Состав и количественные характеристики загрязняющих веществ в сточных водах.

Вода используется для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основными примесями сточных вод являются пыль, металлические и абразивные частицы, сода масло, растворители, мыла, краски. В табл. 3 представлены характеристики шлама, выделенного из отстойника сточных вод шлифовального участка.

Таблица 3

Характеристики шлама	Вид шлифования
	черновое	получерновое	чистовое
Плотность, кг/м3	4075	3700	3150
Средний диаметр частиц, мм:
металлические	0,8	0,65	0,5
абразивные	0,5	0,4	0,32
Содержание частиц в шламе, %
металлические	95,5	92,5	90,5
абразивные	4,5	7,5	9,5
Количество шлама от одного станка, кг/ч	1,4	1	0,6

Уловленный шлам будет рекуперироваться вместе со шламом в твердых отходах.

Типовой состав примесей сточных вод для механических цехов приведен в табл. 4.

Таблица 4

Вид сточных вод	Основные примеси	Концентрация, кг/м3	Температура, 0С
Отработаные СОЖ	Взвеш-е в-ва 2;10;60 мкм	0,2…1
	Сода	5…10	15…20
	Масла	0,5…2
Из гидрокамер окрасочных отделений	Орг-ие растворители	0,1…0,2
	Масла, краска	0,1…0,3	15…25
Из отделений гидравлических испытаний	Взвеш-е в-ва 0,5 мм	0,1…0,2	15…20
	Масла	0,03…0,05

Расчет концентрации примесей.

C=a/V [мг/л]

C – концентрация

a - количество загрязняющих веществ [ мг/час]

V – объем воздуха [л/час]

1 кг=10⁶ мг;

1 м³=10³ л;

1кг/м³ = 10³ мг/л.

Отработанные СОЖ

• Взвешенные вещества 2;10;60мкм

1кг/м³ = 10³мг/л;

• Сода

10кг/м³ =10000мг/л;

• Масло

2кг/м³ =2000мг/л;

Из гидрокамер окрасочных отделений

• Органические растворители

0,2кг/м³ =200мг/л;

• Масла, краска

0,3кг/м³ =300мг/л;

Из отделений гидравлических испытаний

• Взвешенные вещества 0,5мм

0,2кг/м³ =200мг/л;

• Масла

0,05кг/м³ =50мг/л.

Таблица 5

Вещество	Концентрация, мг/л	ПДК мг/л
Взвеш-е в-ва 2;10;60 мкм	1000	0,75
Сода	10000	0,5
Масла	2000	0,1
Орг-ие растворители	200	0,1
Масла Краска 5 мкм	300 300	0,1
		0,75
Взвеш-е в-ва 0,5 мм	200	0,75
Масла	50	0,1

Так как диаметр частиц краски равен 5мкм, то они будут удаляться вместе с взвешенными веществами. Значить концентрации краски и взвешенных веществ нужно сложить, а также необходимо сложить концентрации масел.

Таблица6

Вещество	Концентрация, мг/л	ПДК мг/л
Взвеш-е в-ва 2;5;10;60 мкм	1300	0,75
Сода	10000	0,5
Масла	2350	0,1
Орг-ие растворители	200	0,1
Взвеш-е в-ва 0,5 мм	200	0,75

I Этап очистки – очистка от взвешенных частиц и масла.

На первом этапе сточные воды очищаются от взвешенных частиц (d=5мм) и масла при использовании метода отстаивания. Данный метод применяют как для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей, осаждение происходит под действием силы тяжести, так и для очистки от нефти, масел, жиров и т.д, очистка аналогична от осаждения твердых веществ. Для улавливания частичек масла используют маслоловушки. Всплывание масла на поверхность происходит в отстойной камере. При помощи скребкового транспорта масло подают к нефтесборным трубам, через которые оно удаляется. В маслоловушках масло можно дочистить до С=10-200мг/л, а далее оно перестанет улавливаться и до ПДК его надо будет дочищать с использованием коагуляции.

Из отстойника масло собирают и отправляют на переработку на специализированные предприятия.

Эффективность очистки для взвешенных ч-ц(5мм)=60%

Эффективность очистки для масла=80%

I Ступень очистки.

Взвешенные ч-цы (5мм) :

С_вх=200 мг/л

С_вых=200*(1-0,6)=80 мг/л ПДК, значит чистим дальше.

Масло:

С_вх=2350 мг/л

С_вых=2350*(1-0,8)=470 мг/л 10-200мг/л, значит чистим дальше.

II Ступень очистки.

Взвешенные ч-цы (5мм) :

С_вх=80 мг/л

С_вых=80*(1-0,6)=32 мг/л ПДК, значит чистим дальше.

Масло:

С_вх=470 мг/л

С_вых=470*(1-0,8)=94 мг/л дальнейшая очистка в коагуляции.

II Этап очистки - очистка от взвешенных частиц.

На втором этапе сточные воды очищаются то взвешенных частиц (d=5мм и d=2;5;10;60мкм). Здесь мы будем применять гидроциклоны на всех ступенях очистки.

При вращении жидкости в гидроциклонах на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока, силы сопротивления движущегося потока, гравитационные силы и силы инерции. Взвешенные вещества (d=2;5;10;60мкм) здесь необходимо дочистить, также как и масло до С=10-200 мг/л, а далее с использованием коагуляции.

Эффективность очистки=70%

III Ступень очистки.

Взвешенные ч-цы (5мм) :

С_вх=32 мг/л

С_вых=32*(1-0,7)=9,6 мг/л ПДК, значит чистим дальше.

Взвешенные ч-цы (2;5;10;60мкм) :

С_вх=1300 мг/л

С_вых=1300*(1-0,7)=390 мг/л 10-200мг/л, значит чистим дальше.

IV Ступень очистки.

Взвешенные ч-цы (5мм) :

С_вх=9,6 мг/л

С_вых=9,6*(1-0,7)=2,88 мг/л ПДК, значит чистим дальше.

Взвешенные ч-цы (2;5;10;60мкм) :

С_вх=390 мг/л

С_вых=390*(1-0,7)=117 мг/л дальнейшая очистка в коагуляции.

V Ступень очистки.

Взвешенные ч-цы (5мм) :

С_вх=2,88 мг/л

С_вых=2,88*(1-0,7)=0,864 мг/л ПДК, значит чистим дальше.

VI Ступень очистки.

Взвешенные ч-цы (5мм) :

С_вх=0,864 мг/л

С_вых=0,864*(1-0,7)=0,2592 мг/л ПДК, значит прекращаем очистку.

III Этап очистки - очистка от взвешенных частиц (2;5;10;60 мкм) и масла.

На третьем этапе сточные воды очищаются от взвешенных частиц и масла с использованием коагуляции.

Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты.

Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т.е. частиц размером 3-100 мкм. В процессе очистки коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ – коагулянтов. Коагулянты в воде в результате реакции гидролиза образуют хлопья гидроксидов металлов, которые оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. Хлопья нейтрализуют отрицательный заряд калоидных частиц, таким образом разрушается двойной электрический слой и сольвантная оболочка. Калоидные частицы слипаются и оседают вместе с хлопьями коагулянтов.

Процесс гидролиза коагулянтов и образование хлопьев происходит по следующим стадиям:

Ме³⁺ + НОН Ме(ОН)^2- + Н⁺

Ме(ОН)^2- + НОН Ме(ОН)₂⁺ +Н⁺

Ме(ОН)₂⁺ + НОН Ме(ОН)₃ + Н⁺

Ме³⁺ + НОН Ме(ОН)₃ +3Н⁺

В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико – химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды. Здесь в качестве коагулянтов используется смесь алюмината натрия (NaAlO₂) и Al(SO₄) в соотношении (10:1) – (20:1):

6NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O 8Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

Совместное употребление этих солей дает возможность повысить эффект осветления, увеличить плотность и скорость осаждения хлопьев, расширить оптимальную область рН среды.