Видео смотреть бесплатно
Смотреть гиг видео
Официальный сайт forexnw 24/7/365
Смотреть видео бесплатно
|
||||||||||||
|
Рефераты
Экология (1597)Охрана поверхностных и подземных вод
Размер: 93.45 KB
Скачан: 76 Добавлен: 14.10.2005 МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И ЯДЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ И ПЕРЕПОДГОТОВКИ КАДРОВ МИНЭКОБЕЗОПАСНОСТИ УКРАИНЫ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО КУРСУ "ОХРАНА ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД" СТУДЕНТА ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЭКОЛОГИЯ» Подпись Проверил доцент, к.т.н., КНЯЗЕВ Ю.В. Киев-2001 ЗАДАНИЕ Приложение 1 Происхождение начальной воды и ее назначение после очистки |№ |Происхождение начальной воды |Назначение воды после очистки | Приложение 2 Расход и состав исходной воды | | |Показатели качества воды | Приложение 3 Состав воды после очистки | |Показатели качества воды | Приложение 4 Задание на расчет основного аппарата |№ |Основной аппарат в схеме очистки воды|Расчетная величина | СОДЕРЖАНИЕ Стр. Введение 4 1. Характеристика фазово-дисперсного состояния примесей воды. 5 2. Выбор и обоснование методов очистки воды. 6
8 4. Технологическая схема очистки воды. 11
15 Литература. 19 Введение Быстрый рост промышленного и сельскохозяйственного производства и транспорта в последние десятилетия привел к загрязнению биосферы газообразными, жидкими и твердыми отходами. Загрязнение воздушного и водного бассейнов, ущерб, наносимый животному и растительному миру, нерациональное использование природных ресурсов вызывает серьезную озабоченность у общественности всех стран. Вода является основной составляющей жизни на нашей планете. Можно несколько недель прожить без еды, но без употребления воды человек умирает через несколько дней. В современной экономической жизни вода имеет важное значение для сельского хозяйства, промышленности, производства электроэнергии, транспорта. Поэтому рациональное использование водных ресурсов нашей планеты, защита их от истощения и загрязнения являются одной из главнейших задач во всех технически развитых странах мира. Химический состав как природных так и промышленных сточных вод весьма разнообразен. В природных водах наряду с веществами, являющимися продуктами естественных биологических процессов, протекающих в природе, повсеместно присутствуют соединения антропогенного происхождения, часто не только ухудшающие органолептические свойства воды, но и сообщающие ей токсичность. Состав загрязнений зависит от вида производства. Так, в сточных водах производства минеральных и органических солей присутствуют неорганические кислоты, щелочи и соли, в стоках нефтеперерабатывающих заводов Для предотвращения загрязнения водных ресурсов внедряется очистка сточных вод перед их сбросом в водные объекты. Разработаны и используются в промышленности различные методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод, позволяющие утилизировать ценные примеси и эффективно обезвреживать сточные воды от вредных примесей. Комплексная очистка сточных вод от примесей осуществляется путем применения технологических схем, включающих несколько методов очистки. Целью данной контрольной работы является разработка схемы очистки промышленных сточных вод. 1. Характеристика фазово-дисперсного состояния примесей воды. Согласно условию задания нам необходимо провести очистку промышленных сточных вод для дальнейшего спуска их в биологический пруд. Промышленные сточные воды имеют следующие показатели содержания примесей: - водородный показатель рН=7,5 не изменяется в процессе очистки; - взвешенные твердые частицы в виде нефтепродуктов содержатся в количестве: грубые - 150 мг/л, коллоидные - 100 мг/л. В процессе очистки грубые примеси извлекаются полностью, а содержание коллоидных должно быть уменьшено до 25 мг/л; - общее содержание солей составляет 500 мг/л и не изменяется в процессе очистки; - показатель химического потребления кислорода (ХПК) должен быть уменьшен в процессе очистки с 400 мг/л до 40 мг/л; - биохимическое потребление кислорода (БПКп) необходимо снизить с 250 мг/л до 25 мг/л; - общая жесткость воды и коли-индекс по условию задания отсутствуют. Растворенные и эмульгированные нефтепродукты и масла являются одним из наиболее распространенных видов загрязнений промышленных сточных вод. К этому классу загрязнений принадлежат сырая нефть, нерастворимые или малорастворимые в воде жидкие углеводороды нефти, смол, растительных и минеральных масел, животных жиров, легкие и тяжелые топлива (мазут, бензин, газ, газойль), а также их смеси. Нефтепродукты и масла являются характерными для сточных вод металлургических, машиностроительных, нефтехимических предприятий, ТЭС, АЭС и других промышленных объектов с большими объемами сбросов. Нефтепродукты образуют в воде гетерогенные системы и по своему фазово- дисперсному состоянию могут быть отнесены к I и II группе классификации загрязняющих веществ по Л.А. Кульскому. [З]. I группа веществ представляет собой нерастворимые грубодисперсные примеси с величиной частиц 10-2-10-4 см, образующие с водой суспензии, эмульсии или пены. Эти примеси обуславливают мутность воды, в некоторых случаях могут придавать ей цветность. Системы, образованные примесями этой группы, кинетически неустойчивы. Нерастворимые вещества удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами потока воды. В состоянии покоя для таких систем характерна седиментация взвешенных частиц. Она может протекать без слипания частиц или с их агрегацией в процессе осаждения. II группа веществ объединяет гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси, а также высокомолекулярные вещества. Частицы коллоидной степени дисперсности имеют размеры 10-5-10-6 см. Характерная особенность примесей П группы - их способность образовывать с водой сравнительно устойчивые коллоидно-дисперсные системы с сильно развитой межфазной поверхностью, довольно интенсивным тепловым движением частиц и относительно высокой кинетической устойчивостью. При очистке воды от загрязнений такого рода основной задачей является разрушение коллоидной системы, обеспечение быстрой коагуляции дисперсных примесей и отделение их от дисперссионной среды. Загрязнение промышленных сточных вод, обуславливающие показатели ХПК и БПК, образуют в воде гомогенные системы и по своему фазово-дисперсному состоянию относятся к Ш группе классификации по Л.А.Кульскому. [З]. III группа веществ включает растворенные в воде газы и органические соединения антропогенного происхождения. К ним относятся фенолы, спирты, альдегиды и другие органические вещества, попадающие в воду со стоками. 2. Выбор и обоснование методов очистки воды. Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие и образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов. [I]. Для удаления из воды веществ I группы используются главным образом методы, основанные на действии гравитационных сил и сил адгезии. [З]. К ним относятся следующие методы. Механическое безреагентное разделение: отстаивание для грубодисперсных примесей с концентрацией более 500 мг/л в водозаборных ковшах и отстойниках (степень очистки - 50-70%); фильтрование на медленных фильтрах для взвешенных веществ с концентрацией до 50 мг/л (степень очистки При реагентном методе осветления и обесцвечивания воды проводят специальную обработку химическими веществами - коагулянтами (иногда с добавкой флокулянтов), которые обеспечивают более полное и быстрое осаждение взвешенных частиц, обуславливающих мутность и цветность воды. Адгезия на гидроокисях алюминия или железа и на высокодисперсных материалах: 1) фильтрование коагулированной взвеси через зернистые загрузки для коагулированной взвеси после сооружения первой ступени с концентрацией не более 10-15 мг/л осуществляется на двухслойных и грубозернистых фильтрах с использованием флокулянтов для интенсификации процесса; 2) фильтрование с использованием явления контактной коагуляции на контактных осветлителях и фильтрах для взвесей с концентрацией до 150 мг/л с применением сернокислого алюминия или хлорного железа, полиакриламида и активной кремниевой кислоты; Агрегация при помощи флокулянтов включает обработку воды коагулянтами с применением флокулянтов и последующим удалением агрегатов отстаиванием и фильтрованием (без ограничений по концентрации взвешенных веществ). Флотация безреагентная и с применением реагентов для удаления нефти и масла концентрацией 50-150 г/м3 осуществляется при помощи флотаторов Наиболее эффективным и широко распространенным методом для очистки от грубодисперсных взвешенных веществ является метод механического безреагентного разделения. Так как по условию задания производственные сточные воды содержат нефтепродукты с болей высокой концентрацией грубодисперсных частиц чем коллоидных (соответственно 150 мг/л и 100 мг/л), то на первом этапе целесообразно осуществить очистку путем отстаивания в нефтеловушках. Эти очистные установки позволяют удалить 96-98% грубодисперсных примесей. Также этот метод является более дешевым с экономической точки зрения, так как не требует использования реагентов и дополнительных установок для их приготовления. Для удаления из воды веществ II группы - коллоидных примесей применяют следующие методы. Коагуляция является одним из основных методов очистки промышленных сточных вод от тонкодисперсных примесей, эмульгированных и суспендированных частиц нефтепродуктов, а также растворенных примесей. В качестве коагулянтов применяют в основном соли алюминия и железа. В процессе коагуляционной очистки происходит соосаждение части растворенных в воде примесей, поэтому уменьшаются значения ХПК и БПК сточных вод. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет не более Для удаления из воды примесей III группы, которые обуславливают окисляемость воды, применяются следующие методы. [З]. Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Промышленные сточные воды, прошедшие очистку в нефтеловушке и коагуляционной установке, содержат не более 25 мг/л нефтепродуктов, по условию задания не содержат фенолов, не требуют утилизации ценных примесей. 3. Теоретические основы и оптимальные параметры методов очистки воды. Взвешенные вещества образуют в воде гетерогенные системы, что обусловлено наличием нерастворимых или малорастворимых соединений. Существование поверхностей раздела является обязательным признаком гетерогенных систем. Особые свойства и строение пограничных межфазных слоев, обладающих в высокодисперсных системах большой свободной поверхностной энергией, в значительной степени определяют поведение таких систем, их агрегативную и кинетическую устойчивость. Величина межфазной поверхности зависит от размера частиц дисперсной фазы - чем меньше размер частиц, тем больше удельная поверхность и тем сильнее влияние поверхностных явлений на свойства системы. Крупные частицы примесей - тяжелые смолообразные нефтепродукты кинетически неустойчивы, не образуют с водой устойчивых гетерогенных систем, так как быстро оседают на дно под действием гравитационных сил. Тонкодисперные частички нефти всплывают на поверхность, так как их плотность меньше, чем плотность воды. Скорость движения воды в нефтеловушке изменяется в пределах 0,005-0,01м/с. Для частичек нефти диаметром 80-100 мкм скорость всплывания равна 1-4 мм/с. Коагуляция применяется для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т.е. частиц размером 1-100 мкм. В процессе 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 сил тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. Коллоидная система состоит из дисперсионной среды и дисперсной фазы. Чтобы вызвать коагуляцию коллоидных частиц, необходимо снизить величину их дзета-потенциала до критического значения добавлением ионов, имеющих положительный заряд. При коагуляции происходит дестабилизация коллоидных частиц вследствие нейтрализации их электрического заряда. В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды. Сточные воды, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК - это биохимическая потребность в кислороде, или количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ за определенный промежуток времени Для очистки промышленных сточных вод применяется процесс биохимического окисления, т. е. разрушение органических веществ. Для подачи промышленных сточных вод на биохимические очистные сооружения необходимым условием является отсутствие в них ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов; рН=6,5-7,5; температура сточной воды не должна превышать Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий. Субстрат, которого в активном иле может быть до 40%, представляет собой твердую отмершую часть остатков водорослей и различных твердых остатков. К нему прикрепляются организмы активного ила. Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при рН=4-9, имеющую отрицательный заряд. Основную роль в процессе очистки сточных вод играют процессы превращения вещества, протекающие внутри клеток микроорганизмов. Эти процессы заканчиваются окислением вещества с выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии. Все реакции биохимического метаболизма управляются по скорости при помощи биокатализаторов-ферментов. Клетки микробов имеют определенный набор ферментов. Некоторые из них постоянно присутствуют, другие синтезируются в клетках вследствие каких-либо изменений в окружающей среде, например, изменения состава или концентрации загрязнений сточных вод. 4. Технологическая схема очистки воды. На отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводах общепринятая схема включает три стадии очистки: 1) механическая - очистка от грубодисперсных примесей (твердых и жидких); 2) физико-химическая На некоторых зарубежных заводах для очистки от растворенных примесей используют сорбционный метод. В табл.1 приведены данные о применяемых схемах очистки сточных вод на ряде зарубежных заводов. [2]. Методы очистки производственных сточных вод, объединенные схемой, размещаются в определенном порядке по принципу: последовательность очистки Учитывая вышесказанное и в соответствии с условием задания и выбранными методами очистки от примесей I , П и Ш группы нами предлагается следующая технологическая схема очистки промышленных сточных вод (рис.1). В соответствии с предлагаемой схемой очистка промышленных сточных вод включает три стадии. Таблица 1 Схемы очистки сточных вод, применяемые на некоторых зарубежных НПЗ |Предприятие, фирма, город, |Схема очистки сточных вод | На первой стадии осуществляется удаление нефтепродуктов и механических примесей на нефтеловушках. Типовые Нефтеловушки представляют собой горизонтальный прямоугольный отстойник. Тяжелые смолообразные продукты выпадают в осадок. Всплывание нефти на поверхность воды происходит в отстойной камере. Нефть удаляется через нефтесборные трубы. Скорость движения воды в нефтеловушках изменяется в пределах 0,005-0,01 м/с. Для частичек нефти диаметром 80-100 мкм скорость всплывания равна 1-4 мм/с. После Нефтеловушки сточные воды подаются на физико-химическую очистку от коллоидных нефтепродуктов при помощи процесса коагуляции. флокулянт коагулянт иловая смесь Сточные воды Очищенная Сточные воды сточные воды вода 2 ссссСс очищенная вода Очишенная вода 4 5 1 шлам активный ил шлам 3 воздух избыток ила Рнс.1. Технологическая схема очистки ПСВ 1. Нефтеловушка. 2. Смеситель, 3. Коагулятор-осветлитель. 4. Аэротенк 5. Отстойник. В процессе коагуляционной очистки происходит удаление из воды коллоидно-дисперсных частиц диаметром менее 100 мкм и соосаждение растворенных в воде примесей, поэтому уменьшаются значения ХПК и БПК сточных вод. В качестве коагулянта предлагается использовать смеси солей трехвалентного железа FеС13+Fе2(SO4)3 в количестве 100 мг/л, приготовленные путем обработки отходов производства диоксида титана хлорной водой. С целью повышения эффективности очистки сточных вод совместно с коагулянтом целесообразно использовать различные высокомолекулярные анионные флокулянты: активную кремневую кислоту, полиакриламид, технический ПАА и др. Оптимальная доза ПАА для очистки промышленных сточных вод колеблется в пределах 0,4-1 г/м3. Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией состоит из следующих стадий: дозирование и смешение реагентов со сточной водой; хлопьеобразование и осаждение хлопьев. В предлагаемой схеме стадии смешения, коагулирования и осаждения проводятся в одном аппарате флокулянт[pic] Рис.2. Коагулятор-осветлитель. 1-корпус, 2-желоб, 3-отверстия для удаления осветленной воды, 4- воздухоотделитель, 5-центральная труба, 6-распределительные трубы. Сточная вода, смешанная с коагулянтом, поступает в воздухоотделитель коагулятора-осветлителя. Затем вода движется по центральной трубе к распределительным трубам, которые заканчиваются соплами для распределения и вращения в кольцевой зоне, куда вводят флокулянт. Хлопья коагулянта образуются в кольцевой зоне. Взвешенные частицы с хлопьями оседают на дно и их удаляют из аппарата. Осветленная вода через отверстие попадает в желоб, откуда ее направляют на дальнейшую очистку. Остаточное содержание нефтепродуктов в воде не превышает 25 мг/л. Третьей стадией очистки производственных сточных вод является биологическая очистка от растворенных примесей в аэротенках. Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Они бывают двух-, трех- и четырехкоридорные. Для сточных вод с БПКп=250 мг/л предлагается использовать одноступенчатую схему очистки в аэротенке-вытеснителе. В аэротенк-вытеснитель воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Теоретически режим потока поршневой без продольного перемешивания. На практике существует значительное продольное перемешивание. Повышенная концентрация загрязнений в начале сооружения обеспечивает увеличение скорости их окисления. Изменение состава воды по длине аэротенка затрудняет адаптацию ила и снижает его активность. Концентрация активного ила в аэротенке составляет 2-3 г/л, расход воздуха 20-25 м3 на 1 м3 очищаемой воды. После аэротенка иловая смесь подается в отстойник, где происходит отделение ила от воды. Большую часть ила возвращают в аэротенк, а избыток его отводится. Из отстойника сточная вода подается в биологический пруд на доочистку. 5. Расчет основного аппарата. В предлагаемой нами схеме очистки промышленных сточных вод основным аппаратом является нефтеловушка (рис.3). Схема горизонтальной прямоугольной нефтеловушки показана на рис.4. [pic] Очищенная вода Рис.4. Схема горизонтальной нефтеловушки. 1-корпус нефтеловушки, 2-гидроэлеватор, 3-слой нефти, 4-нефтесборная труба, 5-нефтеудерживающая перегородка, 6-скребковый транспортер, 7-приямок для осадка. Нефтеловушки рассчитываются на очистку воды от капель размером 0,1- 981 (в - (н uмин = d2 , 18 (в где d - диаметр капель, см; (в и (н - плотность соответственно сточной воды и нефти, г/см3; (в - вязкость сточной воды, мПа с. 981 0.95 – 0.83 uмин = (0.09)2 = 0.04 см/с. 18 1.48 Длина отстойной части нефтеловушки рассчитывается по формуле: vРАС l = ha , uмин где h - высота секции нефтеловушки, м; a - коэффициент, учитывающий турбулентность и струйность потока воды в нефтеловушке vРАС к скорости всплывания нефти uмин. 0.4 l = 1.2 (1.5 = 18 м 0.04 Для расхода промышленных сточных вод 150 м3/ч = 0.042 м3/с достаточно одной секции нефтеловушки пропускной способностью 0.045 м3/с с длиной отстойной части 18м. Литература 1. Торошечников М.С., Радионов А.И., Кельцев Н.В. и др. Техника защиты окружающей среды: Учеб. пособие для вузов. - М.: Химия, 1981. - 368с. 2. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. - Л.: Химия, 1977. - 464с. 3. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - К.: Наукова думка, 1982. - 564с. 4. Кульский Л.А. и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды. В 2-х ч. - К.: Наукова думка, 1980. - 1320с. 5. Звіт. Наукове узагальнення технологічних заходів інтенсифікації роботи діючих очисних споруд у південній частині басейну Дніпра без значних капітальних затрат. Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В.Думанського. - К., 1997.- 48с.
Сточная вода +коагулянт |
|
|
Смотреть видео онлайн
Онлайн видео бесплатно