Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Июня 2013 в 01:38, курсовая работа
Під стічними водами розуміють воду, що використовується на побутові і виробничі потреби, включаючу одержувані в результаті цього додаткові домішки, які у свою чергу змінюють хімічний склад і фізичні властивості води. На промислових підприємствах воду після використовування в технологічних процесах з твердими і рідкими забрудненнями не можна повторно використовувати у виробництві без очищення. Такі води називаються виробничими стічними водами.[1]
1 – гідроелеватор, 2 – трубопровід для відведення спливаючих домішок, 3 – жолоб, 4 – поверхневі затвори з ручним приводом, 5 – що підводить лоток, 6 – пульпопровід, 7 – трубопровід для робочої рідини, 8 – камера перемикання, 9 – пристрій для збору спливаючих домішок, 10 – відвідний лоток, 11 – полувантажні щити ( при очищенні нафтовмісних вод ).
Відстійники застосовують для попереднього очищення стічних вод, якщо за місцевих умов потрібне їх біологічне очищення, або як самостійні споруди в тому випадку, якщо за санітарних умов цілком достатньо виділяти із стічних вод тільки механічні домішки.
Залежно від призначення відстійники підрозділяються на відстійники первинні і вторинні. Первинними називаються ті відстійники, які встановлюються до споруд біологічної обробки стічних вод. Вторинні встановлюються після цих споруд. По конструктивних ознаках відстійники підрозділяються на горизонтальні, вертикальні і радіальні.
Останніми роками набули поширення так звані тонкошарові відстійники із зваженим фільтром і комбіновані споруди освітлювач-перегнівач.[6]
Вертикальні відстійники доцільно застосовувати при продуктивності очисної станції до 20000м3/сут; горизонтальні – більше 15000 м3/сут; радіальні – більше 20000 м3/сут; освітлювачі із зваженим шаром осаду застосовуються при продуктивності очисної станції до 100000 м3/сут. В середньому ефект очищення стічних вод складає 40-60% при тривалості бороніння 60-90 мін.[5]
Широке вживання в практиці очищення жировмісних стоків одержав метод бороніння. Цей метод здійснюється частіше за все в горизонтальних відстійниках. Спливаюча маса віддаляється за допомогою жироловок. Аналогічні методи очищення смоло-, нафто-, масловмістних виробничих стічних вод. Застосовуються нафтоловушки, смоло- і маслоуловлювачі. Нафтоловушки проектуються трьох типів: горизонтальні, радіальні і тонкошарові.
На малюнку 4 представлений первинний радіальний відстійник із збірно-розподільним пристроєм, що обертається.
Рисунок 3 - Первинний радіальний відстійник із збірно-розподільним пристроєм, що обертається.
1 – дюкер для подачі стічної води, 2 – повітряний затвор, 3 – центральна чаша, 4 – збірно-розподільний пристрій, 5 – електропривод, 6 – шкрябання, 7 – трубопровід освітленої води, 8 – трубопровід для видалення осаду, 9 – затоплений лоток, 10 – лопатки, 11 – водозлив, 12 – полувантажна дошка, 13 – щілисте днище, 14 – перегородка, 15 – жирозбірник поплавця.
1.1.3 Центрифугування
Для освітлювання виробничих стічних вод металургійних і інших заводів застосовують відкриті і напірні гідроціклони.
Гидроциклон відрізняється від звичних відстійників високою пропускною спроможністю.
Істотними перевагами відкритих гідроціклонів перед напірними гідроціклонами є велика продуктивність і невеликі втрати натиску, що звичайно не перевищують 0,5 м. Застосовуються вони головним чином для виділення із стічних вод важких домішок, що характеризуються гідравлічною крупною 20 мм/с і більш. Унаслідок направленого обертального руху води відкриті гідроціклони виявляються достатньо ефективними для очищення виробничих стічних вод, здібних до самокоагуляції або коагулюючих під дією реагентів.
Істотним недоліком напірних гідроціклонов вітчизняній конструкції є їх відносно велика енергоємність і складність видалення спливаючих речовин. На практиці також застосовуються багатоярусні гідроціклони.
Для розділення неоднорідних систем, що складаються з двох або більш фаз, -суспензій (рідина-тверда речовина), емульсій (рідина-рідина) і аерозолів (газ-тверда речовина або газ-рідина) – застосовують метод центрифугування. Процес розділення систем відбувається під дією відцентрових сил.
Це один з інтенсивних методів безреагентного виділення нерозчинених домішок з виробничих стічних вод, здійснюваний в осаджувальних центрифугах. До основних переваг осаджувальных центрифуг перед відстійниками слід віднести: компактність установок; більш високий ефект освітлювання стічних вод; можливість отримання осаду більш низької густини. Залежно від технологічних параметрів роботи, физико-хімічних властивостей і витрати оброблюваної суспензії в цих центрифугах затримується від 50 до 90% частинок твердої фази.
Встановлено, що осаджувальні центрифуги можна застосовувати для освітлювання стічних вод, що містять хром, керамзитовий і вугільний пил, глину, каолін, сланець, пемзу, шерсть, рослинні залишки і активного мула.[7]
Физико-хімічне очищення виробничих стічних вод
Физико-хімічні методи грають значну роль при очищенні
виробничих стічних вод. Вони застосовуються як самостійно, так і в поєднанні з механічними, хімічними і біологічними методами. Останніми роками область вживання физико-хімічних методів очищення розширяється, а частка їх серед інших методів очищення зростає.
До физико-хімічних методів очищення відносяться: коагуляція, сорбція флотація, екстракція, іонний обмін, електродіаліз, а також методи
пов'язані з накладенням
1.2.1 Коагуляція
Коагуляція – це злипання частинок колоїдної системи при їх зіткненнях в процесі теплового руху, перемішування або направленого переміщення в зовнішньому силовому полі. Єство процесу коагуляції полягає в тому, що до стічної води додають реагент (коагуляція), сприяючий швидкому виділенню з неї дрібних зважених і емульгованих речовин, які при простому боронінні не осідають. Реагент додають звичайно до напряму стічної води у відстійники.
Цим способом звичайно очищають стічні води, що містять дуже дрібні суспензії, наприклад: води текстильних підприємств; води нафтопереробних заводів, що містять ємульговані продукти; банно-пральні і душові стічні, а також стічні води, що виходять на заводах хімічної промисловості.[4]
Як коагуляції застосовують вапно CaO, залізний купорос FeSO4, глінозем Al2(SO4) 3 і інші, іноді додають суміш цих реагентів.
Для інтенсифікації процесу змішення, хлопьеутворення і освітлювання за рубежем застосовують освітлювачів з «зваженим фільтром» і освітлювачів з «хлопьевідною суспензією і циркуляцією».
Перший освітлювач працює за наступним принципом. Стічна рідина подається в центральну камеру освітлювача через розподільне кільце. Сюди ж подається коагуляція. В центральній камері відбувається процес хлопьеоутворення. Тут стічна рідина перемішується мішалками, а потім прямує в періферійну частину, де створюється певна швидкість потоку і утворюється «зважений фільтр». Цей фільтр складається з пластівців коагуляції і сприяє затриманню зважених частинок.[7]
Одним з видів коагуляції є флокуляція, при якій дрібні частинки, що знаходяться в зваженому поляганні, під впливом спеціально речовин (флокулянтів), що додаються, утворюють інтенсивно осідаючі рихлі хлопьевідні скупчення. Флокулянти сприяють розширенню оптимальних областей коагуляції (по рН і температурі), а також підвищує густину і міцність утворення пластівців, знижують витрату коагуляцій, підвищує надійність роботи і продуктивність очисних споруд.
Метод електрохімічної коагуляції може бути застосований для обробки стічних вод, що містять емульговані частинки масел, жирів і нафтопродуктів, хромати, фосфати. Компактність установок, простота обслуговування є безперечною гідністю методу електрохімічної коагуляції.[3]
1.2.2 Сорбція
Сорбція це процес поглинання речовини з навколишнього середовища твердим тілом або рідиною. Поглинаюче тіло називається сорбентом, а поглинаюче – сорбатом. Розрізняють поглинання речовини всією масою рідкого сорбенту (абсорбція) і поверхневим шаром твердого або рідкого сорбенту (адсорбція). Сорбція, що супроводжується хімічною взаємодією сорбенту з поглинальною речовиною, називається хемосорбціей.[7]
Для очищення виробничих стічних вод частіше за все користуються адсорбцією. В цьому випадку до стічної рідини, що очищається, додають сорбент (тверде тіло) в подрібленому вигляді і перемішують із стічною водою. Потім сорбент, насичений забрудненнями, відділяють від води боронінням або фільтруванням. Частіше стічну воду, що очищається, пропускають безперервно через фільтр, завантажений сорбентом.
Як сорбенти застосовують активоване вугілля, коксівні дрібні гроші, торф, каолін, тирса, золу і інші.
Метод сорбції можна використовувати, наприклад, для очищення виробничих стічних вод від газогенераторних станцій, що містять фенол, а також виробничих стічних вод, що містять миш'як, сірководень і ін.
Процес флотації полягає в тому, що молекули нерозчинених частинок прилипають до пухирців повітря і спливають разом на поверхню води. Успіх флотації в значній мірі залежить від величини поверхні пухирців повітря і від площі контакту їх з твердими частинками.
Для підвищення ефекту флотації у воду вводять реагенти. Як реагенти використовуються смоляний або тваринний клей, каніфоль, формалін, ксантат і інші.
Насичення стічної рідини повітрям здійснюється наступними
способами: 1)воздух подається у всмоктуючу трубу насоса; 2)пузырьки повітря виділяються з розчину із зміною тиску; 3)воздух подається
пористими пластинами; 4)воздух подається імпелерними машинами
Повітря подають у всмоктуючу трубу насоса від компресора або за допомогою ежекції. Водоповітряну суміш подають у відкритий резервуар, і пухирці повітря, спливаючи, флотують тверді частинки. На поверхні води утворюється піна, насичена твердими частинками, яка безперервно віддаляється.
Перенасичення води повітрям при флотації пухирцями повітря (другий спосіб) створюється в результаті витримки суміші води і повітря під тиском або під глибоким вакуумом. Потім суміш стічної рідини і повітря також подається в резервуар і відбувається флотація.
Діспергированіє повітря фільтроносними пластинами застосовують при обробці великих мас води. При цьому виходять пухирці повітря крупною 2-20 мм. Для створення пухирців меншої крупної застосовуються пластини з дрібними порами. Якщо стічні води містять поверхнево-активні речовини, то поверхневе натягнення на межі розділу фаз зменшується, а умови флотації поліпшуються. В імпелерных машинах при швидкому обертанні турбіни за лопатями створюється знижений тиск, повітря засмоктується з атмосфери і діспергіруеться в рідині.[4]
При відносно високому вмісті у виробничих стічних водах розчинених органічних речовин, що представляють органічну цінність (наприклад, феноли і жирні кислоти), ефективним методом очищення стічних вод є екстракція органічними розчинниками– екстрагентами. Метод екстракції очищення виробничих стічних вод заснований на розподілі забруднюючої речовини в суміші двох взаимонерозчинних рідин відповідно його розчинності в них.
Екстракцію проводять в металевих резервуарах екстракторах, що мають форму колон з насадками. Знизу подається розчинник, питома вага якого менше питомої ваги води, унаслідок чого розчинник підіймається вгору. Забруднена стічна вода підводиться зверху. Шари води, зустрічаючи на своєму шляху розчинник, поступово віддають забруднюючі воду речовини. Обчищена від забруднень вода відводиться знизу. Таким прийомом, зокрема, можна очищати виробничі стічні води, що містять фенол.[2]
Метод очищення екстракції економічно доцільний при значній концентрації органічних домішок або при високій вартості витягуваної речовини. Для більшості продуктів вживання екстракції раціональне при концентрації їх 2г/л і більш.
Для успішного протікання процесу екстракції екстрагент повинен мати наступні властивості: хорошу екстрагуючу здатність по відношенню до речовини, що екстрагується, тобто високий коефіцієнт розподілу; селективність, тобто здатність екстрагувати з води одну речовину або певну їх групу; малу розчинність у воді; густину, відмінну від густини води; температуру кипіння, значно відмінну від температури кипіння речовини, що екстрагується ; невелику питому теплоту випаровування і малу теплоємність, що дозволяє понизити витрати пари і охолоджуючої води; можливо менше вогненебезпечність, вибухонебезпека і токсичність; низьку вартість. Екстрагент не повинен піддаватися помітному гідролізу і взаємодіяти з речовиною, матеріалом трубопроводів і замочно-регулюючою арматурою установки екстракції, що екстрагується .[3]