Разработка проекта по очистке сточных вод кожевенного производства

Несмотря на то, что избыток хрома приводит к токсическому поражению организма человека, хром является важным микроэлементом. В организме человека он адсорбируете! в желудочно-кишечном тракте, накапливается в волосах и в печени. Он необходим для поддержания стабильного уровня глюкозы в организме, и его недостаток может привести к диабету и атеросклерозу

1.4 Методы очистки  сточных вод кожевенного производства

Наиболее эффективное решение охраны водного бассейна от деятельности кожевенных предприятий должно носить комплексный характер и осуществляться за счет снижения количества загрязняющих веществ в сточных водах и обеспечения надежной финишной очистки сточных вод с утилизацией обезвоженного осадка. Снизить количество загрязняющих веществ можно за счет многократного повторного использования воды путем создания водооборотных систем для отдельных технологических растворов, содержащих реагенты для выделки кож.

В настоящее время создание локальной системы очистки технологических сточных вод на промышленных предприятиях непосредственно в месте образования загрязненных стоков является наиболее прогрессивной технологической инициативой, получившей название «cleaner production» [3].

1.4.1 Очистка от взвешенных  частиц

- Оригинальный способ очистки сточных вод от взвешенных частиц кожевенного производства использует компания SEVEN TIENT WATER с применением бассейна, заполненного гравием, на поверхности которого находится тростник (4 растения на 1 кв. м.). Микробы, находящиеся в гравийном слое, расщепляют белок, а тростник использует нитраты для роста и снабжает бактерии кислородом. Корни тростника разветвляются в гравии, обеспечивая его проницаемость. Этот способ также снижает БПК стоков [3].

- Существуют способы очистки сточных вод кожевенного производства от взвешенных веществ после процессов промывки и отмоки кожевенного сырья напорной флотацией либо электрофлотацией. Примечательно, сто процесс флотации осуществляют при температуре 75-85°С с предварительным введением алюмосодержащих коагулянтов, например сернокислого алюминия. Способ обеспечивает повышение степени очистки промывных и сточных вод, содержащих не только жировые и взвешенные вещества, но и большое количество солей, использующихся для консервации кожевенного сырья. Эффект очистки составляет 89,7 - 99,2% [7].

• Процеживание используется для удаления крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы (эффективность очистки 50-80%; достоинства: простота, дешевизна метода).

- Отстаивание  применяют для  удаления   из сточных  вод  грубодисперсных  примесей, осаждение   происходит   под  действием   сил  тяжести  (эффективность  очистки 50-60%; достоинства: простота, дешевизна метода; недостатки: зависит от степени агрегативно устойчивости системы).

-        Фильтрование (эффективность очистки  75-85%; достоинства: удаление тонкодиспергированных  твердых веществ; недостатки: необходимость  очистки фильтра от забивания пор).

-        Гидроциклоны напорные и открытые (эффективность 70%; достоинства: просты по устройству, компактны, их легко обслуживать, небольшая стоимость, высокая производительность; недостатки: влияние физических свойств воды на эффективность) [8].

1.4.2 Очистка от хрома

- Гальванокоагуляция (остаточная концентрация ионов хрома 0,5 мг/л; вспомогательные материалы - железная стружка; достоинства: глубокая очистка стоков, работа в широком диапазоне концентрации, низкий расход электроэнергии; недостатки: образование осадка от процесса растворения железной стружки)

• Ионный обмен (вспомогательные материалы — специфический ионит; достоинства: высокая степень очистки, возможность рекуперации ценных веществ; недостатки: необходимость регенерации ионита).
• Экстракция (достоинства: может быть экономически выгодным процессом; недостатки: используется при концентрациях выше 2 г/л, многостадийный процесс) .
• Осмос и ультрафильтрация (достоинства: глубокая очистка, получение концентрата на выходе; недостатки: дорогостоящее оборудование, процесс идет под давлением, сложная замена мембран) [9].
• Фильтрование через гель-сорбент. Эта новая технология основана на использовании доступного отечественного углеродсодержащего гель-сорбента. Особенностью действия этого гель-сорбента заключается в том, что образование сорбента происходит непосредственно в процессе выделения загрязнителей из стоков. Сорбент вместе с сорбированными частицами загрязнителей легко выводится из системы фильтрованием через слой углеродсодержащего материала с последующей термической обработкой фильтрата и переводом твердого остатка в биостабильную форму. Технология реализуется в передвижном модуле, состоящем из трех основных зон (реагентная зона, зона осаждения и зона фильтрации) и представляющем собой передвижной колонный аппарат, в котором основные зоны конструктивно и технологически связаны массообменными и тепловыми потоками. Выделение сорбента проводят фильтрованием. Фильтровальным материалом является углеродсодержащий материал. Отработанный фильтровальный материал направляют на стадию термического окисления, а маточный раствор после фильтрования используют как оборотную технологическую воду на стадиях кожевенного производства, (достоинства: относительно быстрая окупаемость затрат, снижение водопотребления)

- Химический осадительный метод. Основным недостатком является возникновение «вторичной экологической проблемы», а именно утилизация хромсодержащего осадка.[3]

- Биологические методы очистки сточных вод содержащих соединения хрома. Сущность этого метода заключается в том, что адаптированный к хромату активный ил при отсутствии свободного кислорода использует химически связанный кислород хромата для окисления органических загрязнений, содержащихся в сточных водах.

- Очистка сточных вод, содержащих соединения хрома (III), может быть выполнена за счет применения химических методов взаимной нейтрализации, т.е. использования щелочности сточных вод после процесса золения для осаждения соединений трехвалентного хрома. Основной недостатоки метода - не обеспечивается качественное выселения в осадок гидроокиси хрома, а так же процесс седиментации занимает продолжительное время. Плюс метода состоит в том, что общая загрязненность сточных вод, сводимых по рекомендуемой схеме, значительно уменьшается. Эффект очистки сточных вод от соединений трехвалентного хрома по данному методу в среднем составляет 65-70 .

1.4.3 Очистка от жиров

- Большие органические молекулы можно удалять из сточных вод кожевенных предприятий обработкой пероксидом водорода, действие которого усиливается интенсивным ультрафиолетовым облучением  или  глиноземными  препаратами Bethonit и Sepiolit[3].

- Удаление всплывающих примесей в жироловушках используется для очистки производственных сточных вод от всплывающих грубодиспергированных примесей (эффективность очистки 96-98%; достоинства: одновременное удаление взвешенных веществ, простота конструкции).

- Биохимические методы очистки (эффективность очистки 85-90%; вспомогательные материалы - активный ил; достоинства: высокая степень очистки; недостатки: необходимость введения активного ила и его регенерации) [9].

- Фильтрация с загрузкой из пенополиуритана (эффективность очистки 65-75% по БПК_полн; вспомогательные материалы: пенополиуритан; достоинства: высокая степень очистки; недостатки: необходимость промывки фильтра) [9].

- Существуют сорбционные методы удаления жиров из сточных вод. Наиболее привлекательны сорбенты из отходов растительного сырья, потому что их запасы практически неограниченны запасы, привлекательна их дешевизна, простая технология получения, экологическая безопасность процессов переработки использованных сорбентов. В качестве такового можно выделить сорбент из стержней кукурузных початков. Данный сорбент относятся к целлюлозосодержащему сырью, имеет губчатую пространственно-каркасную структуру. Обладает высокой гидрофобностью и при контакте с жирной пленкой на поверхности воды, происходит селективное впитывание только жира. Отработанный сорбент не требует затрат не регенерацию, может быть использован в качестве ценного корма

для животноводства и  находит широкое применение в  составе зерностержневых кормосмесей в качестве источника клетчатки, наполнителя премиксов и т. д[9].

1.4.4 Очистка от сульфидов

- Известен способ очистки  сточных вод от сульфидов [10] заключающийся в окислении их кислородом воздуха при повышенной 80-90^оС температуре. Недостатком этого способа является необходимость нагрева больших объемов сточных вод для обеспечения высокой скорости окисления. Кроме того, при наличии большого количества органических и взвешенных примесей скорость окисления сульфидов заметно падает.

- Известен способ обезвреживания жидких отходов сульфида натрия обработкой высокочастотной энергией в электромагнитном поле до плазменного состояния с последующим выделением целевых продуктов. Недостатки: использование сложного и дорогостоящего оборудования, большой расход электроэнергии.

- Существует метод электрохимического окисления сульфида натрия с использованием в качестве электролита растворов хлористого натрия [2] . Способ заключается в окислении сульфида иона до молекулярной серы и восстановление гипохлорита натрия до хлорида 
натрия по реакции:

2NaClO+Na₂S+H₂O=S+2NaCl+2NaOH

Недостатками способа  являются: большие затраты электроэнергии. На окисление одного миллиграмма сульфида натрия расходуется от 2,1 до 8,5 мг хлора. Хлор выделяется на электроде при высоком анодном потенциале с перенапряжением. Кроме того, в тех серосодержащих сточных водах, где отсутствует в качестве одного из компонентов хлорид натрия, необходимо его вводить в стоки, что приводит к дополнительным материальным затратам.

- Сущность реагентных  или химических методов удаления  из воды сероводорода заключается  в добавлении к обрабатываемой  воде химических реагентов, вступающих  в реакцию с Н₂8, в результате которой происходит связывание или перевод его в менее активные соединения. В качестве реагентов при химической обработке сероводородных вод рекомендуется использовать: хлор и его производные, гидрат окиси железа и железа пиролюзит, марганцовокислый калий, кислород и перекись водорода [11].

 

 

 

2. Проектная часть

2.1. Определение основных технологических решений очистки сточных вод кожевенного производства.

На очистку от кожевенного  производства поступает сточная  вода расходом 12,5 м³/час состава:

Взвешенные вещества — 12 000 г/м³

Хром(III) - 50г/м³

Жиры - 700 г/м³

Сульфиды - 50 г/м³

Очистка сточных вод  кожевенного производства является многоступенчатым процессом.

Для очистки от взвешенных веществ выбран метод отстаивания, как наиболее простой и дешевый  способ, которым достигается необходимая степень очистки. Вспомогательной операцией является обезвоживание обводненного осадка, который затем утилизируется.

 

 Для очистки от  жиров были выбраны метод удаления  всплывающих примесей в импеллерной флотационной машине, как наиболее простые, при которых достигается необходимая степень очистки. Вспомогательные операции, необходимые для данных методов, являются сбор флотошлама, который затем подаются на обезвоживание, а далее может использоваться в качестве одного из видов сырья для приготовления дрожжей.

 

Для удаления сульфидов  применяется метод окисления озоном. Так как озон является сильным окислителем и сульфиды, содержание которых вообще не предусмотрено в водоемах рыбохозяйственого назначения, полностью переходят в сульфаты.

 

Для очистки сточных  вод от хрома применяются методы гальванокоагуляции, в результате которого достигается необходимая степень очистки. Вспомогательной операцией является процесс приготовления раствора 10% серной кислоты, для создания необходимого значения рН.

В качестве доочистки  выбирается метод фильтрования в фильтре с пенополиуретановой загрузкой для удаления взвешенных веществ и жиров.

 

Сброс сточной воды осуществляется в водоем рыбохозяйственного назначения. Из-за отсутствия достоверных сведений о фоновой концентрации в водоеме необходимо проводить очистку до значений ПДК_р._х:

Взвешенные вещества — 10 мг/л

Хром(Ш)-0,07 мг/л

Сульфиды- 0,00 мг/л

Жиры нормируются по БПК _полн (БПК _полн - 3 мг О₂/л)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Основные технологические решения процесса очистки сточных вод кожевенного производства

Основные входные потоки: сточная вода кожевенного производства Основные выходящие потоки: очищенная  сточная вода

Таблица 3

Основные технологические  операции
№ п/п	Наименование операции	Характеристики операции(с указанием периодичности)
1	Отстаивание взвешенных веществ	12,5 м3/час, удаляется 80 % в/в, процесс непрерывный
2	Удаление всплывающих  примесей	12,5 м3/час, удаляется 96% жиров и 95% в/в, процесс непрерывный
3	Обезвреживание сульфидов	12,5 м3/час, окисление озоном, сульфиды полностью переходят в сульфаты
4	Подкисление	12,5 м3/час, рН=2,5, процесс непрерывный
5	Гальванокоагуляция	12,5 м3/час, остаточное содержание хрома 0,05 мг/л, процесс непрерывный
6	Отстаивание взвешенных веществ с одновременной нейтрализацией	12,5 м3/час, удаляется 60% в/в, рН=7,5, процесс непрерывный
7	Отстаивание взвешенных веществ	12,5 м3/час, удаляется 80% в/в, процесс непрерывный
8	Мытье полов и оборудования	Один раз в сутки, вручную, периодический процесс
9	Обезвоживание осадка	2,18 м3/ч, процесс непрерывный
10	Обезвоживание флотошлама	0,61 м3/ч, процесс непрерывный
11	Приготовление 10% р-ра Н2SO4	Периодический процесс, 1 раз в 2 недели
12	Приготовление 10% р-ра NaOH	Периодический процесс, 1 раз в неделю
13	Обезвоживание осадка	0,206 м3/ч, процесс непрерывный
14	Обезвоживание осадка	0,013 м3/ч, процесс непрерывный