стоков можно классифицировать  по составу фаз, дисперсному и химическому составу. Рассмотрим основные из этих методов.

 

Механические методы очистки промышленных стоков от грубодисперсных примесей включают отстаивание в гравитационном или центробежном поле, фильтрацию, флотацию, осветление во взвешенном слое осадка.

Для очистки от мелкодисперсных и коллоидных частиц, оседающих с малой скоростью, а также ПАВ используют коагуляцию и флокуляцию, обеспечивающие слипание частиц до крупных конгломератов, удаляемых затем механическим методом.

Для очистки от растворенных неорганических веществ применяют методы выпаривания, обратного осмоса, химического осаждения, электродиализа, нейтрализации.

Для очистки от растворенных органических веществ применяют биологическую очистку, адсорбцию, ионный обмен, отдувку газами, химическое осаждение, озонирование и хлорирование, обратный осмос, электрохимические методы и др.

Сильно концентрированные стоки в ряде случаев целесообразно уничтожать сжиганием, санитарным захоронением.

 

 

 

2.1 Механические  методы очистки сточных вод

Из существующих механических методов очистки промышленных стоков с целью осветления воды наиболее простым является ее отстаивание.

При расчете отстойной аппаратуры определяющим параметром является скорость осаждения твердых или жидких частиц Шо, зависящая от размеров частиц d, плотности рт твердых частиц, их формы, плотности рсв и вязкости цсв сточной воды, скорости движения воды и, условий обтекания и сопротивления среды. Скорость осаждения Шо для ламинарных, переходных и турбулентных режимов определяют по формуле:

где Re0 – число Рейнольдса; Аr - число Архимеда;

Вязкость и плотность таких систем могут меняться и с учетом объемной концентрации рассчитываются по формулам:

где ε – объемная доля жидкой фазы; Vж и Vт – объем соответственно жидкой и твердой фазы.

Выход сточной воды происходит через водослив, размеры которого определяют по формулам:

где Р – перепад уровней воды между дном песколовки и порогом водослива; hmax, hmin – уровень воды, м при максимальном qmax и минимальном qmin — расходах; m = 0,35–0,38 – коэффициент расхода водослива.

Для увеличения скорости осаждения частиц примесей в промышленные стоки вводят коагулянты и флокулянты, которые образуют неустойчивые полидисперсные системы.

Продолжительность отстаивания определяют по формуле:

где Н – глубина проточной части отстойника; n – коэффициент, учитывающий свойства взвешенных частиц; h– высота эталонного цилиндра; т – продолжительность осаждения.

Объем отстойной зоны V0= QT, а поверхность осаждения F0= Q/wq.

Гидравлическую крупность определяют по зависимости:

где k = 0,5; 0,35; 0,45 – коэффициент, характеризующий конструкцию отстойника соответственно для горизонтального, вертикального и радиального типа; а – 0,66–1,5 – коэффициент, учитывающий влияние вязкости воды на скорость осаждения при изменении температуры от 40 до 50 °С; величина w изменяется от 0 до 0,5 мм/с.

Расчет отстойников с учетом эффективности осветления проводится в соответствии со стандартными методиками.

Коллоидные вещества, гидратированные взвеси, мелкодисперсные вещества вследствие их малой плотности осаждаются медленно. Даже ввод коагулянтов не обеспечивает заданной степени очистки промышленных стоков.

С целью более глубокой очистки воды от таких примесей и ее осветления используют флотацию.

Флотацию растворенным в воде воздухом обычно ведут совместно с коагуляцией и флокуляцией взвеси для удаления коллоидных малоконцентрированных примесей [6].

Пузырьки воздуха размером 10–100 мкм, выделяющиеся из воды, пересыщенной растворенным в ней воздухом, захватывают взвесь частиц. Иногда воздух вводят под избыточным давлением 0,03–0,2 МПа через сопла или фильтры. Флотация осуществляется крупными быстро всплывающими пузырьками [3].

При электрофлотации очистку промышленных стоков осуществляют кислородом и водородом, которые выделяются на электродах, размещаемых в осветленной воде. Выделяющийся в ламинарном режиме газ с размером пузырьков 50 мкм обеспечивает высокий эффект очистки.

Биологическая и химическая флотация происходит в результате взаимодействия пузырьков газа размером 5–50 мкм с поверхностью взвешенных в воде частиц, которые освобождаются от воды.

Наибольшую эффективность разделения достигают при соотношении между твердой и газовой фазами, равном 0,01–0,1, и определяют по формуле [6]:

где Gвоз, Gч – соответственно масса воздуха и твердых частиц в суспензии, г; У* – растворимость воздуха в воде при атмосферном давлении рабочей температуре, см3/дм3; fH = 0,5–0,8 – степень насыщения; Р – давление насыщения воды воздухом, Па; Qi– количество воды, насыщенное воздухом, м3/ч; Сч – концентрация твердой фазы в суспензии, г/см3; Q– расход сточной воды, м3/ч.

На практике в сочетании с химической коагуляцией широко применяют напорную флотацию, позволяющую обеспечивать осветление воды за 15–40 мин со скоростью в 4–5 раз превышающей скорость осаждения и при расходе энергии 0,1–0,2 кВт ч/м3 .

Вода, смешанная с коагулятором в смесителе 1, поступает в камеру 2 хлопьеобразования с лопастной мешалкой, где образуются крупные хлопья коагулянта, сорбирующие коллоидные взвеси. Из камеры 2 коагулированная вода со скоростью 0,2–0,5 м/с перетекает по трубе 3 в центральную камеру 4. В трубу 3 врезан трубопровод, по которому со скоростью 1–2 м/с вводится вода, пересыщенная воздухом. Часть воды, очищенная во флотаторе насосом 7, подается под давлением в смеситель 9, куда компрессором 8 вводится сжатый воздух, и затем в сатуратор 10. В сатураторе за 1–3 мин происходит насыщение воды воздухом и отделение нерастворившегося воздуха. Насыщенная вода после снижения давления в дросселирующем устройстве 11 становится пересыщенной и поступает во флотатор. Тонкий слой пены со взвесью собирается скребком 6 в приемный бункер 5 [1].