Отчет по практике ОАО «КАМАЗ-Дизель»

Осветлители применяются для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют осветлители с взвешенным слоем осадка, через который пропускается вода, предварительно обработанная  коагулянтом. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Агрегаты коагулянта в виде рыхлых хлопьев захватывают частицы взвеси и поднимаются восходящим током воды на некоторую высоту, образуется  слой взвешенного осадка, через который фильтруется вода. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает на дальнейшую очистку. Конструкции осветлителей весьма разнообразны.

Нефтеловушки  и жироловушки. Для выделения из сточных вод всплывающих примесей -  нефти, масел, жиров  в промышленности используют нефтеловушки и жироловушки. По сути, эти приспособления являются также отстойниками, но примеси здесь концентрируются на поверхности водного зеркала, собираются и удаляются  из верхней части такого отстойника.

Нефтеловушки применяют  для очистки сточных вод, содержащих грубодиспергированные  нефть и нефтепродукты при концентрации более 100 мг/л. Нефтеловушки представляют собой прямоугольные вытянутые в длину резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разницы в их плотностях. Остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л. Для улавливания жиров применяют жироловушки, имеющие конструкцию, по основным элементам подобную конструкции нефтеловушек.

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод  тонкодиспергированных твердых или жидких веществ. Основной конструкционный элемент очистных установок – фильтр, представляющий собой пористую перегородку, проницаемую для воды, но задерживающую частицы дисперсной фазы. В качестве фильтров используют металлические перфорированные листы и сетки из коррозионно стойкой стали или других металлов и сплавов, ткани, керамику. Роль пористой перегородки (фильтра) может выполнять слой зернистого материала – песка, гравия, кокса и др. Материал фильтра должен быть устойчив к воздействию очищаемой воды, термически стоек, механически прочен.

 

2. Химические методы очистки сточных вод

Химические  методы связаны с расходом различных  реагентов и потому достаточно дороги. Их применяют для удаления растворимых  веществ в замкнутых системах водоснабжения, а иногда для дополнительной очистки сточных вод до или после биологической очистки. С помощью химической очистки наиболее часто удаляют ионы тяжелых металлов.

К основным методам химической очистки относят нейтрализацию  и окисление.

Нейтрализация - обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т.п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Применяется во многих отраслях промышленности. Самый простой возможный способ нейтрализации сточных вод - смешение кислых и щелочных стоков на предприятии. На практике также применяются такие способы, как нейтрализация сточных вод реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, аммиак и др.), а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, доломит, магнезит, мел и др.). Наиболее дешевым и доступным реагентом является Са(ОН)₂.

Окисление - метод очистки стоков, основанный на применении различных окислителей: газообразного и сжиженного хлора, диоксида хлора, гипохлората кальция и натрия, хлорной извести, кислорода воздуха и технического кислорода. Метод используется для обезвреживания стоков, содержащих токсичные соединения (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод или очищать другими методами: стоки участков гальванических покрытий в машиностроении и приборостроении, стоки производств свинцово-цинковых и медных руд в горнодобывающей промышленности, стоки цехов варки целлюлозы в целлюлозобумажной промышленности и т.д.

В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций становятся менее токсичными и затем удаляются из воды. Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому ее применяют только тогда, когда загрязняющие вещества, например цианиды, растворенные соединения мышьяка и др., нецелесообразно или нельзя извлечь другими способами.

Окисление активным хлором - один из наиболее распространенных способов очистки стоков от ядовитых цианидов, сероводорода, гидросульфида, метилмеркаптана. Окисление цианидов активным хлором до цианатов происходит за счет атомарного кислорода по схеме:

СN ^- +ОСl^- → СNО^- + Сl^-                                            (1)

Образовавшиеся  цианаты легко гидрализуются  до карбонатов:

СNО^- + 2 Н₂О → СО₃^2- + N Н₄⁺                                             (2)

Товарный хлорат кальция содержит до 33% «активного»  хлора, а гипохлорит кальция - до 60%.

Окисление кислородом воздуха наиболее часто используют для очистки воды от двухвалентного железа путем аэрирования воздуха через сточную воду. Реакция протекает по схеме:

4 Fe²⁺ + О₂ + 2 Н₂О = 4 Fe₃ + + 4 ОН^- ,                     (3)

Fe³⁺ +3 Н₂О = Fe(ОН)₃ + 3 Н⁺                                    (4)

Образовавшийся  гидроксид железа отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают.

Озонирование основано на высокой окислительной способности озона, который при нормальной температуре разрушает многие органические компоненты сточных вод. При этом одновременно происходят обесцвечивание и обеззараживание сточной воды, а также насыщение ее кислородом.

Длительность процесса очистки  сточных вод значительно сокращается  при совместном использовании ультразвука  и озона или ультрафиолетового  облучения и озона.

Очистку восстановлением используют тогда, когда сточные воды содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко употребительны для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка. Так, для восстановления ртути и ее соединений предложено применять сульфид железа, боргидрид и гидросульфит натрия, гидразин, железный порошок, алюминиевую пудру и другие.

 

1.1.3 Физико-химические  методы очистки сточных вод

К физико-химическим методам очистки сточных вод  относятся: коагуляция, флокуляция, сорбция, флотация, экстракция, ионный обмен. Меньше используются такие методы, как диализ, эвапорация, выпаривание, кристаллизация, магнитная обработка, электрокоагуляция, электрофлотация. Физико-химические методы находят наибольшее распространение при очистке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами.

   Коагуляционная очистка – это метод очистки сточных вод от коллоидных частиц, основанный на свойстве коллоидной системы в определенных условиях терять агрегативную устойчивость. Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления (агрегаты). Метод флокуляции применим к очистке производственных сточных вод, содержащих коллоидные частицы размером 0,001 – 0,1 мкм. Сточную воду, содержащую такие частицы, можно рассматривать как устойчивую коллоидную систему, состоящую из дисперсионной среды (жидкость) и частиц дисперсной фазы, несущих определенный электрический заряд. Агрегативная устойчивость обусловлена, главным образом, взаимным отталкиванием частиц, несущих электрические заряды одного знака. Добавление в сточную воду электролита приводит к коагуляции – слипанию – частиц дисперсной фазы с образованием агрегатов, оседающих в поле силы тяжести. Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов: состава сточных вод, вида коллоидных частиц, их концентрации и степени дисперсности. Основным процессом коагуляционной очистки производственных сточных вод является взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц загрязнений с агрегатами, образующимися при введении в сточную воду коагулянтов. В промышленности находят применение различные коагулянты:

- соли алюминия: cульфат  алюминия (глинозем) Al₂(SO₄)₃ × 18H₂O, алюминат натрия NaAlO₂, оксихлорид алюминия Al₂(OH)₅Cl, алюмокалиевые квасцы [AlK(SO₄)₂ × 18H₂O], алюмоамонийные квасцы  [Al (NH₄)(SO₄)₂ × 12H₂O]

- соли железа: железный купорос FeSO₄ ×7H₂O , хлорид железа (III) FeCl₃ × 6H₂O ,сульфат железа (III)Fe₂(SO₄)₃ × 6H₂O

- соли магния: хлорид магния  MgCl₃×6H₂O , сульфат магния MgSO₄×7H₂O

- известь 

- шламовые отходы  и отработанные растворы отдельных  производств. 

Для очистки интенсивно окрашенных сточных вод расходы коагулянта достигают 1-4 кг/м³, объем образующегося при коагуляции осадка достигает 10 – 20% объема обрабатываемой сточной воды. Коагуляционный метод очистки применяется в основном при небольших расходах сточных вод и при наличии дешевых коагулянтов.

Флокулянты – вещества, используемые при коагуляционном методе очистки для повышения плотности и прочности образующихся хлопьев, снижения расхода коагулянтов. В качестве флокулянтов в промышленности применяются оксиэтилцеллюлоза, поливиниловый спирт, кремниевая кислота, полиакриламид, белки и др. Процесс проводят в осветлителях.

Сорбционная очистка – это метод очистки, основанный на поглощении загрязняющих веществ из сточных вод твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называют сорбентом, а поглощаемое вещество – сорбатом. Абсорбция – поглощение вещества всем объемом жидкого сорбента. Адсорбция – поглощение вещества поверхностным слоем твердого или жидкого  сорбента. Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно или совместно с другими методами очистки для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ, а также в целях последующего использования очищенной воды в системах оборотного водоснабжения. Метод применим для очистки сточных вод от ароматических соединений, красителей, углеводородов, слабых электролитов. При содержании в сточных водах только неорганических соединений, а также низших одноатомных спиртов этот метод неприменим. В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины, уголь и др. Активность сорбента характеризуется массой поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м³, кг/кг).

Флотация - метод очистки промышленных сточных вод от гидрофобных мелкодисперсных загрязнений, основанный на явлении смачивания жидкостью твердых или жидких несмешивающихся с ней поверхностей. Метод применяют для удаления из сточных вод нерастворимых в воде диспергированных загрязнений, которые самопроизвольно плохо отстаиваются в условиях механической очистки. Процесс флотационной очистки заключается в удалении гидрофобных частиц загрязнений за счет прилипания их к всплывающим пузырькам воздуха с образованием пенного слоя на поверхности очищаемой сточной воды.

Различают следующие  способы флотационной обработки  сточных вод:

1. флотация с  выделением пузырьков воздуха  из раствора 

2. флотация с  механическим диспергированием  воздуха

3. флотация с  подачей воздуха через пористые  материалы

4. электрофлотация

5. биологическая и химическая  флотация.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Метод  флотации

 

Прилипание  частицы к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда  частица гидрофобная, т.е. не смачивается (или плохо смачивается) жидкостью. Смачивание – это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым (или другим жидким) телом при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно является газом (воздухом). Если каплю жидкости нанести на твердую поверхность или несмешивающуюся с ней жидкую поверхность, то нанесенная капля:

а) может остаться на поверхности в виде капли определенной формы, близкой к шарообразной (несмачивание или плохое смачивание);

б) частично растекается  по поверхности, приобретая форму шарового сегмента определенной высоты (смачивание).

Угол между  касательными к межфазным поверхностям с вершиной в точке раздела  трех фаз, отсчитанный внутри жидкости, называют краевым углом или углом  смачивания. Величина краевого угла является количественной характеристикой процесса смачивания. Жидкость не смачивает твердую поверхность, если краевой угол больше 90°, такая поверхность называется гидрофобной. Соответственно дисперсная частица, поверхность которой не смачивается водой, также называется гидрофобной.

   Эффективность процесса флотации определяется в основном адгезией между гидрофобной частицей и пузырьком воздуха, а также скоростью установления контакте между ними, т.е. скоростью разрыва разделяющей их водной пленки. При выборе условий флотации необходимо учитывать также, что флотирующая (подъемная сила), прижимающая частицу к пузырьку воздуха (сила адгезии), должна быть больше силы тяжести.

   Флотация с выделением воздуха из раствора применяется при очистке производственных сточных вод, содержащих очень мелкие частицы загрязнений. Метод основан на зависимости растворимости газов воздуха в воде от давления. Если при атмосферном давлении получить насыщенный раствор газов воздуха в очищаемой сточной воде, а затем снизить давление до 225 – 300 мм рт. ст., то в результате уменьшения растворимости газов в воде при понижении давления в объеме очищаемой воды будут образовываться мелкие пузырьки воздуха, которые и флотируют загрязнения. Такой способ применяется при вакуумной флотации. При напорной флотации схема получения пузырьков воздуха в очищаемой воде противоположна: воду насыщают воздухом при повышенном давлении, затем внешнее давление снижают, растворимость газов в воде уменьшается и они выделяются в объеме очищаемой воды в виде мелких пузырьков.