Реферат-курсовая. Проблемы очистки сточных вод, страница 4

μ– коэффициент расхода гидроциклона;

ω– площадь сечения подающего патрубка;

∆H– потери напора в гидроциклоне.

Для удаления тонкодисперсной взвеси оказывается рациональным применение гидроциклонов весьма малых диаметров (порядка 10…20см). Для возможности осветления заданных количеств воды при этом приходится использовать значительное число параллельно включенных гидроциклонов.

Тонкослойные отстойники.

Чем больше высота отстойника, тем больше необходимо времени для всплытия частицы на поверхности воды. А это, в свою очередь, связано с увеличением длины отстойника. Следовательно, интенсифицировать процесс отстаивания в отстойниках обычных конструкций сложно. С увеличением размеров отстойников гидродинамические характеристики отстаивания ухудшаются. Чем тоньше слой жидкости, тем процесс всплытия (оседания) происходит быстрее при прочих равных условиях. Это положение привело к созданию тонкослойных отстойников, которые по конструкции можно разделить на трубчатые и пластинчатые.

Трубчатые отстойники.

Д

Рис. 6. Схема трубчатого отстойника

ля повышения скорости отстаивания примесей можно увеличить площадь отстаи­вания и тогда проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости. При этом используются трубчатые. Схема трубчатого отстойни­ка приведена на рис. 6. Рабочими элементами в отстойниках являются пакеты трубок диаметром 25 - 50 мм. Для успешного проведения отстаива­ния необходимо равномерное распределение воды по рабочим элементам и ламинарный режим ее движения. Эти отстойники могут использоваться для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных ве­ществ при расходах 100 - 10000 м³/сут. Они достаточно компактны и хо­рошо вписываются в технологические схемы очистки сточных вод. Эф­фективность очистки в таких отстойниках 80 - 85 %.

Стандартные трубчатые блоки отстойника изготовляют из поливинилового или полистирольного пластика. Обычно применяют блоки длиной около 3 м, шириной 0,75 м и высотой 0,5 м. Размер трубчатого элемента отстойника в поперечном сечении составляет 5х5 см. Конструкции этих блоков позволяют монтировать из них секции на любую производительность; секции или отдельные блоки легко можно устанавливать в вертикальных или горизонтальных отстойниках.

Пластинчатые отстойники.

Пластинчатые отстойники состоят из ряда параллельно установленных пластин, между которыми движется жидкость. В зависимости от направления движения воды и выпавшего (всплывшего) осадка, отстойники делятся на прямоточные, в которых направления движения воды и осадка совпадают; противоточные, в которых вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно к направлению движения осадка. Наиболее широкое распространение получили пластинчатые противоточные отстойники.

Достоинства трубчатых и пластинчатых отстойников — их экономичность вследствие небольшого строительного объема, возможность применения пластмасс, которые легче металла и не коррозируют в агрессивных средах. Общий недостаток тонкослойных отстойников — необходимость создания емкости для предварительного отделения легко отделимых нефтяных частиц и больших сгустков нефти, окалины, песка и др. Сгустки имеют нулевую плавучесть, их диаметр может достигать 10-15 см при глубине в несколько сантиметров. Такие сгустки очень быстро выводят из строя тонкослойные отстойники. Если часть пластин или труб будет забита подобными сгустками, то в остальных повысится расход жидкости.

Пруды–осветители.

Нефтепродукты, масла, смолы и другие вещества, обладающие мень­шей плотностью, чем вода, удаляются из сточных вод в ловушках, масло­уловителях, смолоотстойниках. В ряде случаев в промышленности сохранились пруды-осветлители для доочистки путем отстаивания сточной и оборотной воды. Они пред­ставляют собой водоем, в котором вода протекает с очень малой скоро­стью. Считается, что для очистки 1 м³/ч оборотной воды нужна активная поверхность воды около 7 - 10м² глубиной не менее 1 м до уровня осад­ка. Отстоявшуюся нефть удаляют с помощью шарнирных труб или дру­гими способами. Большую сложность в данном случае представляет очи­стка прудов от осадков. В новые проекты очистных сооружений пруды-отстойники не включаются.

1. Физико-химическая очистка.

К физико-химическим методам очист­ки сточных вод относят флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстрак­цию, ректификацию, выпаривание, дистилляцию, обратный осмос и ульт­рафильтрацию, кристаллизацию, десорбцию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод мелкодисперсных взвешенных частиц, рас­творенных газов, минеральных и органических веществ. Выбор того или иного метода очистки проводят с учетом санитарных и технологических требований, предъявляемых к очищенным производственным сточным водам с целью дальнейшего их использования, а также с учетом объема сточных вод и концентрации загрязнений в них, необходимых материаль­ных и энергетических ресурсов, экономичности процесса.

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаива­ются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления раство­ренных веществ. При этом процессе в очищаемую жид­кость подают воздух, мелкие пузырьки которого всплывают на поверх­ность воды, увлекая за собой частички загрязнителя, и образуют пенооб­разный слой, насыщенный флотируемым веществом. Флотация в десятки раз повышает скорость всплывания частиц, и поэтому ее применение весьма эффективно.

Различают следующие способы флотационной обработки сточных вод: с выделением воздуха из растворов; с механическим диспергированием воздуха; с подачей воздуха через пористые материалы; электрофлотацию и химическую флотацию.

В свою очередь флотация с выделением воздуха из растворов в зави­симости от способа создания пересыщенного раствора воздуха в воде бы­вает вакуумная, напорная, эрлифтная. Наибольшее распространение по­лучила напорная флотация. Она позволяет очищать сточные воды с кон­центрацией взвесей 4,0 - 5,0 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты.

П

Рис. 7. Принципиальная схема напорной флотации

Рис. 8. Принципиальная схема действия флотоотстойника

ринципиальная схема напорной флотации показана на рис. 7. Сточная вода поступает в приемный резервуар /, откуда перекачивается насосом 2 в напорный бак 3. Во всасывающий трубопровод перед баком 3 засасывается воздух. При повышенном давлении (0,15 - 0,4 МПа) воздух растворяется в воде. При поступлении водно-воздушной смеси во флота­тор 4, работающий при атмосферном давлении, воздух выделяется из во­ды в виде высокодиспергированных пузырьков, к которым прилипают взвешенные частички примесей, образуя на поверхности воды пену. Пена с твердыми частицами удаляется с поверхности воды скребковым меха­низмом. Осветленная вода отводится из нижней части флотатора. При ис­пользовании коагулянтов процесс флотации интенсифицируется за счет образования хлопьев в напорном баке 3.

Схема действия самого флотоотстойника показана на рис. 8. Смесь сточной воды и воздуха поступает в приемную камеру 2 через распреде­лительную трубу 1 и переливается через струегасящую перегородку 3 в отстойную часть флотоотстойника. Выделяющиеся из воды вследствие снижения давления пузырьки воздуха всплывают, увлекая за собой за­грязнения и образуя на поверхности воды пену. Скребковый механизм 4 сгоняет пену через перегородку 5 в пенную камеру 6, из которой ее отво­дят вместе с загрязнениями по трубопроводу 7, осветленную воду - через перфорированную трубу 8.

Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные за­траты, простота аппаратурного оформления, селективность выделения примесей, высокая степень очистки (95 - 98 %), возможность рекупера­ции удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ, легкоокисляемых веществ и микроорга­низмов. Все это способствует успешному проведению последующих ста­дий очистки.

Адсорбцию широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильнотоксич­ными. Адсорбцию используют для очистки сточных вод от гербицидов, пестицидов, фенолов, ароматических и нитросоединений, ПАВ, красите­лей и др.

Адсорбционная очистка может быть регенеративной, т. е. с извлечени­ем из адсорбента уловленных им веществ и дальнейшим их использова­нием, или деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод за­грязнения уничтожаются, как не имеющие технической ценности, иногда вместе с адсорбентом. Ценные вещества, поглощенные адсорбентом, мо­гут быть извлечены из него экстракцией органическими растворителями, отгонкой адсорбированного вещества с водяным паром, испарением это­го вещества током нагретого инертного газа и другими способами. В качестве сорбентов используют активные угли, синтетические вещества и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки, бурый уголь, торф, коксовую мелочь).

Достоинством адсорбционного метода является высокая эффектив­ность; возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ и регенерация адсорбированных примесей. Степень очистки сточных вод зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения адсорбируемого вещества и его состояния в растворе и достигает 80-95 %.

Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов, а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений, радиоактивных и многих других веществ. Метод позволяет рекупериро­вать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки.

Жидкостная экстракция применяется для очистки сточных вод, со­держащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция экономически выгодна лишь тогда, когда стоимость извле­каемых веществ компенсирует все затраты на проведение процесса. В большинстве случаев экстракция оправдана при концентрации примесей 3,0 - 4,0 г/л. Сущность экстракции заключается в том, что сточную воду смешивают с экстрагентом, т. е. с такой жидкостью, в которой загряз­няющее стоки вещество растворяется лучше, чем вода, а сам экстрагент не смешивается с водой. При проведении процесса экстракции образуют­ся две фазы. Одна фаза - экстракт - содержит извлекаемое вещество и экстрагент; другая - рафинат - сточную воду и экстрагент. Затем экстракт и рафинат отделяют друг от друга, и осуществляется регенерация экстр-агента от экстракта и рафината. Регенерированный экстрагент снова на­правляется в процесс экстракции. Основная задача при экстракции заклю­чается в том, чтобы подобрать соответствующий экстрагент для конкрет­ного вещества, загрязняющего сточную воду. Сделать это нелегко потому, что экстрагент должен удовлетворять нескольким требованиям: иметь большую способность к растворению экстрагируемого вещества, чем во­да; обладать селективностью к экстрагируемому веществу, т. е. извлекать из разнообразных находящихся в сточной воде веществ именно те, кото­рые необходимы; не растворяться в воде (в то же время и вода не должна в нем растворяться); заметно отличаться своей плотностью от плотности воды (для облегчения выделения экстрагента из воды); иметь температуру кипения, значительно отличающуюся от температуры кипения экстрагируемого вещест­ва; не взаимодействовать с экстрагируемым веществом и материалом аппа­рата; иметь, возможно, меньшие показатели по взрыво- и пожароопасности и токсичности; быть доступным и дешевым.

Десорбция летучих примесей состоит в том, что сточные воды, загряз­ненные летучими примесями (сероводород, диоксид серы, сероуглерод, аммиак, диоксид углерода и др.), очищаются при пропускании воздуха или другого инертного малорастворимого в воде газа через сточную воду. При этом летучий компонент диффундирует в газовую фазу.

Дезодорация применяется для удаления из сточных вод неприятнопахнущих веществ: меркаптанов, аминов, аммиака, сероводорода и др. Для дезодорации сточных вод используются различные способы: аэра­ция, хлорирование, ректификация, дистилляция, обработка дымовыми га­зами, окисление кислородом под давлением, озонирование, экстракция, адсорбция и микробиологическое окисление. При выборе метода необхо­димо учитывать его эффективность и экономическую целесообразность.

Наиболее доступным считается метод аэрации, который заключается в продувании воздуха или острого водяного пара через очищаемую сточ­ную воду. Промышленное значение имеет и хлорирование неприятнопахнущих сточных вод. При этом происходит окисление хлором серосодер­жащих и других соединений.

1. Химическая очистка.

Химические методы очистки сточных вод осно­ваны на проведении химических реакций с использованием реагентов и на получении из загрязняющих примесей безвредных или менее вредных но­вых веществ, которые легче удалить, чем исходные. При выборе метода очистки учитываются эффективность процесса очистки, скорость реак­ции, стоимость реагентов, удобство последующего выделения образовав­шихся после реакции веществ и др. Методы химической очистки обычно сочетаются с механической или физико-химической очисткой, так как по­сле окончания реакции необходимо выделить из сточных вод образовав­шиеся вещества.