Методы и оборудование для очистки технической воды и промышленных стоков

Для очистки сточных вод применяют  мембранную установку, включающую на ряду с мембраной и фильтр -  держателем, образующими мембранный модуль, емкости, насосы, контрольно-измерительную аппаратуру и системы очистки мембран.

При выборе и разработке мембранных установок необходимо учитывать  характер фильтруемой среды ( жидкость или газ ), вид целевого продукта ( фильтрат или задержанные мембраной частицы ) ; минимальный размер выделяемых частиц и размер под мембраны.

При создании мембранных модулей необходимо обеспечивать их механическую прочность и герметичность.

Классифицируют мембранные модули по способу укладки мембран, по типу корпусов ( корпусные и безкорпусные), по условиям демонтажа ( разборные и  не разборные), по положению мембранных элементов ( горизонтальные или вертикальные), по режиму работы,

По способу укладки мембран  используют аппараты четырех типов: с плоскими мембранными элементами; с трубчатыми элементами; с элементами рулонного типа; с мембранами в  виде полых волокон.

По конструкциям и способам изготовления элементы делят на три типа; с подачей разделяемых  средств: внутрь трубки; с наружи трубке; одновременно внутрь и снаружи трубки.

 Основные достоинства трубчатых  мембранных элементов: низкое  гидравлическое сопротивление, равномерное  движение потока раствора над  мембраной с высокой скоростью, отсутствие застойных зон, возможность механической очистки мембранных элементов от осадка без разборки аппарата, малая металлоемкость при безкорпусном выполнении, компактность установки.

Недостатка устройств: малая удельная поверхность мембран, повышенная точность при изготовлении дренажного каркаса обычно из перфарированных металлических трубок, пористых керамических, металлокерамических, пластмассовых и графитовых композитных и стеклопластиковых трубок.

Мембраны с жесткой структурой – металлические, из пористого стекла, нанесенные и напыленные на каркас, - обладают высокой химической стойкостью.

Для установок с мембранными  аппаратами применяют технологический, гидравлический  и механический, а при использовании горячих  растворов – и тепловой расчеты. При технологическом расчете определяют необходимую поверхность мембран, жидкостные потоки и их состав. При гидравлическом расчете находят гидравлическое сопротивление аппаратов, трубопроводов и арматуры.

Расчет аппаратов обратного  осмоса и ультрафильтрации проще выполнять на основе эмпирических корреляций ( Ю. И. Дытнерский ). Составляют уравнения материального баланса по всему веществу и растворенному компоненту дифференциальные уравнения изменения состава пермиата и проницаемости в произвольном сечении. Определив на лабораторных ячейках с мешалкой ряд констант и используя их при решении системы уравнений, рассчитывают выход концентрата и фильтра, поверхность мембраны и состав фильтра при концентрировании. Расчет обратноосмотических аппаратов с плоскими мембранами и элементами предпочтительнее выполнять на основе математического моделировании. Расчет заключается в совместном решении уравнений материального баланса по раствору и растворенному веществу и уравнений энергетического баланса по раствору и периметру с учетом концентрированной поляризации и взаимном движении потока.

Термическое сжигание. Термическое  сжигание применяют для уничтожения  высококонцентрированных сточных  вод, содержащие минеральные или  органические элементы. Поэтому методу сточные воды вводят в печь сжигания и испаряют при 900-100 С. органические примеси сгорают до продуктов полного сгорания  СО2, Н2О, NО2.

 

Биологический метод  очистки сточных вод.

 

В основе биологической очистки  сточных вод от органических веществ  лежат три взаимосвязанных процесса: - синтез протоплазмы клеток микроорганизмов, окисление органических загрязнении и окисление продуктов метаболизма ( обмена вещества) клеток. Для проведения таких процессов требуется участие ферментов. Происходящие при этом аэробное окисление, содержащегося в органических веществах углерода до СО2 и водорода до Н2О, характеризуется расходом кислорода, т.е. биологическим потреблением кислорода ( БПК).

Характеристикой глубины разложения примесей в водостоке является биохимический  показатель (БХП), равный отношению БПК к ХПК.

Под ХПК в отличии от БПК понимают количество кислорода теоретически необходимое для полного превращения  органических веществ СО2, Н2О, а также  в соль аммония и серную кислоту, если они содержат азот и серу. Молекулярный кислород, входящий в состав молекул веществ, идет на окисление этих веществ.

При биохимическом окислении органических веществ требуется меньше кислорода, чем при химическом окислении  с той же эффективность очистки.

 В биологических фильтрах  сточные воды очищаются микроорганизмами активного ила биопленками, образующими биологическую активную массу.

Производительность установки  и количество избыточного ила  на единицу объема сточной воды оценивают  по окисленной мощности и приросту ила. Окислительную мощность рассчитывают по формуле.

Анаэробные схемы применяют  для очистки сточных вод концентрацией 6-20 г/дм в кубе, для концентрирования минеральных солей 30 г/дм в кубе и  для брожения осадков и избыточного  ила.

По анаэробной схеме стоки, пройдя усреднитель, подается в анаэробный восстановитель, где взаимодействует с анаэробным илом. Затем смесь насосами подают во флотатор из которого иловая вода вместе с бытовыми водами поступает в аэротенк, а пенный продукт – в метантек на стабилизацию. Выходящая из аэротека смесь насосами подается во флотатор, из которого аэробный активный ил возвращается на вход схемы. Часть ила возвращается аэротек, а избыточная часть в метантенк. Биологически очищенная вода дочищается на фильтрах, после чего сбрасывается в водоем или подается насосами на повторное использование.

Стоки очищаемые биологическими методами должны отвечать следующим требованиям:

1 органические вещества, входящие  в стоки, должны быть способны  к биохимическому окислению.

2 их концентрация, выдержанная  через БПК , не должна превышать 0,5 г/дм в кубе при очистке на биофильтрах и 1 г/дм кубич. – при очистке в аэротенках – смесителях.

3 концентрация ядовитых органических  и неорганических ( соли, меди, свинца, хрома, ртути ) веществ не должна  превышать пределов исключающую жизнедеятельность бактерий.

4. количество механических примесей не должно превышать 150 мг/дм кубич.
5. Водородный потенциал среды рН должен быть 6,5-8,5.
6. Сточные воды должны содержать биогенные элементы.
7. Общее количество растворенных солей должно быть на больше 10 г/дм кубич.
8. Стоки не должны содержать плавающих масел и смол.
9. Температура сточных вод – от 6-35 до 50-60 С.

С учетом изложенного специалистами  разработана типовая станция  биологической очистки сточных  вод производительностью 10 тыс. м  кубич./сут., размещаемая на площади 11 га вместо 75 га-  для стандартной станции очистки. Очистка ведется в эротенках колонного типа с доочисткой на песчаных фильтрах с воздушной промывкой. Реагентное кондиционирование смеси сырого осадка и уплотненного избыточного ила и обезвоживание проводят на фильтр – прессах ФПАКМ –25Н . резервным оборудованием для обезвоживания осадка 60 % . резервным оборудованием для обезвоживания осадка являются винтовые центрифуги. Пульпа из песколовок обезвоживаются на таких же фильтр – прессах производительность 30 кг.

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

 

«Промышленная экология»  В.Г. Калыгин  ст. 214 – 238

 

«Общая экология» С. А. Тереньтев  ст. 53-69

 

Министерство высшего образования

Федеральное агентство  по образованию

Ростовский Государственный Экономический университет (РИНХ)

Филиал в г. Ейске

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине « Основы промышленных технологий»

На тему « Технологии защиты водных ресурсов от загрязнения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                       Выполнила:

                                                                                      Студентка группы № 411

                                                                                      Синицина Ек. В.

                                                                                     № зачетной книжки _____

                                                                                     Проверил:

                                                                                      Кулинский А. 

 

 

 

 

 

Ейск

2008