ПЗ Кулагина Ж.А. 944 (1202834), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Способ нейтрализации широко применяетсяв текстильной сфере, химической промышленности, в машиностроении, вобласти фармакологии и других.В стоки в качестве реагентов добавляют кислоты и щелочи, иногда водупропускают через специальное оборудование для очистки сточных вод,основанное на нейтрализующем действии.43Процесс окисление заключается в добавлении в сточные воды разныхокислителей, такими окислителями могут выступать диоксид хлора, хлорнаяизвесть, сжиженный или газообразный хлор, гипохлорит натрия или кальция.Отработанные стоки машиностроения и приборостроения, свинцовоцинковыхпроизводств,промышленности,эффективногорнодобывающейицеллюлозно-бумажнойв составе которых присутствуют цианиды меди и цинкаочищаютсяприиспользованииметодаокисления.Прииспользовании данного метода токсичные вещества становятся безвредными.Достоинствами химической очистки сточных вод являются: уменьшение нерастворимых примесей до 95%; простота конструкции, низкие капитальные затраты на обслуживание иэксплуатацию; выделение из сточных вод нефтепродуктов; очистка воды от меди, цинка; малые потери воды.К недостаткам данного метода относится: большой расход дорогостоящих реагентов; низкая степень фильтрации воды; невозможность удаления мелкодисперсных частиц; невысокая скорость и степень очистки; необходимость промывки установок от химических реагентов.Существенную роль при очистке сточных вод занимают физико-химическиеметоды, данные методы включают в себя множество различных способов,такие как флокуляция и коагуляция, флотация и электрофлотация, ионообмен,сорбция, эксракция, дистилляция, вымораживание, электрокоагуляция игальванокоагуляция, электролиз и мембранный электролиз, ультрафильтрацияи нанофильтрация.

Одним из преимуществ данного метода является то, что всеэти способы могут быть использованы самостоятельно или в сочетании смеханическими, химическими и биологическими методами очистки.44Физико-химическая очистка обеспечивает удаление твердых взвешенныхчастицирастворенныхпримесей,применяетсявсвинцово-цинковыхпроизводствах, горнодобывающей промышленности, целлюлозно-бумажной ивоенной отрасли.Наиболее распространенным способом очистки сточных вод физикохимическим методом является коагуляция и флотация.Коагуляция представляет собой процесс укрупнения дисперсных частиц засчет их взаимодействия и объединения в агрегаты. В качестве веществприменяемых в процессе коагуляции используются соли железа и алюминия.В результате химической реакции данные коагулянты превращаются внерастворимые формы гидроксидов металлов, они захватывают органические инеорганические примеси из стоков. При этом в обрабатываемых сточных водахформируются рыхлые хлопья, которые удаляются из очищаемой воды.Флотация осуществляется путем извлечения из воды гидрофобных частицпузырьками газа, подаваемого в сточную воду.

Данный процесс заключается вдействии молекулярных сил, которые вызывают слипание частиц примесей спузырьками газа иобразуют содержащие извлеченные вещества в пенныйслой [14].Различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую,механическую,электрофлотацию,пеннуюихимическуюфлотацию,вибрационную и биологическую.Достоинствами физико-химического метода являются: высокий уровень очистки, около 98%; удалениеизсточныхводтонкодисперсныхирастворенныхнеорганических примесей; разрушаются органические вещества и извлекаются металлы, кислоты; низкие капитальные затраты на эксплуатацию установки; отсутствие принципиальных ограничений для достижения большойпроизводительности;45 выведение из сточных вод нефтепродуктов, фенола, удаление бактерий; стабилизация уровня рН в воде.К недостаткам данного метода относится: использование метода не целесообразно при высокой минерализацииводы; большой расход дорогостоящих химических реагентов; нестабильность в работе, возможность проскоков в установках; большой расход металла (алюминия, железа) и электроэнергии вэлектроустановках.Особое место при очистке сточных вод занимает биологический метод, оноснован на использовании физиологических и биохимических свойствахсамоочищения рек.Биологический метод включает в себя такие типы устройств по очисткесточных вод, как биофильтры, биологические пруды, поля фильтрации,аэротенки и метантенки [15].В биофильтре очистка сточных вод осуществляется фильтрацией через слойматериала, который покрыт слоем аэробных микроорганизмов, которая такженазывается биопленкой.Биологическим прудом называется естественный или искусственныйводоем, в котором обитают микроорганизмы активного ила, в данном водоемеприсутствует естественная аэрация.В полях фильтрации осуществляется фильтрация сточных вод и их очистказа счет содержащихся микроорганизмов в почве, песке, глины или торфа.Данное сооружение неспособно работать с сильнозагрязненными водами,однако они почти не требуют эксплуатационных затрат и постоянногоконтроля.Более сложным очистным сооружением является аэротенк, аэрация в немосуществляется искусственным образом и обычно используется техническийкислород, это значительно увеличивает эффективность процесса очистки.46Технический кислород обеспечивает дополнительное перемешивание истимулирует процессы биоразложения загрязнений [15].Сущность данного метода состоит в очистке сточных вод аэробнымимикроорганизмами, также вода предварительно смешивается с активным илом.В метантенках осуществляется биологическая очистка сточных воданаэробными микроорганизмами, особенность данной очистки составляетполучение биогаза и отсутствие потребности в кислороде.В метантенк обычно подается выпадающий концентрированный осадок,который необходимо подвергнуть брожению, для выполнения этой цели вметантенке предусмотрен дополнительный подогрев.Анаэробное разложение сложный процесс, он протекает в несколько этапов,однаконазавершающемэтапеобразуетсяметан,которыйявляетсяэкологически чистым топливом.Достоинства биологической очистки сточных вод: экологическая безопасность данного метода; высокая эффективность очистки; применение в сельском хозяйстве отходов, которые накапливаютсяотдельно в результате очистки; отсутствие затрат на химические реагенты;К недостаткам данного метода относится: необходимость удаления излишней биомассы; сложность поддержания популяции бактерий и сохранения их активности;сложность достижения равновесия между процессами расщепленияпримесей и сохранения постоянного количества биомассы бактерий; необходим постоянный контроль над состоянием активного ила; высокие капитальные затраты; необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки; токсичноедействиенамикроорганизмынекоторыхорганическихсоединений;47 необходимостьдополнительныхмерочисткивслучаевысокойконцентрации примесей.3.2 Проектирование и расчет устройства для очистки сточных вод угольногопредприятия «Якутуголь»Предприятийугольнойпромышленностииспользуютмеханические,биологические или химические способы очистки сточных вод, однако онимогут оказаться недостаточно эффективными или вовсе не могут применятьсяиз-за сложности доставки химических реагентов, их высокой стоимости, атакже из-за дефицита производственных площадей.

Достойной альтернативойданным способам очистки сточных вод являются электрохимические методы.Существует несколько электрохимических методов очистки сточных вод:анодноеокисление,катодноевосстановлениерастворённыхвеществ,электрокоагуляция и электродиализ. Из них наибольшее распространениеполучил метод электрокоагуляции, метод электрокоагуляции технологическидостаточно прост и эффективен, его используют для удаления из сточных воднеорганических и органических загрязнений: тяжелых металлов, хроматов,фосфатов, тонко диспергированных примесей, эмульгированных масел, жирови нефтепродуктов, органических взвесей и т.д. [16].Электрокоагуляцияпредставляетсобойоседаниевысокодисперсныхколлоидных частиц и взвесей в виде гидроокисей металлов.

Коллоидныечастицы генерируются электрическим током, который оказывает селективноевоздействиеобразующихсяионовивыпадениемихвосадок.Прииспользовании данного метода вода обогащается катионами металлов, которыеобразуют гидроокиси алюминия или железа, они обладают эффективнойкоагуляционной и сорбционной способностью, данный процесс обеспечиваеткоагуляцию дисперсных примесей [16].48Электрокоагуляция протекает за счет разложения вещества при воздействиина него электрического тока, а также изменения значений водородногопоказателя и окислительно-восстановительного потенциала[16].Электролитическое разложение водыпроисходит при электрическомнапряжении на электродах [16].Современная очистка сточных вод методом электрокоагуляции применяетсянапредприятияхмашиностроительной,целлюлозно-бумажнойиметаллургической,горнодобывающейугольной,промышленности,гдеотработанная вода характеризуется высоким уровнем содержания солейтяжелыхметаллов,нерастворимыхосадков,техническихмасел,нефтепродуктов, твердых взвешенных частиц, органических и неорганическихпримесей, кислот, щелочей.

Электрокоагуляцию также можно применять дляосветления и обесцвечивания воды, удаления из нее железа, кремния, хрома,радиоактивных веществ, а также для очистки воды от биологическихзагрязнений [17].Одной из самых востребованных электрокоагуляционных установок дляочистки сточных вод является электрокоагулятор непрерывного действия,отличительной особенностью которого является компактность и простотауправления, малая чувствительность к изменениям условий процесса очисткиводы, получение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами.Электрокоагулятор непрерывного действия не нуждается в реагентах испособен обеспечить высокий уровень очистки воды от минеральных,органических и биологических взвесей, соединений железа и веществ,влияющих на цвет и запах воды, а также веществ, которые находятся в ионномили молекулярном состояниях.Электрокоагуляторнепрерывногодействиядолженбытьснабженвытяжкой и иметь воздухонепроницаемый корпус для очистки сточных вод, вкоторых содержатся опасные или вредные вещества.

Для повышения49работоспособности установки аноды и катоды изготавливают из одногоматериала [17].При проведении процесса электрокоагуляции необходимо учитыватьконструктивные особенности аппарата, объемы и скорость пропусканиясточных вод, следует соблюдать оптимальные условия проведения очисткисточных вод.Параметрыпроектированияэлектрокоагуляторовнепрерывногоипериодического действия представлены в таблице 3.1 [18].Таблица 3.1Параметры проектирования электрокоагуляторовПараметрыАнодная плотность токаСкорость движения воды вмежэлектродном пространствеПродолжительностьпребывания сточной воды вэлектрокоагулятореНеобходимое напряжениеРекомендуемое напряжениеЭнергопотреблениеРасстояние между электродамЗначения150–3000,03–0,05ЕдиницаА/м2м/сминдо 33–12не более 362–45–20ВВкВт∙чммРасходы металлического железа для удаления из сточных вод химическихвеществ представлены в таблице 3.2 [18].Таблица 3.2Удельный расход металлического железа для удаления из сточной воды 1грамма химических веществХимическое веществоШестивалентный хромНикельЦинкМедьКадмийРасход металлического железа2–2,55,5–62,5–33–3,54–4,5Проектируемый электрокоагулятор непрерывного действия состоит из50прямоугольного корпуса, который имеет нижнее перфорированное днище иверхнюю крышку, плоскопараллельные однополярные электроды, которыеснабженысплошнымиизолирующимипрокладками,положительныхиотрицательных токоподводов, патрубков ввода и вывода воды, штуцера длясброса загрязненного осадка.Исходные данные для расчета приведены в таблице 3.3Таблица 3.3Исходные данные для расчетаХарактеристика обозначенияЕдиницаЗначениям32,8Производительность аппарата,м3/ч2,6Исходное содержание масел,г/м33500Удельный расход электричества на очистку сточной воды,А ч/м3320Начальная толщина электродных пластин,м0,008Межэлектродное расстояние,м0,04А/м2120Количество сточной воды,Анодная (катодная) плотность тока,Общий расход электричества на обработку 2,8 м 3 сточной водыопределяется по формуле 3.1 [19]:(3.1)где- общий расход электричества, А ч;- удельный расход электричества, А ч/м3 (принимается по таблице 3.3);- количество сточной воды, м3 (принимается по таблице 3.3).Рассчитанный по формуле 3.1 общий расход электричества составит [19]:= 320 2,8=896 (А ч)Токовая нагрузка на электрокоагулятор, рассчитывается по формуле 3.2[19]:51(3.2)где- токовая нагрузка, А;- продолжительность электрокоагуляционной обработки ( =1 ч).Токовая нагрузка на электрокоагулятор, будет равна:= 896 (А)=Поверхность анодов (катодов) рассчитывается по формуле 3.3 [15]:=(3.3)- поверхность анодов (катодов), м2;где- анодная (катодная) плотность тока, А/м2 (принимается по таблице 3.3).Тогда поверхность анодов (катодов) будет равна:= 7,46 (м2)=Объем жидкости в межэлектродном пространстве рассчитывается поформуле 3.4 [19]:=(3.4)- объем жидкости в межэлектродном пространстве, м 3;где- межэлектродное расстояние, м (принимается по таблице 3.3).Рассчитанныйпоформуле3.4объемжидкостимежэлектродномпространстве, составляет:= 7,46 0,04=0,29 (м3)Общий объем электродов, рассчитывается по формуле 3.5 [19]:=(3.5)- общий объем электродов, м3;где- начальная толщина электродных пластин, м (принимается по таблице3.3).Общий объем электродов, составляет:52= 7,46 0,008=0,059 (м3)Общий объем электродного блока, рассчитывается по формуле 3.6 [19]:=где+(3.6)-общий объем электродного блока, м3.Подставляя числовые значения в формулу 3.6, получаем общий объемэлектродного блока:=0,29+0,059=0,349 (м3)Масса электродного блока рассчитывается по формуле 3.7 [19]:=где(3.7)- масса электродного блока, т;- плотность алюминия (принимается равным= 1,5 т/м3).Тогда масса электродного блока, будет равна:= 0 ,059 1,5=0,0885 (т)Масса электродного блока составляет88,5 кг, значит, число блоковпринимаем равным 2.Длина ребра блока, может быть рассчитана по формуле 3.8 [19]:=√где(3.8)- длина ребра блока, м.Тогда длина ребра блока, будет равна:=√=0,55 (м)Число электродов в блоке рассчитывается по формуле 3.9 [19]:=где()(3.9)- число электродов в блоке, шт;53= 1,5 т/м3).- плотность алюминия (принимается равным=()= 12 (шт)Для эффективной работы электрокоагулятора непрерывного действиягабариты принимаем: длина=0,8 м, ширина=0,42 м, высота=0,5 м.Преимуществами электрокоагулятора непрерывного действияявляютсякомпактность установки, относительная простота ее эксплуатации и резкоесокращение расходов на химические реагенты.

Характеристики

Список файлов ВКР