Калыгин - Промышленная экология - 2000 (947505), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Назначение локальных, или цеховых очистных сооружений заключается, прежде всего, в обезвреживании сточных вод или извлечении ценных компонентов непосредственно после технологических установок ипи цехов. На локальных установках механической очистки, коагупяции, 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. Районные или городские очистные сооружения предназначены дпя очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод района. При совместной очистке сточных вод в последних регламентируется содержание растворимых, взвешенных и всплывающих веществ, продуктов, способных разрушать или засорять коммуникации, взрывоопасных и горючих веществ, а также температура.
90 6.2. 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. ~рис. 6.1). Перспективными являются методы, использующие процессы мембранной технологии, электрокоагуляцию, озонирование, биологическую очистку. Промышленные стоки Очистка от растворенных примесей Устранение или уничтожение Очистка суспензий и эмульсий Устранение Очистка от органи- ческих примесей Очистка от минеральных примесей Очистка от мелкодис- персных и коллоидных частиц Механическая очистка от примесей Захоронение Отстаи- вание Термическое сжигание Мембран- ные методы Фильтра- ция Кое гуля ция Регенеративные методы Деструктивные методы Ионный обмен Флотация Флоку- ляция Биологические методы Адсорбция Электрические методы Осветление во вэвешенном слое осадка Ионная флота ция Оэонирование Электрические методы Реагент- ные методы Хлорирование Центробежные методы Электрохимическое окисление Р и с.
6Л. Классификация методов очистки промышленных стоков 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: — 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.
По содержанию примесей стоки р а з д е л я ю т н а г р у и и ы: 1) воды с нерастворимыми примесями частиц размером больше 10— 10 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 (т а б л . 6,1). Рассмотрим основные из этих методов.
Способы очистки сточных вод ~9) Размер частиц загрязняющего вещества, мм 1,0 10' 10' 10' 10' 10' 10' 10' Физико-химические свойства загрязняющего вещества обратный осмос Размер частиц тканевый фильтр, решетка-сито, седиментация центрифугиро- вание микрофильтр ультрафильтрация коагуляция ультрацентрифугирование обратный осмос диализ электродиализ ионообмен Плотность Ионный заряд Растворимость Химическая активность экстракция реагентная очистка осаждение Поверхностные свойства Температура кипения Состояние частиц в растворе флота ция дистилляция концентрирование неосаж- дисперси- растворимые денные онные вещества вещества коллоиды осажденные вещества Мехаиические 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 (от 0,1-10 мкм) и коллоидных (0,001- 0,1 мкм) 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. 6.2Л. Механические методы очистки сточных еод 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 оз„зависящая от размеров частиц б, плотности р, твердых частиц, их формы, плотности Р„и вязкости и„сточной воды, скорости движения воды и, условий обтекания и сопротивления среды. Скорость осаждения ш, для ламинарных, переходных и турбулентных режимов определяют по формуле: Аг йео = 18+ 0,61~/Аг где Яе, = шар~/и — число Рейнольдса; Аг = ~рад(рг — о ~/р — число Архимеда; Р~, и~ — соответственно плотность и вязкость чистой воды.
Вязкость и плотность таких систем могут меняться и с учетом объемной концентрации С, рассчитываются по формулам: р,„= и,(1+ 2,5Со); Р = Р е+ Рт(" — 6)' е = Ч ~(Ч„+ Чт), (6.2) (6.3) (6.4) где я — объемная доля жидкой фазы; У„и Мт — объем соответственно жидкой и твердой фазы. Для реальных условий скорость стесненного осаждения монодисперсных сферических частиц рассчитывают по формуле Стокса: , = о ц(Р— Р,) ~~18~„ где й = ива~и В горизонтальных песколовках (прямоугольных резервуарах с прямолинейным движением воды) осаждение песка близко к осаждению частиц в ламинарном режиме, и скорость его осаждения определяют по формуле Стокса.
Длину песколовки определяют по формуле: ~ = ИН ц/оъ, где й — коэффициент, учитывающий турбулентность потока; Н вЂ” расчетная глубина песколовки, м; и — средняя скорость движения воды, мыс. Коэффициент К определяют из уравнения: к = ио/ /ш - 0,5и . Площадь зеркала воды Р (м ), глубину Н (м) и удельную нагрузку по воде о, (м~/м~ с) определяют из зависимостей: Р = О /с10 — — В~.ч Нр = О/ В0; цо = -0,43 Озо/ ~я (1 — Э), где Π— расход воды, м ~сут; В- ширина песколовки, м; Э вЂ” эффективность очистки. Выход сточной воды происходит через водоспив, размеры которого определяют по формулам: ~мах ~ц ~гпту ~ц Ьс Чп1а гп 2ЧО Р + ~тах где Р— перепад уровней воды между дном песколовки и порогом водоспива„.п,„, 6;„— уровень воды, м при максимальном О,„и минимальном О;„ — расходах и и = 0,3 м~с; К, = ц„,„й~„;„; Ь, — ширина водоспива, м; т = 0,35- 0,38 — коэффициент расхода водоспива, Скорость движения воды при диаметре частиц 0,2-0,3 мм принимается и = 0,3 м/с, а время пребывания воды в пескоповке 30 с, Из песколовок с круговым движением воды наиболее эффективны азрируемые пескоповки.
Горизонтальные азрируемые песколовки работают при и = 0,08 — 0,12 м/с, В!Н = 1 — 1,5, общей глубине 0,7-3,5 м, гидравлической крупности песка (скорость осаждения частицы в спокойной воде) ао = 18 мм~с, интенсивности аэрации 3-5 м~/м~ч. В песколовках с круговым движением воды объем аэрированной зоны изменяется от 25,8 до 170 м при интенсивности аэрации 3,5 м 1м ч.
Для увеличения скорости осаждения частиц примесей в промышленные стоки вводят коагулянты и флокулянты, которые образуют неустойчивые полидисперсные системы ~2, 5, 8, 9). Продолжительность отстаивания определяют по формуле: где Н вЂ” глубина проточной части отстойника; и — коэффициент, учитывающий свойства взвешенных частиц (и = 0,25; 0,4; 0,6 для коагупянтов, мелкодисперсных минеральных и структурных тяжелых веществ соответственно); Ь вЂ” высота эталонного цилиндра; ~ — продолжительность осаждения. Объем отстойной эоны М, = 0Т, а поверхность осаждения Р, = О/в,.
Гидравлическую крупность определяют по зависимости: 1ООКН Ио = -Щ (~ Н~~ )и (6.12) где К = 0,5; 0,35; 0,45 — коэффициент, характеризующий конструкцию отстойника соответственно для горизонтального, вертикального и радиального типа, сх = 0,66 — 1,5 — коэффициент, учитывающий влияние вязкости воды на скорость осаждения при изменении температуры от 40 до 50 С; совертикальная составляющая скорости движения воды в отстойнике; при изменении 0 от 5 до 20 мм/с величина Оз изменяется от О до 0,5 мм!с. Расчет отстойников с учетом эффективности осветления проводится в соответствии со стандартными методиками ~3).
Колпоидные вещества, гидратированные взвеси, мелкодисперсные вещества вследствие их малой плотности (соизмеримой с водой) 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 фпокуляцией взвеси для удаления коплоидных малоконцентрированных (меньше 1%) примесей.
Пузырьки воздуха размером 10-1 ОО мкм, выделяющиеся иэ воды, пересыщенной растворенным в ней воздухом, захватывают взвесь частиц. Воздух диспергируется турбиной — импеллером флоат-машины. Иногда воздух вводят под избыточным давлением 0,03-0,2 МПа через сопла ипи фильтры. Фпотация осуществляется крупными (>1000 мкм) быстро всплывающими пузырьками (при расходе воздуха 0,3-5 м /м' воды).
При электрофлотации очистку промышленных стоков осуществляют кислородом и водородом, которые выделяются на электродах, размещаемых в осветленной воде. Выделяющийся в ламинарном режиме гаэ с размером пузырьков 50 мкм обеспечивает высокий эффект очистки. Биологическая и химическая флотация ~аетофлотация) 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: где 6„„8, — соответственно масса воздуха и твердых частиц в суспензии, г; У* — растворимость воздуха в воде при атмосферном давлении рабочей температуре, см /дм~; 1„= 0,5-0,8 — степень насыщения; Р— давление на- з сыщения воды воздухом, Па; Я~ — количество воды, насыщенное воздухом, м 1ч; ф— концентрация твердой фазы в суспензии, гIсм', Π— расход сточной воды, м /ч, На практике в сочетании с химической коагуляцией широко применяют напорную флогпацию, 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 чем . Р и с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
