169112 (Расчет и проектирование гидроциклона для комплексной технологии глубокой очистки промышленных сточных вод)

_{Содержание}

Введение

1. Внедрение технологии очистки сточных вод

1.1 Состав сточных вод предприятия

1.2 Очистка сточных вод

2. Методы очистки сточных вод

2.1 Механическая очистка

2.2 Физико-химические методы очистки

2.3 Химические методы

3. Общая характеристика гидроциклонов

3.1 Открытые гидроциклоны

3.2 Напорные гидроциклоны

4. Производство сахарного песка

4.1 Сахар-песок

4.2 Особенности производства

4.3 Устройство и принцип действия линии

5. Расчет гидроциклона

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Водная оболочка Земного шара - океаны, моря, реки, озера - носит название гидросфера, которая покрывает 70,8% земной поверхности. Объем ее 1370,3 млн. км³, что составляет 1/800 объема планеты. Отметим еще, что 96,5% гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74% - в полярных и горных ледниках и лишь 0,45% - в пресных водах - озерах, реках и болотах.

Вода - одно из самых распространенных веществ на Земле (второе после оксида кремния или песка). Однако на свои нужды, вполне естественно, человечество использует, как правило, пресные воды, запас которых, повторяем, весьма ограничен. Одним из выходов в решении проблем может быть привлечение практически неиспользуемых или малоиспользуемых в настоящее время водных ресурсов: опресненных вод Мирового океана, подземных вод замедленного водообмена и айсбергов. В частности, в настоящее время доля опресненных вод в общем объеме водоснабжения мира невелика - 0,05%, что объясняется высокой стоимостью и значительной энергоемкостью технологических процессов опреснения. Такие воды используются лишь там, где совершенно отсутствуют или чрезвычайно труднодоступны ресурсы поверхностных ил" подземных вод, а их транспортировка оказывается дороже по сравнению с опреснением воды повышенной минерализации непосредственно на месте.

Как известно, основные потребители воды - промышленность, сельское хозяйство, строительство и другие отрасли. Однако, и на повседневные бытовые нужды человек использует в городах сотни литров в сутки. Акад.А.Е. Ферсман с полным основанием назвал воду "самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни". Для ее поддержания человеку необходимо 2,5 л питьевой воды в сутки. А за 60 лет жизни он выпивает 50 м³ воды, что соответствует объему железнодорожной цистерны.

Целью данной курсовой работы является внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов.

1. Внедрение технологии очистки сточных вод

1.1 Состав сточных вод предприятия

Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, разделяются на три вида: производственные, бытовые, атмосферные.

Производственные сточные воды - это воды, использованные в технологическом процессе. Они включают две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные сточные воды могут содержать примеси: а) минеральные, б) органические, в) бактериальные, г) биологические. К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде неорганические вещества, минеральные масла и др. Органические загрязнения могут быть растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, бумаги, растительных масел и пр. загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и др. Бактериальные и биологические загрязнения по химическому составу являются органическими загрязнениями, но выделены в отдельную группу ввиду особого взаимодействия с другими видами загрязнений. Они представляют собой различные микроорганизмы: грибы, водоросли, бактерии.

Бытовые сточные воды - это воды от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, душевых установок и т.п.

Атмосферные сточные воды - дождевые и талые воды.

1.2 Очистка сточных вод

Очистку сточных вод осуществляют преимущественно в две стадии: первичная (локальная) очистка от основного количества загрязнений и вторичная очистка на биологических очистных сооружениях перед выпуском сточных вод в водоем. В отдельных случаях применяют третичную очистку (доочистку), необходимость которой определяется условиями сброса сточных вод в водоем (расчетом на смешение очищенных стоков с водой водоема) или использованием очищенных сточных вод для технического водоснабжения.

Локальная очистка сточных вод является частью технологического процесса и предназначается для извлечения из сточных вод ценных органических и неорганических веществ в целях их использования в производстве, а также для исключения сброса в водоем загрязнений в количествах, оказывающих вредное воздействие на процесс биологической очистки сточных вод и водно-химический и биологический режимы водоема. В ряде производств локальная очистка сточных вод, позволяющая частично или полностью исключить сброс загрязненных вод и использовать содержащиеся в них ценные продукты, предусмотрена технологическими регламентами. При этом очищенные воды также возвращаются в производство. Для предотвращения попадания в канализацию (в аварийных ситуациях) продуктов в недопустимых количествах в технологической части проекта должны быть предусмотрены соответствующие мероприятия (ректификация, термическое обезвреживание).

После локальной очистки и нейтрализации сточные воды нуждаются, как правило, в дополнительной очистке от растворенных в них органических загрязнений, в связи с чем их направляют по сети химически загрязненных сточных вод на биологические очистные сооружения. Перед сооружениями биологической очистки производственные сточные воды смешивают с механически очищенными бытовыми сточными подами.

Объем производственных сточных вод, а также качественная и количественная характеристики их загрязнений зависят от номенклатуры и мощности входящих в состав предприятия производств, в связи с чем практически в каждом отдельном случае при выборе общей схемы канализации объекта требуется проработка проектных решений, а также проведение научно-исследовательских работ с целью выдачи рекомендаций проектной организации для расчета очистных сооружений.

2. Методы очистки сточных вод

2.1 Механическая очистка

Процеживание. Для извлечения крупных примесей, во избежание засорения труб и каналов, используют решетки.

Для удаления более мелких взвешенных частиц применяют сита, отверстия, которых зависят от улавливаемых примесей (0,5-1 мм).

Для очистки от грубодисперсных примесей используется отстаивание в песколовках, отстойниках, нефтеловушках, осветлителях и др.

2.1.1 Песколовки предназначены для удаления механических примесей, размером более 250 мкм (песка, окалины). Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости. Песколовки могут быть различных конструкций (с горизонтальным, вертикальным или круговым движением воды).

Диаметр удаляемых частиц 0,2-0,25 мм продолжительность протекания вод не более 30 сек., глубина песколовок 0,25-1 м, ширина определяется расчетным путем.

2.1.2 Нефтеловушки. Применяются для выделения из сточных вод нефтепродуктов, масел и жиров. Принцип работы основан на всплывании частиц с меньшей, чем вода, плотностью (рис).

Скорость движения воды в нефтеловушке от 0,005-0,01 м/с, при этом всплывает 96-98% нефти. Скорость всплывания частиц зависит от их размера, плотности и вязкости раствора. Всплывают частицы 80-100 мкм. Время отстоя около 2 часов. Глубина нефтеловушки 1,5-4 м, ширина 3-6 м, длина около 12 м, количество секций не менее двух, соединенных последовательно.

2.1.3 Фильтрование. Применяется для выделения из сточных вод тонкодисперсных твердых и жидких частиц, которые не отстаиваются (рис). В качестве фильтрующих материалов используются металлические сетки, тканевые фильтры (хлопчато-бумажные, из стекло- и искусственного волокна), керамические, иногда используются зернистые материалы (песок, гравий, торф, уголь и др.). Это, как правило, резервуар, в нижней части которого устроен дренаж для отвода очищенной воды. Скорость фильтрования 0,1-0,3 м/час. Очистка фильтров проводится путем продувки воздухом или промывкой.

2.1.4 Гидроциклоны очищают сточные воды от взвешенных частиц под действием центробежной силы. Вода с высокой скоростью тангенциально подается в гидроциклон. При вращении в нем жидкости на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока. Чем больше разность плотностей, тем лучше разделение.

2.2 Физико-химические методы очистки

2.2.1 Флотация применяется для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые плохо отстаиваются. Для этого в воду подают воздух под давлением через перфорированные трубы с мелкими отверстиями. При движении через слой жидкости, пузырьки воздуха сливаются с частичками загрязнений и поднимают их на поверхность воды, где они собираются в виде пены. Эффект очистки зависит от величины пузырьков воздуха, которые должны иметь размер 10-15 мкм. Степень очистки составляет 95-98%. Для увеличения степени очистки в воду можно добавить коагулянты. Иногда во флотаторе одновременно проводится и окисление, тогда воду насыщают воздухом, обогащенным кислородом или озоном. В других случаях для устранения окисления флотацию осуществляют инертными газами. Флотация бывает напорная и вакуумная.

2.2.2 Адсорбционная очистка (очистка на твердых сорбентах) применяется для глубокой очистки сточных вод при незначительной концентрации загрязнителей, если они биологически не разлагаются или являются сильными ядами (фенолы, гербициды, пестициды, ароматические и нитросоединения, СПАВы, красители и т.д.).

Адсорбция может быть реагентной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и деструктивной, с уничтожением извлекаемого вещества вместе с адсорбентом. Эффективность очистки, в зависимости от применяемого адсорбента, 80-95%. В качестве адсорбентов используются активированный уголь, зола, шлаки, синтетические сорбенты, глины, силикогели, алюмогели, гидраты окислов металлов. Наиболее универсальны активированные угли с радиусом пор 0,8-5 нм. Процесс адсорбции проводят либо при интенсивном перемешивании адсорбента и воды, с последующим отстаиванием, либо фильтрованием через слой адсорбента. Отработанный адсорбент регенерируют перегретым паром или нагретым инертным газом.

2.2.3 Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cl, Va, Mn и др.), а так же соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества. Суть метода состоят в том, что существуют природные и синтетические вещества (иониты), нерастворимые в воде, которые при смешивании с водой обменивают свои ионы на ионы, содержащиеся в воде. Иониты, способные поглощать из воды положительные ионы называют катионитами, а отрицательные - анионитами. Иониты, обменивающие и катионы и анионы, называются амфотерными. К неорганическим природным ионитам относятся цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, различные слюды. К неорганическим синтетическим относятся силикагели, труднорастворимые окиси и гидроокиси некоторых металлов (алюминия, хрома, циркония и др.).

Органические природные иониты - это гуминовые кислоты почв и углей. К органическим искусственным относятся ионообменные слюды. Упрощенно формулу катионита можно записать RH, а анионита - ROH, где R - сложный радикал.

Реакция ионного обмена протекает следующим образом:

при контакте с катионитом

RH+NaCl RNa+HCl,

при контакте с анионитом

RОH+NaCl RCl+NaOH.

Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на установках периодического и непрерывного действия (рис).

2.2.4 Экстракция применяется для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция выгодна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует затраты на ее проведение. При концентрации 3-4 г/л экстракция выгоднее адсорбции.

Экстракция проводится в 3 стадии: интенсивное смешивание сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем).

При этом образуются две жидкие фазы; одна фаза - экстракт, содержащий извлекаемые вещества и экстрагент, другая - рафинад - сточную воду и экстрагент; разделение экстракта и рафината; регенерация экстрагента из экстракта и рафината.

Экстрагент из экстракта выделяется выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием и осаждениями.

2.2.5 Ультрафильтрация - процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества, размером =< 0,5 мкм.

2.3 Химические методы

К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, коагулирование и флокулирование, окисление и восстановление. Химическая очистка проводится как доочистка вод перед биологической очисткой или после нее.

2.3.1 Нейтрализация. Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, перед сбросом в водоемы или перед технологическим использованием подвергаются нейтрализации. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5...8,5. Для нейтрализации кислых стоков используют щелочи, для нейтрализации щелочных - кислоты.