Расчет технологического оборудования для очистки сточных вод

 

 

 

Содержание

АННОТАЦИЯ………………………………………………………………………6

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………7

1 Обзор современных методов и оборудования для очистки сточных вод……..8

1.1Методы очистки сточных вод…………………………………………...8

1.2 Разработка схемы очистки сточных вод……...………………............14

2Расчет технологического оборудования для очистки сточных вод…………16

2 Расчёт решётки………………………………………………………….16

2.2 Расчёт отстойника……………………………………………………… 17

ВЫВОДЫ………………………….………………………………………………..20

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ……………………..…………………………………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

С развитием промышленного сектора все чаще встает вопрос об очистке промышленных сточных вод и утилизации отходов. Ухудшающаяся экологическая ситуация вынуждает ужесточать требования к сбросу отходов и сточных вод предприятий. Как известно практически не одно предприятие не может работать без образования отходов и стоков. При проектировании производства еще несколько лет назад не особенно учитывали образование промышленных стоков и их дальнейшую утилизацию и очистку. Как правило решалось все более простым способом, сточные воды отводились по ближайшую точку приема или на рельеф (водоем). Последствия сброса промышленных стоков не рассчитывались.

        Однако, сегодня ситуация со сбросом  промышленных сточных вод меняется. Все более ужесточающиеся требования  к сбросу производственных стоков  требуют поиск и разработку  наиболее эффективных решений  в области их очистки.

   С появлением новых современных  систем водоочистки задачи по  очистке стоков начали находить  свои решения. Очистка производственных  стоков – стремительно развивающаяся  область, объединяющая в своем  составе водоподготовку, химическое  машиностроение, биотехнологические  методы и т.д. Очистка промышленных  сточных вод тесно связана  с наукой, химией, физикой, биологией. Разнообразность состава стоков  определяет широту выбора различных  технологических схем и оборудования  для их очистки. Ассортимент оборудования  включает в себя аппараты из  различных областей промышленности, адаптированные под необходимые  требования. Имеющийся ассортимент  оборудования очистки стоков  постоянно расширяется с появлением  новых более эффективных технологий.

Целью данной выпускной работы является изучение методов защиты окружающей среды.

 

 

 

 

П. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Обзор современных методов и оборудования для очистки сточных вод

2. 1. 1. Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод – процесс их обработки на очистных сооружениях с целью удаления вредных примесей. Сущность очистки сточных вод в снижении концентраций примесей или превращения их в другие, не оказывающие вредного воздействия на окружающую среду.

Каждый из методов схемы очистки сточных вод наиболее эффективно справляется с определенными загрязнителями, поэтому перед проектированием системы водоочистки обязательной мерой считается предварительный анализ вод.

Выбор оптимального метода очистки сточной воды – достаточно сложная задача, что обусловлено многообразием находящихся в воде загрязняющих веществ и высоким требованиями, предъявленными к очищенной сточной воде. При выборе метода очистки загрязняющих веществ учитывают не только их состав, но и требования к очищенной воде. Для приготовления технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод в водоем большое значение имеет экономическая оценка методов очистки сточной воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы использования воды.

Применяемые методы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных сточных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в окружающую среду.

Механическая схема очистки сточных вод.

Механическая очистка - это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворённых и грубодисперсных примесей, имеющих минеральную и органическую природу. Обычно подразумевают несколько способов очистки воды:

1. отстаивание- выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей), отстойниках  (для задерживания более мелких оседающих и всплывающих примесей), а также нефтеловушках, масло- и смолоуловителях. Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание, используемое в гидроциклонах и центрифугах. Для повышения эффективности процесса отстаивания воды и сокращения объема отстойных сооружений применяют предварительную коагуляцию или флокуляцию загрязнений реагентами. В этом случае узел сооружений отстаивания дополняют узлом реагентной обработки воды.
2. процеживание – задержание наиболее крупных загрязнений и частично взвешенных веществ на решетках и ситах.
3. фильтрование - процесс пропускания воды через фильтрующий материал или сетчатое заграждение — является более быстрым механическим методом очистки сточных вод города.  Для достижения большей эффективности подобного рода очистки также применяются коагулянты. В качестве фильтрующего материала зачастую используется кварцевый песок или уголь, которые обладают зернистой и пористой структурой соответственно. При фильтрации в схеме очистки сточных вод нерастворимые примеси задерживаются в порах материала или между зернами загрузки.

Физико-химическая очистка

Коагуляция

Это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. 

Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, то есть частиц размером 1-100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ – коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести.

Флотация[3]

Процесс флотации широко применяют при обогащении полезных ископаемых, а также при очистке сточных вод.

В зависимости от способа получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки: флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами);флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде вакуумная или напорная электрофлотация.

Процесс образования комплекса пузырек-частица происходит в три стадии: ближение пузырька воздуха и частицы в жидкой фазе, контакт пузырька с частицей и прилипание пузырька к частице. Прочность соединения пузырек-частица зависит от размеров пузырька и частицы, физико-химических свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических условий и других факторов. Процесс очистки стоков при флотации заключается в следующем: поток жидкости и поток воздуха (мелких пузырьков) в большинстве случаев движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование частицы с воздухом. Если пузырьки воздуха значительных размеров, то скорости воздушного пузырька и загрязненной частицы различаются так сильно, что частицы не могут закрепиться на поверхности воздушного пузырька. Кроме того, большие воздушные пузырьки при быстром движении сильно перемешивают воду, вызывая разъединение уже соединенных воздушных пузырьков и загрязненных частиц. Поэтому для нормальной работы флотатора во флотационную камеру не допускаются пузырьки более определенного размера.

Вакуумная флотация

Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора. При этом происходит выделение воздуха, растворенного в воде. При таком процессе флотации образование пузырьков воздуха происходит в спокойной среде, в результате чего улучшается агрегирование комплексов частица-пузырек и не нарушается их целостность вплоть до достиженияповерхностижидкости.

Напорная флотация

Этот вид очистки сточных вод выполняется в две стадии: насыщение воды воздухом под давлением; выделение пузырьков воздуха соответствующего диаметра и всплытие взвешенных и эмульгированных частиц примесей вместе с пузырьками воздуха. Если флотация проводится без добавления реагентов, то такая флотация относится к физическим способам очистки сточных вод.

 Флотация  с подачей воздуха через пористые  материалы

Для получения пузырьков воздуха небольших размеров можно использовать пористые материалы, которые должны иметь достаточное расстояние между отверстиями, чтобы не допустить срастания пузырьков воздуха над поверхностью материала. На размер пузырька большое влияние оказывает скорость истечения воздуха из отверстия. Для получения микропузырьков необходима относительно небольшая скорость истечения.

Электрофлотация

Сточная жидкость при пропускании через нее постоянного электрического тока насыщается пузырьками водорода, образующегося на катоде. Электрический ток, проходящий через сточную воду, изменяет химический состав жидкости, свойства и состояние нерастворимых примесей. В одних случаях эти изменения положительно влияют на процесс очистки стоков, в других - ими надо управлять, чтобы получить максимальный эффект очистки.

    Сорбция

Среди физико-химических методов очистки сточных вод от нефтепродуктов лучший эффект дает сорбция на углях. Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое – сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией. Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий нефтехимической промышленности. В качестве сорбентов применяют различные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины и др.

Наиболее простым является насыпной фильтр, представляющий собой колонну с неподвижным слоем сорбента, через который фильтруется сточная вода. Наиболее рациональное направление фильтрования жидкости – снизу вверх, так как в этом случае происходит равномерное заполнение всего сечения колонны и относительно легко вытесняются пузырьки воздуха или газов, попадающих в слой сорбента вместе со сточной водой.

Химическая очистка

Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). Такие виды сточных вод встречаются в машиностроительной, горно-добывающей , нефтехимической, целлюлозно-бумажной и в других отраслях промышленности.Обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями – один из самых распространенных способов их очистки от ядовитых цианидов, а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.

   Озонирование

Озон обладает высокой окислительной способностью и при нормальной температуре разрушает многие органические вещества, находящиеся в воде. При этом процессе возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды и насыщение ее кислородом. Преимуществом этого метода является отсутствие химических реагентов при очистке сточных вод. Растворимость озона в воде зависит от pH и количества примесей в воде. При наличии в воде кислот и солей растворимость озона увеличивается, а при наличии щелочей - уменьшается. Озон самопроизвольно диссоциирует на воздухе и в водном растворе,  превращаясь в кислород. В водном растворе озон диссоциирует быстрее. С ростом температуры и pH скорость распада озона резко возрастает.

Биологическая очистка

Наиболее универсален для очистки сточных вод от органических загрязнений биологический метод. Он основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе их жизнедеятельности. Задачей биологической очистки является превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления - H2O, CO2, NO3-, SO4- и др. 

Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении. Биохимическая очистка производственных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов производится в аэрофильтрах (биофильтры), аэротенках и биологических прудах. Биофильтры представляют собой железобетонные или кирпичные резервуары, заполненные фильтрующим материалом, который укладывается на дырчатое днище и орошается сточными водами. Для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, пластмассу и др. Очистка сточных вод в биофильтрах происходит под воздействием микроорганизмов, заселяющих поверхность загрузки и образующих биологическую пленку. При контакте сточной жидкости с этой пленкой микроорганизмы извлекают из воды органические вещества, в результате чего сточная вода очищается. Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары длиной 30-100 м и более, шириной 3-10 м и глубиной 3-5 м. Очистка сточных вод в аэротенках происходит под воздействием скоплений микроорганизмов (активного ила). Для нормальной их жизнедеятельности в аэротенки подают воздух и питательные вещества.

2.1.2. Разработка схемы очистки сточных вод

Очистные сооружения следует располагать (по отношению к ближайшему жилому зданию или к группе зданий) с подветренной стороны преобладающего направления ветров теплого периода года на определенных расстояниях и одновременно ниже по течению грунтовых вод от водозаборных сооружений, питающихся этими водами.