Очистка сточных вод после цеха гальваники


РЕФЕРАТ

 

Усовершенствование очистных сооружений Вятско-Полянского       машиностроительного завода ОАО «Молот».

 

 

Расчетно-пояснительная записка стр. 87; табл. 18.

 

 

АКТИВНЫЙ ИЛ, МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА, ПЕСКОЛОВКА, РАСЧЕТ, СТОЧНАЯ ВОДА

 

 

Цель курсового проекта заключается в расчете  и проектировании    очистных сооружений ОАО «Молот».

В процессе проектирования разработана  технологическая схема очистки  сточных вод. Проведены технологический  расчет основного и вспомогательного оборудования.

Разработаны мероприятия по охране труда, производственной санитарии, технике безопасности и пожарной безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………………..7

1. Обзор литературных  сведений…………………………………………………..9

1.1 Состав и свойства  сточных вод………………………………………………...9

1.2 Классификация сточных  вод………………………………………………….10

1.3 Методы очистки сточных  вод……………………………………………14 
1.3.1 Механические методы очистки сточных вод……………………………...14

1.3.2 Химические методы  очистки сточных вод………………………………...16

1.3.3 Физико-химические методы очистки сточных вод……………………….17

1.3.4 Биохимические методы  очистки сточных вод…………………………….20

1.3.5 Термические методы  очистки сточных вод………………………………..23

2. Технологическая часть…………………………………………………………26

2.1 Местоположение………………………………………………………………26

2.2 Климат………………………………………………………………………….26

2.3 Техническая характеристика  исходного сырья……………………………...27

2.4 Описание технологической схемы…………………………………………...28

2.5 Основное оборудование технологического  процесса………………………29

2.5.1 Решетки, песколовки и песковые бункера………………………………...29

2.5.1.1 Назначение решеток,  песколовок и песковых бункеров……………….29

2.5.1.2 Оценка и контроль  работы решеток и песколовок……………………..30

2.5.1.3 Возможные нарушения  и способы их устранения……………………...30

2.5.2 Первичные отстойники……………………………………………………..31

2.5.2.1 Назначение первичных  отстойников…………………………………….32

2.5.2.2 Возможные нарушения  и способы их устранения……………………...32

2.5.3 Аэротенки…………………………………………………………………....33

2.5.3.1 Назначение аэротенков…………………………………………………...33

2.5.3.2 Оценка и контроль работы  аэротенков…………………………………..33

 

 

 

2.5.3.3 Возможные нарушения и способы  их устранения……………………....34

2.5.4 Вторичные отстойники……………………………………………………...34

2.5.4.1 Назначение вторичных отстойников……………………………………..35

2.5.4.2 Оценка и контроль работы вторичных отстойников……………………35

2.5.4.3 Возможные нарушения и способы  их устранения………………………35

2.5.5 Аэробные стабилизаторы…………………………………………………...36

2.5.5.1 Назначение аэробных стабилизаторов…………………………………...36

2.5.5.2 Оценка и контроль работы аэробных стабилизаторов………………….37

2.5.6 Иловые площадки…………………………………………………………...37

2.5.6.1 Назначение иловых площадок……………………………………………37

2.5.7 Хлораторная…………………………………………………………………38

2.5.7.1 Назначение хлораторной…………………………………………………38

2.5.7.2 Оценка и контроль работы хлораторной………………………………..38

3 Основное оборудование: горизонтальная  песколовка с круговым движением  воды………………………………………………………………………………..39

3.1 Устройство, назначение и характеристика  песколовки…………………….39


3.2 Характер и причины  нарушений в работе песколовки, мероприятия по их устранению………………………………………………………………………...41

4. Материальный баланс………………………………………………………….43

4.1 Материальный баланс узла  песколовок……………………………………..43

4.2 Материальный баланс  песковых площадок…………………………………45

4.3 Материальный баланс усреднителя………………………………………….45

4.4 Материальный баланс  первичных отстойников………………………….....45

4.5 Материальный баланс  узла биологической очистки………………………..47

4.6 Материальный баланс  узла вторичных отстойников……………………….49

4.7 Материальный баланс узла иловых площадок……………………………...50

4.8 Материальный баланс  узла хлорирования…………………………………..51

 

 

 

5. Расчет основного оборудования……………………………………………….53

5.1 Расчет тангенциальной  песколовки……………………………………...…..53

5.2 Расчет вертикального отстойника……………………………………………54

5.3 Расчет усреднителя……………………………………………………………57

5.4 Расчет аэротенка………………………………………………………………61

5.5 Расчет радиального вторичного  отстойника………………………………...63

5.6 Расчет аэробного стабилизатора……………………………………………...65

6. Расчет вспомогательного  оборудования……………………………………....68

6.1 Расчет воздуходувки…………………………………………………………..68

6.2 Расчет фильтросных пластин…………………………………………………70

6.3 Расчет насоса…………………………………………………………………..71

6.4 Расчет насоса для перекачки  ила в аэротенк………………………………...73

7. Охрана труда…………………………………………………………………….76

7.1 Производственная санитария…………………………………………………76

7.2 Техника безопасности…………………………………………………………79

7.3 Пожарная безопасность……………………………………………………….80

8 Критический анализ существующей  технологии……………………………..81

Заключение………………………………………………………………………...82

Список литературы………………………………………………………………..83

Приложение………………………………………………………………………..85

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Вода играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизни человека. В промышленности воду используют как сырье, источник энергии, в качестве хладоагента, растворителя, экстрагента, для транспортировки сырья, материалов и др.

Вследствие антропогенного воздействия  природная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению ее качества. Следует выделить некоторые тенденции в изменении качества природных вод под влиянием хозяйственной деятельности людей:

- снижение рН пресных вод  в результате их загрязнения  кислотами при стоках из атмосферы, увеличение содержания в них сульфатов, нитратов, хлоридов и фосфатов;

- увеличение содержания ионов  кальция, магния, кремния, железа  в подземных и речных водах  вследствие вымывания и растворения  подкисленными дождевыми водами  карбонатных и других горных  пород;

- повышение содержания в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также анионов кислот;


 

- увеличение содержания в водах  органических биологически стойких  соединений (СПАВ, пестицидов, продуктов  их распада и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ);

- снижение содержания кислорода  в природных водах в результате  повышения его расхода на окислительные  процессы и, как следствие,  эвтрофикация водоемов;

- потенциальная опасность загрязнения  природных вод радиоактивными изотопами химических элементов;

- снижение прозрачности воды  в водоемах (в загрязненных водоемах  размножаются вирусы и бактерии  – возбудители инфекционных заболеваний).

Поэтому сточные воды, образующиеся на производстве, необходимо очищать  перед сбросом их  в природные водоемы.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ  СВЕДЕНИЙ

 

 

    1. Состав и свойства сточных вод

 

По физическому состоянию загрязнения  сточных вод делятся на:

а) нерастворимые примеси, находящиеся  в воде в виде крупной взвеси (частицы диаметром более десятых долей миллиметра) в виде суспензии, эмульсии и пены (частицы диаметром от десятых молей миллиметра до 0,1 мк);

б) растворенные, находящиеся в  воде в виде молекулярно-дисперсных частиц диаметром менее 0,001 мк, которые  уже не образуют отдельной фазы, и система становится однофазной – истинным раствором.

По своей природе загрязнения  делятся на минеральные, органические, бактериальные  и биологические.

К минеральным загрязнениям относятся  песок, глинистые частицы, частицы  руды, шлака, растворы минеральных солей, кислот и щелочей, минеральные масла и многие другие вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся: остатки  растений, плодов, овощей, бумаги, масла  и др. Основным химическим элементом этого рода загрязнений является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных, клеевые вещества и др. Они характеризуются довольно значительным содержанием азота.

Бактериальные и биологические  загрязнения представляют собой  различные микроорганизмы: дрожжевые  и плесневые грибы, мелкие водоросли  и бактерии, в том числе болезнетворные – возбудители брюшного

 


тифа, дизентерии и др. Этот вид загрязнений свойственен  в основном бытовым водам и некоторым видам производственных сточных вод (сточным водам кожевенных заводов, биофабрик, шерстомоек и т.п.). По своему химическому составу они относятся к органическим загрязнениям, но выделяются в отдельную группу ввиду особого взаимодействия с другими видами загрязнений.

Загрязнения производственных сточных  вод, представляющие собой остатки  обрабатываемого сырья и реагентов, участвующих в технологическом    процессе, чрезвычайно разнообразны; дать какую-либо типовую характеристику этих вод не представляется возможным, поэтому в каждом отдельном случае необходимо изучение их состава и свойств.

При рассмотрении вопроса о составе  сточных вод одним из важных понятий  является концентрация загрязнений, т.е. количество загрязнений, приходящихся на единицу объема воды и исчисляемое обычно в мг/л или г/м3.

Обычно максимальные концентрации загрязнений бывают в утренние и  вечерние часы, а минимальные –  ночью. В зимний период концентрация загрязнений выше, чем летом, так как водоотведение на одного жителя зимой уменьшается. По сезонам года значительно изменяется и температура сточных вод.

 

    1. Классификация сточных вод

 

Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу  могут быть разделены на три вида:

  1. производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добыче полезных ископаемых (угля, нефти, руд и т.п.);


  1. бытовые – от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории промышленных предприятий;
  2. атмосферные – дождевые и от таяния снега.

Производственные сточные воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно  чистые).

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на три группы:

  1. загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству минеральных удобрений, кислот, строительных изделий и материалов и др.);
  2. загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической, микробиологической промышленности; заводы по производству пластмасс, каучука и др.);
  3. загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству консервов, сахара, продуктов органического синтеза, бумаги, витаминов и др.).

По содержанию загрязняющих веществ  производственные сточные воды (слабоконцентрированные и высококонцентрированные) разделяются  на четыре группы: 1-500, 500-5000, 5000-30000, более 30000 мг/л.

Производственные сточные воды могут различаться по физическим свойствам загрязняющих и органических продуктов (например, по температуре кипения): менее 120˚С, 120-250˚С и выше 250˚С.


По степени агрессивности эти  воды разделяют на слабоагрессивные (слабокислые с рН=6-6,5 и слабощелочные с рН=8-9), сильноагрессивные (сильнокислые с рН<6 и сильнощелочные с рН>9) и неагрессивные (с рН=6,5-8).

Незагрязненные производственные сточные воды поступают от холодильных, компрессорных, теплообменных аппаратов. Кроме того, они образуются при охлаждении основного производственного оборудования и продуктов производства.

На различных предприятиях, даже при одинаковых технологических  процессах, состав производственных сточных  вод, режим водоотведения и удельный расход на единицу выпускаемой продукции весьма разнообразны.

Большое значение в формировании состава  производственных сточных вод имеет  вид перерабатываемого сырья.

Для разработки рациональной схемы  водоотведения и оценки возможности  повторного использования производственных сточных вод изучается их состав и режим водоотведения. При этом анализируются физико-химические показатели сточных вод и режим поступления в канализационную сеть не только общего стока промышленного предприятия, но и сточных вод от отдельных цехов, а при необходимости от отдельных аппаратов.

Для разработки рациональной схемы  водоотведения и оценки возможности  повторного использования производственных сточных вод изучается их состав и режим водоотведения. При этом анализируются физико-химические показатели сточных вод и режим поступления в канализационную сеть не только общего стока промышленного предприятия, но и сточных вод от отдельных цехов, а при необходимости от отдельных аппаратов.


В анализируемых сточных водах  должны определяться: содержание компонентов, специфичных для данного вида производства (фенолов, нефтепродуктов, поверхностно-активных, ядовитых, радиоактивных, взрывоопасных веществ), общее количество органических веществ, выражаемое величинами  БПК полн и ХПК; активная реакция; интенсивность окраски; степень минерализации. Необходимо установить такие параметры, как кинетика оседания и всплывания механических примесей и их объем, коагулируемость стока и др. Эти данные позволяют наиболее целесообразный и экономически обоснованный метод очистки сточных вод для определенного предприятия.

Физико-химические показатели производственных сточных вод отдельных предприятий  свидетельствуют о широком диапазоне  колебаний состава этих вод, что  вызывает необходимость тщательного  обоснования выбора оптимального метода очистки для каждого вида производственных сточных вод.

Значительное влияние на состав и количество производственных сточных  вод имеет система водообеспечения: чем больше используются воды оборотного цикла на технологические нужды  в тех же или в других операциях данного или соседнего предприятия, тем меньше абсолютное количество сточных вод и тем большее количество загрязнений в них содержится.

Количество производственных сточных  вод определяется в зависимости  от производительности предприятия  по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.

Нормой водопотребления считается  целесообразное количество воды, необходимое  для производственного процесса, установленное на основании передового опыта или научно обоснованного расчета. Нормой водоотведения является установленное среднее количество сточных вод, отводимых от производства в водоем, при целесообразной норме водопотребления.

В укрупненную норму водопотребления  входят все расходы воды на предприятии, как производственные, так и хозяйственно-питьевые, на души и т.п. Норма водоотведения включает количество выпускаемых в водоем сточных вод – очищенных производственных и бытовых, производственных, не требующих очистки, фильтрационных из прудов-осветлителей, хвостохранилищ и шламонакопителей.

Укрупненные нормы водопотребления  и водоотведения выражаются в  м3 воды на единицу готовой продукции или используемого сырья.


Укрупненные нормы  расхода производственных сточных  вод следует применять при  проектировании вновь строящихся и реконструируемых систем канализации промышленных предприятий. Эти же нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии [7].

 

    1. Методы очистки сточных вод

 

Методы, применяемые для очистки  сточных вод, могут быть разделены на пять групп:

  1. механические;
  2. химические;
  3. физико-химические;
  4. биохимические;
  5. термические.

Развитие техники очистки сточных  вод должно идти в направлении  интенсификации приемов биологической  очистки, создания высокоэффективных  методов физико-химической очистки, разработки технологических процессов, сочетающих принципы биологической и физико-химической очистки с одновременным изысканием путей повторного использования очищенных городских сточных вод в различных отраслях народного хозяйства и, в первую очередь, в промышленности.

Повышение требований к степени  полной биологической очистки определило развитие так называемой доочистки  сточных вод.

Образующийся при очистке сточных  вод осадок подвергается обработке  с целью утилизации в качестве органо-минерального удобрения.

Для ликвидации бактериального загрязнения  сточных вод применяют их обеззараживание.

 

      1. Механические методы очистки сточных вод


Одним из основных видов загрязнений производственных сточных вод являются нерастворимые (легкие и тяжелые) минеральные и органические примеси, концентрация которых колеблется в широких пределах. Усреднение концентрации и регулирование расхода сточных вод, а также выделение нерастворимых примесей из воды в очистных сооружениях составляют задачу механической очистки.

Для механической очистки применяются  процеживание, отстаивание и фильтрование. При применении этих методов очистки  нет необходимости в добавлении реагентов лишь в особых случаях  для повышения эффекта отстаивания  и высокоскоростного фильтрования требуется тот или иной реагент (коагулянт и флокулянт).

Для задержания крупных загрязнений  и частично взвешенных веществ применяют  процеживание воды через различного рода решетки и сита. Для выделения  из сточной воды взвешенных веществ, частицы которых имеют большую  или меньшую плотность, чем плотность воды, применяют отстаивание. При этом тяжелые частицы осаждаются на дно под действием силы тяжести, а легкие всплывают на поверхность.

Взвешенные частицы минерального происхождения, главным образом  песка, выделяют из сточной воды путем осаждения в сооружениях, называемых песколовками.

Основную массу более мелкой взвеси, преимущественно органического  характера, выделяют из сточных вод  в отстойниках.

Вещества, более легкие, чем вода, - жиры, масла, нефть, смолы и другие всплывающие на поверхность вещества – выделяются в сооружениях, называемых жироловушками, маслоуловителями, нефтеловушками и смолоуловителями; эти сооружения применяются для очистки производственных сточных вод.

Отдельные жироловушки для выделения  жиров из бытовых сточных вод в настоящее время не применяют, так как эту задачу выполняют отстойники, оборудованные специальными устройствами.


Наконец, для  освобождения сточных вод от частиц очень мелкой суспензии, находящейся  во взвешенном состоянии, применяют  фильтрование сточных вод путем пропуска их через ткань (сетку) или слой зернистого материала, на поверхности и в толще которого задерживается выделяемая из сточных вод взвесь. Фильтрование находит применение при механической очистке главным образом производственных сточных вод.

Механическую очистку как самостоятельный  метод применяют в тех случаях, когда достигаемое при ее применении освобождение сточных вод от загрязнений  позволяет (по местным условиям и  в соответствии с санитарными  правилами) использовать осветленную воду для тех или иных производственных целей или спускать эти воды в водоем. Во всех других случаях механическая очистка служит предварительной стадией перед биологической очисткой.

Как показали данные эксплуатации отстойников  на ряде очистных станций, в осадок выпадает не более 80 % осаждающихся веществ, находящихся в сточных водах. Более высокий эффект может быть получен путем применения различных средств интенсификации процесса осветления. К числу их относятся биокоагуляция, осветление со взвешенным фильтром и преаэрация с избыточным активным илом или без него.

 

1.3.2 Химические методы очистки сточных вод

 

К химическим методам очистки сточных  вод относятся: нейтрализация, окисление  и восстановление. Все эти методы связаны с расходом различных  реагентов, поэтому дорогие. Их применяют для удаления растворенных веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточной воды. Сточные воды, содержащие минеральные кислоты и щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5-8,5.


Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому ее применяют только в тех случаях, когда вещества, загрязняющие сточную воду, нецелесообразно или нельзя извлечь другими способами. Например, очистка от цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.

Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжижженый хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, бихромат калия и др. Методы восстановительной очистки сточной воды применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используют для удаления из сточной воды соединений ртути, хрома, мышьяка.

 

      1. Физико-химические методы очистки сточных вод

 

Данные методы заключаются  в  том, что  в очищаемую воду вводят какое-либо вещество – реагент. Вступая  в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, реагент способствует более полному выделению нерастворенных веществ и тем самым способствует уменьшению их концентрации в сточной воде; переводит растворимые соединения в нерастворимые, но безвредные; изменяет реакцию сточных вод, в частности нейтрализуют их; обесцвечивает окрашенную воду и тд.

К физико-химическим методам очистки  относится электролитический метод. Сущность его заключается в том, что через сточную воду пропускают электрический ток. Образующиеся при  этом ионы электролитов, находящихся  в растворе и самой воде, направляются соответственно к аноду и катоду и, разряжаясь там, образуют новые соединения как между собой, так и в некоторых случаях с материалом электрода. Эти новые соединения (например, гидрат окиси железа), действуя в дальнейшем как реагент, вступают в реакции и тем самым способствуют очистке воды.


Для выделения из сточной воды взвешенных веществ с удельным весом, близким  к единице, находит применение флотация – способ, основанный на способности  дисперсных частиц всплывать вместе с мельчайшими пузырьками воздуха. Этот способ применяют обычно для обработки производственных сточных вод отдельных отраслей промышленности (бумажной, нефтяной и др.).

Физико-химические методы очистки  применяют преимущественно для  производственных сточных вод. При этом в зависимости от местных условий тот или иной метод может явиться окончательной стадией (если достигаемая степень очистки достаточна для возможности выпуска сточных вод в водоем) или предварительной стадией (например, при удалении ядовитых соединений или каких-либо других веществ, препятствующих нормальной работе канализационных сооружений).

В очистке сточных вод для  ускорения процесса осаждения тонкодисперсных  примесей и эмульгированных веществ  применяют коагуляцию. Коагуляция –  это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц размером 1-100мкм.

Адсорбционные методы очистки широко применяются для глубокой очистки  сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика, и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно,

Если вещество хорошо адсорбируется  при небольшом удельном расходе  адсорбента. Адсорбцию используют для  обезвреживания сточной воды от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических  нитросоединений, красителей и др. Достоинством метода является высокая эффективность, возможность очистки сточной воды, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ.

Ионный обмен применяют для  извлечения из сточной воды металлов меди, хрома, никеля, свинца, кадмия, цианистых  соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды.


Жидкостную экстракцию применяют для очистки сточной  воды, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Целесообразность использования экстракции для очистки сточной воды определяется концентрацией органических примесей в них. Экстракция может быть экономически выгодным процессом, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует все затраты на его проведение. Для каждого вещества существует концентрационный предел рентабельности извлечения его из сточной воды. В общем случае для большинства веществ можно считать, что при концентрации выше 3-4 г/л их рациональнее извлекать экстракцией, чем адсорбцией. При концентрации меньше 1 г/л экстракцию следует применять только в особых случаях.

Обратный осмос и ультрафильтрация – это процесс фильтрования растворов  через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающее осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества. Обратный осмос широко используется для обессоливания воды в системах водоподготовки ТЭЦ и предприятий различных отраслей промышленности (полупроводников, медикаментов и др.). Достоинствами метода является: отсутствие фазовых переходов, что позволяет вести процесс при небольшом расходе энергии; возможность проведения процесса при комнатных температурах без применения или с небольшими добавками химических реагентов; простота конструкции аппаратуры. К недостаткам метода можно отнести: возникновение явления концентрационной поляризации, которое заключается в росте концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны (что приводит к уменьшению производительности установки, степени разделения компонентов и срока службы мембран); проведение процесса при повышенных давлениях, что вызывает необходимость специальных уплотнений аппаратуры.

Очистка сточных вод после цеха гальваники