Очистка сточных вод методом нейтрализации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА

 

 

 

Кафедра «Охрана окружающей среды и рациональное

 использование  природных ресурсов»

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 по дисциплине: «Техника защиты окружающей среды»

на тему: «Очистка сточных вод методом нейтрализации»

 

 

                                      

 

                                 Выполнил:  студент гр.

 

     Научный руководитель

 

                                                    

                                             

 

 

Уфа – 2010

Содержание

Введение………………………………………………………………………… 3

1. Литературный обзор………………………………………………………4
1. Очистка сточных вод………………………………………………… 4
2. Методы очистки сточных вод нейтрализацией……………………. 15
1. Нейтрализация сточных вод смешением…………………….. 17
2. Нейтрализация сточных вод добавлением реагентов………. 18
3. Фильтрование через нейтрализующие материалы…………. 21
4. Нейтрализация сточных вод дымовыми газами……………. 22
2. Проектная часть………………………………………………………… 24
1. Краткая характеристика процесса нейтрализации………………. 24
2. Описание принципиальной схемы реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов……………………………………….. 26
3. Расчетная часть………………………………………………………… 30
1. Расчет нейтрализации кислых вод, содержащих соединения меди 31
2. Расчет отстойника…………………………………………………. 34
4. Вводы…………………………………………………………………… 37

Список литературы…………………………………. ……….……………38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     В целях охраны поверхностных вод предприятие должно обеспечить:

- наличие лицензии и договора на пользование водным объектом и соблюдение их условий;

- содержание в исправном состоянии очистных, гидротехнических и других водохозяйственных сооружений и технических устройств;

- наличие контрольно-измерительной аппаратуры по определению качества забираемой и сбрасываемой в водный объект воды и соблюдение сроков ее государственной аттестации;

- организацию учета забираемых, используемых и сбрасываемых вод, количества загрязняющих веществ в них, а также систематические наблюдения за водными объектами и их водоохранными зонами;

- соблюдение установленных лимитов забора воды и сброса сточных вод;

- соблюдение установленного режима использования водоохранных зон;

- предотвращение попадания продуктов производства и сопутствующих ему загрязняющих веществ на территорию производственной площадки промышленного объекта и непосредственно в водные объекты [1].

   Целью курсового проекта является очистка сточных вод методом нейтрализации. Для достижения данной цели в литературном обзоре были рассмотрены методы очистки сточных вод и особое внимание уделено методу нейтрализации. В проектной части была рассмотрена схема, используемая в процессе реагентной нейтрализации сточных вод. А также в расчетной части было рассчитано количество нейтрализующего агента для нейтрализации кислых сточных вод, содержащих соединения меди, а также отстойник для осаждения осадка.

1. Литературный обзор

1.1 Очистка сточных вод

   Высокие нормы удельного водопотребления и большие объемы сбросов в водоемы есть результат несовершенства технологических процессов и схем, на которых построено промышленное производство. Большое количество отходов при современных методах промышленного производства не является неизбежным, оно может быть сокращено путем создания новых, более современных методов очистки сточных вод [2].

   В зависимости от условий образования, сточные воды делятся на атмосферные, бытовые и промышленные. Все сточные воды очищаются от примесей механическими, химическими, физико-химическими, биохимическими и термическими методами. Все методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструктивные. При рекуперации из сточных вод извлекаются и перерабатываются ценные вещества. При деструктивных методах загрязняющие вещества разрушаются, и продукты разрушения чаще всего удаляются из раствора в виде газа или осадка [3].

Механические методы очистки сточных вод

    Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения – нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др.[4].

Механические методы очистки сточных вод делятся на три группы: процеживание, отстаивание, фильтрование.

 

Отстаивание

   Данный метод применяют  для осаждения из сточных вод  грубодисперсных примесей, которое  происходит под действием силы  тяжести. Для проведения процесса  отстаивания применяют песколовки, отстойники и осветители.

   Песколовки. Их применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений (0,20-0,25 мм) из сточных вод. Различают горизонтальные и вертикальные песколовки. Рекомендуется применять их при расходах сточных вод до 7000 м³/сутки. Конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации взвешенных частиц.

   Отстойники. Различают горизонтальные, вертикальные, радиальные, тонкослойные (трубчатые, пластинчатые) отстойники.

   Горизонтальные отстойники. Представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие 2 или более одновременно работающих отделения (Рис.1 а). Вода движется с одного конца отстойника к другому.

                           

Рис. 1. А – горизонтальный: 1- входной лоток; 2- отстойная камера; 3- выходной лоток-, 4- приямок; б – вертикальный: 1- цилиндрическая часть; 2- центральная труба; 3- желоб; 4- коническая часть: в – радиальный: 1- корпус; 2- желоб; 3- распределительное устройство; 4- успокоительная камера; 5- скребковый механизм; г – трубчатый, д- с наклонными пластинами: 1- корпус; 2- пластины; 3- шламоприемник.

  Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточной воды свыше м³/сут. Эффективность достигает 60%. Скорость отстаивания применяют не более 0,01 м/с. Продолжительность отстаивания 1-3 часа.

   Вертикальный отстойник. Представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем (Рис.1, б). Сточную воду подводят по центральной трубе. После поступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Таким образом, осаждение происходит в нисходящем потоке, скорость которого равна 0,5-0,6 м/с. Эффективность осаждения ниже на 10-20%, чем в горизонтальных отстойниках.

   Радиальные отстойники. Представляют собой круглые в плане резервуары (рис 1, в). Вода в них движется от центра к периферии. При этом минимальная скорость наблюдается у периферии. Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м³/сут. Эффективность осаждения составляет 60%.

   Тонкослойные отстойники. Трубчатые отстойники в общем случае представляют собой резервуары глубиной 0,2-0,3 м (Рис.1, г). Используют для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных частиц при расходах 100-10000 м3/сут. Эффективность очистки 80-85 %.

   В трубчатых отстойниках с большим наклоном вода проходит снизу вверх, а осадок непрерывно сползает по дну трубок в шламовое пространство. Непрерывное удаление осадка исключает необходимость промывки трубок.

   Пластинчатые отстойники  имеют  в своем корпусе ряд параллельно установленных наклонных пластин (Рис.1, д). Вода движется между пластинами, а осадок сползает в шламоприемник [3].

   Осветлители. Применяют для очистки сточных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют, в частности, осветлители с взвешенным слоем осадка, через который пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтом.

Принципиальная схема осветлителя показана на рис. 2. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока – сечение 1-1. Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается процесс прилипания частиц взвеси к хлопьям коагулянта. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает в желоб, из которого ее направляют на дальнейшую очистку.

Рис. 2. Блок осветлителя: 1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель.

  Степень очистки от взвешенных частиц достигает 70 % [3].

Химические методы очистки сточных вод

  Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химические методы очистки сточных вод также делятся на 3 группы: нейтрализация; окисление; восстановление.

Восстановление

   Применяется, когда в растворе содержатся легко восстанавливающиеся вещества. Прежде всего, ионы тяжёлых металлов, таких как хром, ртуть и другие. Метод очистки сточных вод от веществ, содержащих шестивалентный хром, основан на его восстановлении до трехвалентного с последующим осаждением в виде гидроксида в щелочной среде. Наиболее часто в качестве восстановителя используют гидросульфит (бисульфит) натрия. Очистку проводят на установках периодического и непрерывного действия, показанных на рис. 3.

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Схемы установок восстановления хрома: а- периодического действия: 1- сборник, 2- реакторы, 3- мерники, 4-6- емкости; б- непрерывного действия: 1- усреднитель, 2- смеситель, 3- емкость для нейтрализации и отстаивания [3].

Окисление

   При деструктивном окислении  загрязняющие вещества разрушаются и переводятся в безвредное состояние. Очистка окислением связана с большим расходом реагентов и поэтому применяется в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно использовать другие методы, например, при очистке соединений мышьяка и циановых соединений.

   Окисление  хлором. Хлор и вещества, содержащие «активный хлор», являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов и др. загрязняющих веществ. При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты.

Cl 2 + H2O → HOCl + HCl

Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты:

HOCl → H+ + Ocl-

Сумма Cl 2 + HOCl + Ocl- называется свободным «активным хлором». В присутствие аммонийных соединений в воде образуется хлорноватистая кислота, хлорамин и дихлорамин. Хлор в виде хлорамина называется связанным «активным хлором» [4].

 

 

 

 

 

Рис.4. Схема для очистки сточной воды хлорированием. 1- усреднитель,   2,5- насосы, 3- инжектор, 4- емкость[3].

 

Физико-химические методы очистки сточных вод

    При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, флотация, сорбция, экстракция, электродиализ, ионный обмен, флотация и др.

Коагуляция и флокуляция

 Процесс  очистки сточных вод коагуляцией  и флокуляцией состоит из следующих стадий: дозирование и смешивание реагентов со сточной водой; хлопьеобразование и осаждение хлопьев (рис. 5).

 

 

 

 

 

Рис. 5. Схема очистки сточных вод коагуляцией: 1- емкость приготовления растворов, 2- дозатор, 3- смеситель, 4- емкость хлопьеобразования, 5- отстойник [3].

Сорбция

    Сорбция – это равновесный динамический процесс поглощения вещества из окружающей среды твёрдым веществом, жидкостью или газом. Природные пористые материалы, такие, как торф, активные глины и производственные отходы – зола, коксовая мелочь, силикагели, алюмогели и др., обладают малой сорбционной ёмкостью и высоким сопротивлением фильтрации [5].

   Сорбенты, используемые для очистки сточных вод, могут быть нерегенерируемыми и регенерируемыми. В последнем случае они подвергаются восстановлению с использованием регенеративной технологии, когда извлечённые вещества утилизируются, или деструктивной, при которой извлечённые вещества уничтожаются.                            Эффективным сорбентом, используемыми в технологии очистки городских сточных вод, являются гранулированные активные угли различных марок [6].

Обратный осмос и ультрафильтрация

   Обратным осмосом и ультрафильтрацией  называют процессы фильтрования  растворов через полупроницаемые  мембраны под давлением, превышающим  осмотическое давление. Мембраны  пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества. При обратном осмосе отделяются  частицы (молекулы, гидратированные  ионы), размеры которых не превышают  размеров молекул растворителя(0,0001-0,001 мкм). При ультрафильтрации размер отдельных частиц на порядок больше(0,001-0,02 мкм).