Экозащитная техника и технологии. Системы очистки воздушных выбросов. Системы очистки сточных вод. Утилизация твердых бытовых отходов

Практикум №2  по теме «Экозащитная техника и технологии. Системы очистки воздушных выбросов. Системы очистки сточных вод. Утилизация твердых бытовых отходов»

 

 

 

Задания для  самостоятельной работы студентов

 

1.Газообразные выбросы  металлургического комбината содержат пыль и сернистый газ. Какие можно предложить методы очистки выбросов?

Ответ: С целью предотвращения загрязнения атмосферы разработаны мероприятия, обеспечивающие установку на промышленных предприятиях очистных сооружений. Помимо предохранения воздуха от загрязнения, очистные сооружения позволяют экономить сырье и возвращать в производство многие ценные продукты. Например, улавливание серы из выделяющихся газов дает возможность увеличить выпуск серной кислоты.

Существующие  методы очистки газов от SO2 можно разделить на три группы: методы, основанные на окислении и нейтрализации SO2 без последующего ее выделения; циклические и комбинированные методы.К первой группе относятся методы очистки газов от SO2 с переработкой ее в серную кислоту или сернистокислые соли (Известковый,Щелочной,Содовый метод) .  К циклическим относятся методы, позволяющие извлекать SO2 из разбавленных газов при низкой температуре и выделять поглощенную SO2 при последующем нагреве поглотителя(Водный,Аммиачный,Магнезитовый,Цинковыйметоды).При  использовании комбинированных методов поглощение двуокиси серы производится различными основаниями с последующим действием на них сильных кислот, в результате чего выделяется концентрированная двуокись серы и соответствующие соли — Аммиачно-сернокислый метод).

Выбор метода извлечения двуокиси серы зависит от концентрации SO2, температуры, влажности, наличия в газе других примесей, а также от специфических местных условий. При выборе метода необходимо учитывать масштабы производства, наличие местного сырья для приготовления поглотительных растворов, возможность реализации получаемых при очистке продуктов и т. д. Наиболее простыми и выгодными являются методы прямой нейтрализации и окисления. На втором месте стоят комбинированные методы. Из циклических методов наиболее перспективными являются аммиачный и ксилидиновый.

Недостаток всех перечисленных  методов — их громоздкость и большие  капитальные затраты. Стоимость  очистки выхлопных газов с малой концентрацией SO2 может быть значительно снижена, если применить эффективное оборудование и получать продукт, пользующийся большим спросом в народном хозяйстве. Полые распылительные абсорберы при меньшей стоимости и меньшем гидравлическом сопротивлении в 3—4 раза превосходят по эффективности аппараты насадочного типа; полые башни проще в изготовлении, имеют меньший вес и не засоряются в процессе эксплуатации. Применяемый для поглощения двуокиси серы водный раствор сульфита аммония отличается большой химической емкостью. При очистке газов от SO2 указанным методом получается ценное удобрение для сельского хозяйства — сульфат аммония.

2.Сточные воды предприятия по мойке машин содержат моющие средства и нефтепродукты. Какие можно применять методы очистки?

Ответ: Основные загрязнители сточных вод, образующиеся при мойке автомобилей – механические примеси и нефтепродукты, представленные моторными маслами, различными видами топлива, частицами асфальта и песка, СОЖ, ПАВ, солями тяжелых металлов, а также моющими веществами (ПАВ), используемыми при мойке. Концентрация углеводородов в сточных водах достигает 10 мл/л.Существуют два основных направления в способах очистки сточных вод – локальная очистка и оборотное водоснабжение.

Для снижения нагрузки на очистные сооружения предлагается проводить  локальную очистку сточных вод от мойки автомобилей на установке с безотходной утилизацией отходов. Установка осуществляет непрерывный процесс пиролиза углеводородсодержащих отходов в цепные углеводороды с возможностью их дальнейшего использования в газогенераторах и котлах утилизаторах. В качестве адсорбента предлагается верховой сфагновый торф с последующей утилизацией (1т торфа сорбирует до 6т нефти и нефтепродуктов, в пересчете на сухое вещество). Установка может работать в автоматическом режиме. Установка является экологически безопасной, т.к. лабораторные исследования показали, что в атмосферу выбрасывается CO, SO₂, NO₂ с концентрацией, ниже ПДК в 4 – 25 раз. Предлагается способ механобиологи-ческой очистки сточных вод в аэрируемом отстойнике, аэротенке и двух последовательно установленных вторичных отстойниках. Часть очищенных сточных вод после дополнительной фильтрации собирается в накопительной емкости для повторного использования на стадии мойки автомашин. Другая часть сточных вод возвращается в аэрируемый отстойник и циркулирует через контур всех ступеней очистки.заключается в громоздкости конструкций и больших затратах времени на очистку воды.

На сегодняшний день в большинстве способов предлагается осуществлять оборотное водоснабжение. Эти способы позволяют повторно использовать 90-95% исходной воды и обеспечить бессточный цикл мойки автомобилей. Водопроводную воду применяют только в конце мойки машины.

Это также связано  с необходимостью уменьшения расхода  питьевой воды не по назначению Водопроводную  воду добавляют в систему только для восполнения потерь (15% от всей используемой воды).

Мобильная установка  мойки легковых автомобилей с  оборотным водснабжением представляет собой комплекс, состоящий из двух блоков-модулей:

– блока мойки легковых автомобилей с применением водо-воздушной смеси с подогретой водой и системой сушки автомобилей после мойки;

– блока двухступенчатой очистки стоков, загрязненных от мойки автомобилей.

Первая ступень очистки  обеспечивает отстаивание взвеси механических примесей, очистку стоков на напорном гидроциклоне от мелкодисперсных частиц и нерастворимых нефтепродуктов, очистку стоков низконапорной флотацией.

Вторая ступень очистки  включает в себя фильтрацию на фильтре  с текстильно-волокнистой загрузкой, бактерицидную обработку стоков гипохлоритом натрия и финишную очистку в адсорбере с активированным углем и дехлорированием стока на подслое дробленого антрацита марки АС.

Метод очистки стоков мойки автомобилей – физико-химический с применением следующего оборудования:

–напорного гидроциклона;

–узла низконапорной флотации;

–фильтра с текстильно-волокнистой загрузкой;

–узла адсорбции на активированном угле;

–узла бактерицидной обработки воды;

–узла приготовления и дозирования флокулянта.

Очистка сточных вод  производится после прекращения  операций по мойке машин и осуществляется раздельно по ступеням до достижения необходимого качества.

Достоинства:

– экономия водопроводной воды 96 – 98%;

– очень высокое качество очищенной воды;

– возможность установки моек с одним или несколькими постами, то есть с разной производительностью.

Недостатки:

– использование дорогостоящих реагентов (флокулянт ВПК 402, гипохлорит натрия);

– использование адсорбера с активированным углем экономически не выгодно;

– способ очистки включает в себя энергоемкие процессы (флотация);

– установка мойки занимает большую площадь, в результате чего ее установка возможна только на свободной территории.

ыбор схемы очистки  стоков, прежде всего, должен основываться на следующих факторах: количество, состав и свойства сточных вод; возможность их достаточной очистки для повторного использования. Схема очистки стоков мойки должна обеспечивать полный водооборот очищаемых стоков и исключать сброс воды на грунт и в окружающую среду. Извлечение поступающих примесей или их нейтрализация с целью полного использования воды в оборотном водоснабжении должно позволить существенно сократить не только негативное воздействие на окружающую среду, но и обеспечить при этом максимальную экономию водопотребления.

3.Газообразные выбросы завода по производству минеральных удобрений содержат золу и окислы азота. Какие методы очистки можно предложить?

Существующие  методы очистки подразделяются на три  группы: поглощение окислов азота  жидкими сорбентами, поглощение окислов азота твердыми сорбентами и восстановление окислов азота до элементарного азота на катализаторе.

Наиболее распространенным методом в нашей стране является очистка газов от окислов азота  путем поглощения их растворами Na2CO3 и Са (ОН)2 , сравнительно реже — NaOH и  КОН.

Метод щелочной очистки требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов, но главный его недостаток в том, что степень абсорбции окислов азота не превышает 60—75% и, таким образом, этот метод не обеспечивает санитарной нормы очистки газов. Полученные в процессе очистки щелока нуждаются в дальнейшей многостадийной переработке для получения из них твердых солей.Метод поглощения окислов азота твердыми сорбентами — силикагелем, алюмогелем, активированным углем и другими твердыми поглотителями — не нашел промышленного применения из-за сложности, малой надежности и дороговизны.Метод каталитического восстановления окислов азота начал применяться только в последние годы и пока является наиболее совершенным методом. Главными его недостатками являются:большие капитальные затраты; громоздкость оборудования, изготовляемого из дефицитной нержавеющей стали; необходимость применения дорогостоящего катализатора; большие потери катализатора при регенерации; значительные расходы газов восстановителей (Н2, СН4 или СО). В результате каталитической очистки в атмосферу выбрасывается другой ядовитый газ — окись углерода в количестве 0,10-0,15 %.  Кроме того, каталитическая очистка не предусматривает утилизацию окислов азота и применима лишь в случае очистки слабо концентрированных газов, содержащих лишь до 0,5 %  NO+NO2 и до 4-5 % кислорода.Бескатализаторный метод восстановления окислов азота имеет меньшие перспективы для промышленного внедрения, вследствие большого расхода горючего газа-восстановителя.Восстановление окислов азота в потоке плазмы. Отличительная особенность этого метода в том, что нагрев газа производится в потоке низкотемпературной плазмы и добавки к газу - восстановителя производятся в количестве, необходимом для реакции восстановления окислов азота. Эта реакция протекает при 2100—2300° С Процесс разложения окислов азота протекает в плазмотроне, работающем на постоянном или переменном токе. Окисление окиси азота озоном. Реакция окисления окиси азота протекает с большой скоростью даже при незначительном содержании озона в газе. Основная трудность окисления и поглощения окислов азота по этому способу состоит в сложности получения больших количеств озона.

4Сточные воды пищевого комбината содержат жирные соединения. Какие методы очистки можно предложить?

Ответ:Сточные воды предприятий пищевой промышленности относятся к категории высококонцентрированных стоков по органическим загрязнителям. Они содержат многочисленные и различные по природе загрязнения: жир, молоко, чешую, шерсть, кровь, кусочки тканей животных, соли, минеральные нерастворимые примеси, моющие средства и др. Эти воды характеризуются высокими показателями БПК, ХПК, взвешенных веществ, жиров и др. Для очиски сточных вод,содержащих значительные количества органических веществ, применяют сооружения первичной (механической, физико-химической, электрохимической) и вторичной (биологической) очистки. Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. Для такой очистки используют решетки, сита, песколовки, отстойники, жироловки, различные фильтры.Из физико-химических способов очистки наиболее распространенны флотационный и сорбционный методы, а также метод коагуляции.Процесс очистки сточных вод флотацией заключается в образовании комплексов частицы-пузырьки, всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности воды. При очистке стоков применяют компрессионный (напорный), механический и пневматический виды флотации, отличающиеся способом введения в жидкость пузырьков воздуха. Для очистки сточных вод применяют метод коагуляции. При коагуляции применяют традиционные неорганические вещества (соли двух- и трехвалентного железа, алюминия). Для интенсификации процесса широко применяют флокулянты, добавление которых к минеральным коагулянтам приводит к уменьшению расхода последних и повышает плотность и прочность образующихся агрегатов. К электрохимическим методам относят электрофлотацию и электрокоагуляцию. Сущность электрофлотационного метода заключается в том, что насыщение очищаемой жидкости пузырьками происходит при электролизе сточных вод. Электроды располагаются таким образом, что газовые пузырьки, поднимаясь вверх, пронизывают весь объем обрабатываемой жидкости.Электрокоагуляция является частным случаем электрофлотации, когда применяют растворимые алюминиевые или железные электроды.Описанные методы используют для очистки стоков в различных комбинациях с учетом характера сточных вод.

5.Сточные воды завода по производству синтетического волокна содержат ацетон. Какие методы очистки можно предложить?

Ответ:В производствах синтетических волокон очистку сточных вод ведут на локальных установках с использованием механических, физико-химических и биологических методов.В производстве синтетических волокон для очистки сточных вод применяют флотацию, а также химические и физико-химические способы после регенерации роданистого натрия экстракцией.Для очистки сточных вод от аммиака применяют методы электродиализа,паровой отдувки,ионного обмена.очищенная вода может быть использована в системах оборотного водоснабжения.