Аппараты очистки («Технология защиты окружающей среды» курсовая), страница 5

Каталитическое дожигание используют для превращения токсич­ных компонентов, содержащихся в отходящих газах, в нетоксичные или менее токсичные путем их контакта с катализаторами. Для реали­зации процесса необходимо кроме катализаторов поддержание таких параметров газового потока, как температура и скорость газов.

В качестве катализаторов используют платину, палладий, медь и др. Температуры начала каталитических реакций газов и паров изме­няются в широких пределах — 200...400 °С. Объемные скорости про­цесса каталитического дожигания обычно устанавливают в пределах 2000...6000 ч^-1 (объемная скорость — отношение скорости движения газов к объему катализаторной массы).

Каталитические нейтрализаторы применяют для обезвреживания оксида углерода, летучих углеводородов, растворителей, отработавших газов и т. п.

Термокаталитические реакторы с электроподогревом типа ТКРВ разработаны Дзержинским филиалом НИИОГАЗа. Они предназначены для очистки газовых выбросов сушильных камер окрасочных линий от органических веществ и других технологических производств.

Каталитическая нейтрализация отработавших газов ДВС на повер­хности твердого катализатора происходит за счет химических превра­щений (реакции окисления или восстановления), в результате которых образуются безвредные или менее вредные для окружающей среды и здоровья человека соединения. Устройство и расчет нейтрализаторов отработавших газов ДВС даны в [6.9].

Оборудование, применяемое для очистки выбросов в машиностро­ении и приборостроении, приведено в приложении 1.

Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. В системе последовательно соединенных аппаратов общая эффективность очистки h = 1 — (1—h₁),(1 —h₂)...(l —h_n), где h₁,h₂,…,h_n — эффективность очистки 1, 2 и n-го аппаратов. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капель­ной жидкости и т. п. Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение (см. рис. 6.2, а).

Производство и применение очистного оборудования.

Перечень газо- и туманоочистного оборудования, разработанного НИИОГАЗом, при­веден в табл. 6.4.

Конъюнктуру спроса и использования пылегазоочистного обору­дования в различных отраслях промышленности можно проследить на примере рынка США. Расходы (млн. долл.) компаний США на защиту атмосферного воздуха в отдельных отраслях промышленности соста­вили:

Для оценки конъюнктурного спроса на различные виды газопыле-очистного оборудования целесообразно ознакомиться с масштабами его производства в США в 1986 г.:

6.3. СОСТАВ И РАСЧЕТ ВЫПУСКОВ СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМЫ

В машиностроении источниками загрязнений сточных вод являются производственные, бытовые и поверхностные стоки.

Производственные сточные воды образуются в результате исполь­зования воды в технологических процессах. Типовой состав примесей сточных вод представлен в табл. 6.5. Сточные воды сварочных, мон­тажных, сборочных, испытательных цехов содержат механические примеси, маслопродукты, кислоты и тому подобные вещества в зна­чительно меньших концентрациях, чем в рассмотренных видах цехов и участков. Наибольшую опасность в машиностроении представляют стоки гальванического производства.

Бытовые сточные воды, образующиеся в раковинах, санитарных узлах, душевых и тому подобном, содержат крупные примеси (остатки пищи, тряпки, песок, фекалии и т. п.); примеси органического и минерального происхождения в нерастворенном, коллоидном и рас­творенном состояниях; различные, в том числе болезнетворные бак­терии. Концентрация указанных примесей в бытовых сточных водах зависит от степени их разбавления водопроводной водой.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевыми, снеговыми и поливочными водами загрязнений, имею­щихся на поверхности грунтов, на крышах и стенах зданий и т. п. Основными примесями поверхностных сточных вод являются механи­ческие частицы (земля, песок, камень, древесные и металлические стружки, пыль, сажа) и нефтепродукты (масла, бензин, керосин, используемые в двигателях транспортных средств).

При выборе схемы станции очистки и технологического оборудо­вания необходимо знать расход сточных вод и концентрацию содер­жащихся в них примесей, а также допустимый состав сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Допустимый состав сточных вод рассчиты­вают с учетом «Правил охраны поверхностных вод». Эти правила предназначены для предупреждения избыточного загрязнения сточны­ми водами водных объектов. Правила устанавливают нормы на ПДК веществ, состав и свойства воды водоемов.

Расчет допустимой концентрации примесей в сточных водах, сбра­сываемых в водоемы, проводят в зависимости от преобладающего вида примесей сточных вод и характеристик водоема.

При преобладающем содержании взвешенных веществ их допусти­мая концентрация в очищенных сточных водах

с₀ £ с_в + nПДК,

где с_в — концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод, кг/м³; n —кратность разбавления сточных вод в воде водоема, характеризующая часть расхода воды водоема, участву­ющую в процессе перемешивания и разбавления сточных вод; ПДК — предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в воде во­доема, кг/м³.

При преобладающем содержании растворенных веществ допусти­мая концентрация каждого из них в очищенных сточных водах

с_0i £ n(с_mi – с_вi) + c_вi

где c_вi — концентрация i-го вещества в воде водоема до сброса в него сточных вод, кг/м³; с_mi —максимально допустимая концентрация того же вещества в воде водоема с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе лимитирующих показателей вредности, кг/м³:

Кратность разбавления сточных вод в воде водоема

n = (с₀ — с_в)/(с— с_в),

где с₀ — концентрация загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных водах, кг/м³; с_в и с — концентрации тех же веществ в воде водоема до и после сброса в них сточных вод, кг/м³.

Для водоемов с направленным течением кратность разбавления

n = (Q_в + mQ_p)Q_в,

где Q_в — объемный расход сточных вод, сбрасываемых в водоем с объемным расходом Q_p, м³/ч; m — коэффициент смешения, показываю­щий долю расхода воды водоема, участвующей в процессе смешения:

где k = — коэффициент, характеризующий гидравлические условия смешения, м^-1/3; Y — коэффициент, характеризующий месторас­положение выпуска сточных вод (для берегового выпуска Y = 1; для выпуска в сечении русла Y= 1,5);j = L/L_П — коэффициент извилистости русла; L — длина русла реки от сечения выпуска до расчетного створа, м; L_П — расстояние между этими же параллельными сечениями в нор­мальном направлении, м; D_Т — коэффициент турбулентной диффузии в водоеме, м²/с; D_Т = gHWMC_ш (g — ускорение свободного падения, м/с²; Н — средняя глубина водоема по длине смешения, м; W — средняя по сечению водоема скорость течения на расстоянии L от места выпуска сточных вод, м/с; С_ш = 40...44 м^0.5/с — коэффициент Шези [6.8]; М — функция коэффициента Шези, равная 22,3).

Условия смешения сточных вод с водой озер и водохранилищ существенно отличаются от условий их смешения в реках и каналах. Концентрация примесей сточных вод в начальной зоне смешения уменьшается более существенно, однако, полное их перемешивание происходит на значительно больших расстояниях от места выпуска, чем в реках и каналах. Расчет разбавления сточных вод в озерах и водохранилищах проводят в соответствии с [6.8].

6.4. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ГИДРОСФЕРЫ

Методы и технологическое оборудование для очистки сточных вод можно выбрать, зная допустимые концентрации примесей в очищен­ных сточных водах. При этом необходимо иметь в виду, что требуемые эффективность и надежность любого очистного устройства обеспечи­ваются в определенном диапазоне значений концентрации примесей и расходов сточных вод. С этой целью применяют усреднение концен­трации примесей или расхода сточных вод, а в отдельных случаях и по обоим показателям одновременно. Для этого на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет которых зави­сит от параметров изменяющихся по времени сбросов сточных вод. Выбор объема усреднителя концентрации примесей сточной воды зависит от коэффициента подавления k_п = (с_max — с_ср)/(с_д — с_ср), где с_max — максимальная концентрация примесей в сточной воде, кг/м³; с_ср — средняя концентрация примесей в сточной воде на входе в очистные сооружения, кг/м³; с_д — допустимая концентрация примесей в сточной воде, при которой обеспечивается нормальная эксплуатация очистных сооружений, кг/м³.

При k_п ³ 5 объем усреднителя (м³)

V= k_пΔQt₃,

где ΔQ — превышение расхода сточной воды при переменном сбросе, м³/с; t₃ —продолжительность переменного сброса, с; при k_п < 5 V= ΔQt₃/ln[k_п/(k_п-1)]

После расчета объема усреднителя выбирают необходимое число секций, исходя из условия ΔQh/V £ W_д, где h —высота секции усред­нителя, м; W_д = 0,0025 м/с — допустимая скорость движения сточной воды в усреднителе.

В соответствии с видами процессов, реализуемых при очистке, целесообразно [6.5] существующие методы классифицировать на ме­ханические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка.

Для очистки сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил и фильтрование.

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. В вертикальных или наклонных решетках, ширина Прозоров обычно составляет 15...20 мм. Для удаления осадка веществ с входной повер­хности решеток используют ручную или механическую очистку. По­следующая обработка удаленного осадка требует дополнительных затрат и ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещении. Эти недостатки устраняются при использовании решеток-дробилок, кото­рые улавливают крупные взвешенные вещества и измельчают их до 10 мм и менее. В настоящее время используют несколько типоразмеров таких решеток, например, РД-200 производительностью 60 м³/ч и диаметром сетчатого барабана 200 мм.

Для выделения волокнистых веществ из сточных вод целлюлозно-бумажных и текстильных предприятий используют волокноуловители, например, с использованием перфорированных дисков или в виде движущихся сеток с нанесенным на них слоем волокнистой массы.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) при­месей с плотностью больше (меньше) плотности воды. Процесс отста­ивания реализуют в песколовках, отстойниках и жироуловителях. Для расчета этих очистных устройств необходимо знать скорость свобод­ного осаждения (всплывания) примесей (м/с)

W₀ = gd²_ч(r_ч—r_в)/(18m),

где g — ускорение свободного падения, м/с²; d_ч — средний диаметр частиц, м; r_ч и r_в — плотности частицы и воды, кг/м³; m — динамическая вязкость воды, Па/с.

Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. В зависимости от направления движения сточной воды применяют горизонтальные песколовки с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэри­руемые. На рис. 6.15 показана схема горизонтальной песколовки, ее длина (м)