ТЗОС_мой курсач («Технология защиты окружающей среды» курсовая), страница 4

С_{1взв.ч,краски} = 1300 мг/л* (1-0,7) = 390 мг/л

С_3масла = 94 мг/л* (1-0,7) = 28,2 мг/л

Дальше масло не будет улавливаться, гидроциклон не будет очищать коллоидную систему.

IV этап очистки:

С_{2взв.ч,краски} = 390 мг/л* (1-0,7) = 117 мг/л

V этап очистки:

С_{3взв.ч,краски} = 117 мг/л* (1-0,7) = 35,1 мг/л

VI этап очистки:

С_{4взв.ч,краски} = 35,1 мг/л* (1-0,7) = 10,53 мг/л

VII этап очистки:

С_{5взв.ч,краски} = 10,53 мг/л* (1-0,7) = 3,159 мг/л

VIII этап очистки:

С_{6взв.ч,краски} = 3,159 мг/л* (1-0,7) = 0,947 мг/л

IX этап очистки:

С_{7взв.ч,краски} = 0,947 мг/л* (1-0,7) = 0,284 мг/л < ПДК

Итак, необходимая концентрация взвешенных веществ с dч = 2;10;60 мкм; краски 5 мкм достигнута за 7 ступеней очистки, далее будем очищать воду от крупнодисперсных взвешенных частиц и масел методом флотации.

2.2.3. Очистка сточных вод методом флотации

Методом флотации очищаем сточные воды от взвешенных частиц с dч = 0,5 мм и масла до ПДК.

Флотация предназначена для интенсификации процесса всплывания взвешенных частиц при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Образование агрегатов «частица — пузырьки газа» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия содержащихся в воде веществ, избыточного давления газа в сточной воде и т. п.

В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, пенную, хи­мическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

Напорные установки имеют большое распространение, они просты и надежны в эксплуатации. Схема напорной флотации показана на рис. 2.2.3.

Рис. 2.2.3 Принципиальная схема установки напорной флотации

1 – емкость; 2 – насос; 3 – напорный бак; 4 - флотатор

С точная вода поступает в приемный резервуар, откуда ее перекачивают насосом, во всасывающий трубопровод которого закачивается воздух. Образующуюся водно-воздушную смесь направляют в напорную емкость, где при повышенном давлении (0,15 – 0,4 МПа) воздух растворяется в воде. При поступлении водно-воздушной

Рис. 2.2.4 Флотатор «Аэрофлотор» смеси во флотатор

1 – камера; 2 – скребок; 3 – шламоприемник который работает при

4 – поверхностные скребки атмосферном давлении, воздух

выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы.

Пену с твердыми частицами удаляют с поверхности воды скребковым механизмом. Осветленная вода выходит из нижней части флотатора. При использовании коагулянтов хлопьеобразование происходит в напорной емкости.

Входящая концентрация взвешенных частиц с dч = 0,5 мм – 32 мг/л (ПДК = 0,75 мг/л), масла – 28,2 мг/л (ПДК = 0,1 мг/л). Эффективность очистки =97%.

Х этап очистки:

С_3взв.ч, = 32 мг/л* (1-0,97) = 0,96 мг/л

С_4масла = 28,2 мг/л* (1-0,97) = 0,846 мг/л

ХI этап очистки:

С_4взв.ч, = 0,96 мг/л* (1-0,97) = 0,0288 мг/л < ПДК

С_5масла = 0,846 мг/л* (1-0,97) = 0,0846 мг/л < ПДК

Итак, мы очистили сточную воду от взвешенных частиц с dч = 2;10;60 мкм, краски с dч = 5 мкм за 7 этапов, применяя гидроциклоны, от масла – за 5 этапов, применяя метод отстаивания, гидроциклоны и флотацию, и от взвешенных частиц с dч = 0,5 мм - за 4 этапа при помощи методов отстаивания и флотации.

2.2.3.1 Утилизация шлама и масла

Шлам перерабатываем вместе с твердыми отходами, а масло отправляем на специальные предприятия переработки масла. Далее отработанное масло может быть повторно использовано в качестве альтернативного источника тепла (см. раздел 5).

2.2.4. Очистка сточных вод методом адсорбции

После очистки сточной воды от взвешенных частиц, краски и масла приступаем к очистке от растворенных органических веществ, применяя метод адсорбции.

Адсорбция применяется для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, для биохимических не разлагающихся веществ, при небольшой концентрации органических веществ. Ее используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ красителей и др.

Адсорбционная очистка может быть регенеративная – с извлечением уловленного вещества и его утилизацией, и деструктивная – вещества вместе с адсорбентом уничтожаются.

Мы будем применять адсорбер непрерывного действия с кипящим слоем адсорбента (рис. 2.2.4). Активный уголь через воронку по тубе 3 непрерывно поступает под распределительную решетку 4, диаметр отверстий которой равен 5-10 мм. Сточная вода захватывает зерна адсорбента и проходит вместе с ними через отверстия решетки. Над решеткой образуется псевдоожиженный слой, в котором происходит процесс очистки. Избыток угля поступает в сборник, а оттуда на регенерацию. Очищенную воду отводят через желоба в верхней части колонны. В качестве сорбента будет использоваться активированный уголь.

Рис. 2.2.4 Цилиндрический одноярусный адсорбер.

1- колонна; 2 – воронка; 3 – труба; 4 – решетка; 5 -сборник

Адсорбент 2 4

С точная вода Очищеннач вода

1 3

Отработанный адсорбент

Схема очистки воды с применением абсорбера с псевдоожиженным слоем.

1 - колонна; 2 – труба; 3 – решетка; 4 - сборник

Важнейшей стадией адсорбционной очистки является регенерация активного угля. Адсорбционные вещества из угля извлекают десорбцией насыщенным или перегретым водяным паром, либо нагретым инертным газом. Т перегретого пара при этом равна 200-300⁰С, а инертных газов 120 –140⁰С. После десорбции пары конденсируют и вещество извлекают из конденсата. Затем возвращаем активный уголь в процесс очистки.

Входящая концентрация органических веществ составляет 200 мг/л, необходимо дочистить до ПДК = 0,1 мг/л. Эффективность очистки =90%.

IX этап очистки:

С_{1орг.в-ва}= 200 мг/л* (1-0,9) = 20 мг/л

Необходимая концентрация не достигнута, значит, продолжаем очистку.

X этап очистки:

С_{2орг.в-ва}= 20 мг/л* (1-0,9) = 2 мг/л

XI этап очистки:

С_{3орг.в-ва}= 2 мг/л* (1-0,9) = 0,2 мг/л

XII этап очистки:

С_{4орг.в-ва}= 0,2 мг/л* (1-0,9) = 0,02 мг/л < ПДК

Итак, мы очистили сточную воду от растворенных в ней органических веществ до ПДК за 4 этапа.

2.2.5. Очистка сточных вод методом обратного осмоса

Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет. Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением. Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется

" осмотическим давлением".

В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление (создаваемое насосом), превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется «обратным осмосом». В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне - при этом, с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля. Кроме того, метод обратного осмоса гораздо проще и дешевле в эксплуатации по сравнению с ионообменными системами.

Обратный осмос широко используется для обессоливания воды на предприятиях различных отраслей промышленности. Установки обратного осмоса состоят из большого числа элементарных модулей, для увеличения выхода фильтрата применяют схему с последовательным соединением модулей. Раствор для концентрата из первой ступени служит исходной водой для второй ступени. Такая схема обеспечивает коэффициент выхода фильтрата 70 – 90 % (для двух- или трехступенчатой установок).

в ода 2 3

4

1 Концентрат

Очищенная вода

Рис. 2.2.5 Схема установки обратного осмоса:

1 – насос высокого давления; 2 – модуль обратного осмоса; 3 – мембрана; 4 – выпускной клапан

Входящая концентрация соды составляет 10000 мг/л, необходимо дочистить до ПДК = 0,5 мг/л. Эффективность очистки =90%.

XIII этап очистки:

С_1соды= 10000 мг/л* (1-0,9) = 1000 мг/л