АСУТП очистки сточных вод текстильной промышленности

Реферат на тему: АСУТП очистки  сточных вод текстильной промышленности

Содержание

Стр.

Нормативные ссылки

Определения, обозначения  и сокращения

Введение

1 Аналитический обзор

1.1 Краткая характеристика  объекта управления

1.2 Системно-технический  синтез системы управления

1.2.1 Параметры защиты, сигнализации, блокировки

Нормативные ссылки

В настоящем реферате использованы ссылки на следующие нормативные документы.

Таблица 0.1

Использованные нормативные  ссылки

Определения, обозначения  и сокращения

В реферате использованы следующие обозначения и сокращения.

Таблица 0.2

Использованные в реферате обозначения и сокращения

Введение

Известно, что текстильное  производство потребляет большое количество воды — на производство 1 кг ткани затрачивается 100-200 кг воды. Сточные воды текстильных производств в качестве основных загрязнителей, содержат красители, соединения тяжелых металлов, поверхностно-активные вещества, вредные органические соединения и др.

Проблема очистки сточных  вод в текстильной промышленности стоит достаточно остро. Значительное число предприятий отрасли или  совсем не имеет очистных сооружений, или имеющиеся системы не обеспечивают очистку СВ до уровня существующих требований. В сложившейся ситуации наиболее целесообразным считают организацию системы оборотного водопользования и систему локальной очистки с выделением из общего числа стоков наиболее вредных по составу, например, содержащих тяжелые металлы (ТМ).

В текстильной промышленности наиболее загрязненными в токсикологическом отношении являются сточные воды красильно-отделочного производства. Многие красители содержат в своем составе металлы, а в технологии крашения или отделки используются металлсодержащие химические реактивы. В результате в сточных водах обнаруживаются тяжелые металлы, например, хром, медь, железо, в количествах, намного превышающих допустимые нормы.

Таким образом, существующие в настоящее время на текстильных  предприятиях системы очистки сточных вод от тяжелых металлов не позволяют достичь значений предельно допустимых концентраций, а предлагаемые методы глубокой очистки требуют больших материальных затрат, соизмеримых со стоимостью самого производства. Поэтому задача создания доступного и эффективного способа удаления ТМ из СВ текстильных предприятий является актуальной.

Создание локальной системы  очистки технологических сточных  вод на промышленных предприятиях непосредственно  в месте образования загрязненных стоков является в настоящее время наиболее прогрессивной технологической инициативой, получившей название "cleaner production".   Предлагаемый путь решения задачи - разработка технологии и оборудования для локальной очистки производственных стоков от цехов текстильного производства, предусматривает создание для этих целей новой технологии и нового оборудования.

Сегодня в текстильной  промышленности эффективно используют передвижные системы очистки сточных вод с применением реагентной и ультрафильтрационных методов.

1 Аналитический обзор

1.1 Краткая характеристика  объекта управления

Последние несколько лет  проблема создания водооборота на предприятиях стоит особенно остро. Повышение цен на воду и водоотведение заставляет предприятия лихорадочно искать выходы для обеспечения рентабельности производств. При этом в различных технологических циклах требования к качеству оборотной воды разные.

Сегодня активно ведутся  работы по созданию систем локальной  очистки сточных вод текстильного производства. В основе этой системы  лежит блочный принцип размещения технологического оборудования, элементы которого конструктивно связаны друг с другом тепло- и массообменными потоками. Компактность оборудования и простота технологии позволяет использовать предложенное техническое решение непосредственно в месте образования технологических сточных вод, например, в красковарко-печатном цехе текстильных предприятий. Технологические сточные воды, очищенные от загрязнений, можно будет использовать повторно в технологических операциях, например, на стадии промывки тканей, что позволит частично или полностью решить проблему оборотного водоснабжения на текстильных предприятиях.   Создание локальной системы очистки технологических сточных вод на промышленных предприятиях непосредственно в месте образования загрязненных стоков является в настоящее время наиболее прогрессивной технологической инициативой, получившей название "cleaner production". Предлагаемый путь решения задачи - разработка технологии и оборудования для локальной очистки производственных стоков от цехов текстильного производства, предусматривает создание для этих целей новой технологии и нового оборудования.

Перспективным направлением применения мембранного процесса нанофильтрации является очистка от красителей сточных вод текстильной промышленности. Текстильное производство характеризуется значительными объемами сточных вод. Несмотря на применение современных технологий водосбережения, объем производственных сточных вод может достигать 1000 м³/сутки. Сточные воды поступают с различных технологических операций и имеют сложных составным. Основными загрязняющими веществами являются органические красители. Нанофильтрацию можно использовать для очистки возврата на повторное использование горячих сточных вод поступающих с операций окрашивания текстиля и его последующей промывки.

Состав и концентрация сточной воды текстильного производства зависит от типа ткани, типа красителей и применяемых процессов окрашивания волокна. Все эти параметры неоднократно изменяются в течение рабочей смены. Кроме того, в процессах обработки текстиля используется множество химических добавок к растворам красителей, например, пероксиды, производится изменение pH в диапазоне 4 – 12 и температуры от 50 до 90ºС. В данных условия могут быть использованы только керамические мембраны.

Новые керамические нанофильтрационные мембраны с активным мембранным слоем на основе TiO₂ имеют средний размер пор 0,9 нм и обеспечивают удаление молекул массой более 450 D (Дальтон).

Промышленные испытания  по очистке сточных вод текстильного производства от красителей проходили на установке нанофильтрации (площадью поверхности 5,1 м²).

Рисунок 1.1 Структурная схема  технологии очистки СВ

Ниже в таблице 1.1 представлены показатели эффективности очистки  СВ с применением методов нанофильтрации.

Таблица 1.1

Показатели эффективности  очистки воды от красителей (спектрофото-метрический анализ в видимой области света)

На рисунке 1.2 показана экспериментальная  установка предназначенная для  очистки СВ красильных, и моечно-стирочных цехов текстильной промышленности.

Рисунок 1.2 Экспериментальные  установки для очистки СВ красильных

и моечно-стирочных цехов  с применением нанофильтрационных методов

В технологическую линию  очистки СВ также входят физико-химические методы, а именно коагуляция. Данный технологический процесс проводят в электрофлотационном аппарате, см. рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 Установка для  коагуляции в электрофлотационном аппарате

Мембранный флотатор предназначен для очистки сточных вод от взвешенных веществ, ПАВ и нефтепродуктов методом флотации с последующим сбросом очищенной воды в систему канализации или возвратом на повторное использование для технологических нужд предприятия.

В результате пропускания  воздуха под давлением через  пористые материалы (керамические мембраны), происходит насыщение воды микропузырьками воздуха, которые транспортируют загрязнения на поверхность воды. Присутствие ПАВ в растворе обеспечивает получение пузырьков воздуха малого диаметра 100-150 мкм и отсутствие их коалесценции. Образующийся пенный слой (флотоконцентрат) периодически удаляется автоматическим пеносборным устройством с поверхности жидкости в сборник-фильтр.

Технические характеристики представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Промышленная стирка.

Промышленная стирка отличается от бытовой по нескольким параметрам. Загрузка гораздо больше, а цикл стирки значительно меньше, и он более сложный. Как правило, цикл стирки содержит пять моющих этапов и последующее отбеливание. Затем идет до четырех полосканий с последующей промывкой, включающей мягкую кислоту для удаления щелочности и остатков отбеливателя. Кроме этого, промывка удаляет кальций карбонат, накапливающийся из-за жесткости воды, который может приводить к выцветанию ткани и оставлять мелкий порошок. ПАВ, используемые в процессе моющих этапов, либо анионные (например, линейный алкилбензосульфонат), либо неионогенные (этоксилаты спиртов или фенолов). Мыла по-прежнему используются в промышленной стирке, но существенно меньше.

Обычно температура стирки около 80 °С, что ограничивает выбор неионогенных мягчителей из-за появления точек помутнения. Ведется разработка новых процессов стирки, позволяющих снизить температуру, расширяя таким образом использование неионогенных поверхностно-активных веществ ПАВ. Долгое время высокие температуры и щелочная среда рассматривались как обязательный атрибут стирки в основном из-за широкого использования хлопка и мыла. С лучшими ПАВ, которые обладают усиленным действием и при пониженных температурах, подход к теоретическим и практическим вопросам стирки изменился.

Серьезной проблемой промышленной стирки является устойчивость к отбеливателям. Хлор здесь, как правило, применяется  в более значительных концентрациях  и при более высоких температурах, чем в бытовых условиях, и ПАВ  должны их выдерживать. Пероксидные отбеливатели используются в сочетании с натрий силикатом, выступающим в качестве стабилизатора. Такой состав не влияет на действие ПАВ - силикат лишь способствует размельчению порошка при стирке.

Для дополнительной обработки  после отбеливания и промывки в качестве мягчителей используются четвертичные аммониевые соединения. Данные катионные ПАВ сильно обесцвечиваются при окислении, поэтому их нельзя добавлять на первых этапах стирки. Мягчители здесь весьма схожи с веществами, используемыми для разрыхления древесной массы и для мягчения бытовых тканей (например, алкилзамещенные четвертичные соединения и имидазолины). Хлорид диметилдистеариламмония является соединением, обладающим как смягчающими, так и бактерицидными свойствами, что может быть полезно для тканей, применяемых в лечебных учреждениях. Катионные поверхностно-активные вещества и здесь действуют как антистатики, что используется при сушке, глажении и для снижения изнашиваемости одежды.

Все более широкое применение при стирке находят ферменты. Пятна  крови и масла часто присутствуют на больничных тканях и спецодежде. Для их удаления применяют липазы и протеазы. Использование ферментов  предполагает строгий контроль над условиями, включая рН, температуру и ионную силу раствора - это предотвращает их дезактивацию. Подобные ограничения способствуют использованию более мягких реагентов (например, неионогенных ПАВ и пероксидных отбеливателей).

Моющие средства для энергосберегающих  стиральных машин.

Министерство энергетики США ввело новые стандарты  на потребление электроэнергии и  воды, что привело к разработке новых типов стиральных машин. В  числе новинок: изменение соотношения  ткань/моющий раствор, увеличение концентраций поверхностно-активных веществ ПАВ  в моющем растворе и снижение средней  температуры стирки. Для успешного  действия в таких условиях ПАВ  должны отвечать ряду строгих требований. Наиболее важные факторы, которые нужно  учитывать при выборе ПАВ для  подобных порошковых составов, следующие:

• Способность пенообразования - Детергенты, используемые для стирки в стиральных машинах, должны быть низкопенящимися. Эту проблему можно решить с помощью ПАВ с низким пенообразованием, например, этоксилатов с узким спектром распределения, которые, как известно, формируют менее устойчивую пену, чем эквивалентные обычные этоксилаты или другие типичные представители анионных ПАВ. Также можно использовать системы пеногасителей, таких как мыла или минеральные и силиконовые масла.
• Способность ПАВ к отмывке - Использование меньших количеств воды при более низких температурах требует от порошков быстрого растворения. Для получения детергентов с хорошими характеристиками растворения могут быть использованы смеси неионогенных ПАВ с ионогенными. Более того, так как объем промывных вод снижается, необходимо использовать ПАВ с низким сродством к тканям.

Детергентностъ и биоразлагаемость - Снижение затрат термо- и механической энергий несомненно сказывается на эффективности ПАВ, а значит свойство детергентности становится одним из определяющих. Меньшее количество воды во время стирки и полоскания вызывает проблему повторного оседания частиц загрязнения, поэтому предпочтительны ПАВ с хорошими соответствующими характеристиками, которые предотвращают этот процесс.

1.2 Системно-технический  синтез системы управления

В процессе сбора и смешения стоков в емкости Е1 необходимо контролировать следующие параметры: подача стоков; расход СВ; уровень СВ в емкости; температура СВ в емкости; включение или выключение привода смесителя. На рисунке 1.5 показана схема автоматизации.

Рисунок 1.5

Стоки смешиваются с реагентов  в трубопроводе. Этот процесс очень  важен, если количество реагента подоваемое в трубу для смешивание чрезмерно веоико, то происходит перерасход коагулянта. Если количество реагента не достаточно, то процесс коагуляции будет не эффективен и качество очистки СВ резко снизится. Поэтому необходимо процесс смешения реагента сточной водой необходимо автоматизировать, на рисунке 1.6 показана схема автоматизации данного процесса. На этом участке контролируются и регулируются следующие параметры: уровень раствора реагента в дозаторе; подача СВ и реагента; включение и выключение насосов; расход СВ и реагента.

Рисунок 1.6

Смесь реагента и СВ поступает в флотационную машину где происходит очистка стока от грубодисперсных примесей. Эффективность удаление примесей во многом зависит от скорости образования глобул и удаление глобул из аппарата. Удаление глобул из аппарата происходит за счет флотации пузырьков воздуха. Воздух подается снизу с помощью специального коллектора. Эффективное удаление примесей во флотаторе во многом зависит от количества подаваемого воздуха и распределение воздуха внутри аппарата. Если количество подаваемого воздуха не достаточно, то снизится степень очистки. Если количество подаваемого воздуха чрезмерно велико, то происходит разрушение глобул на более мелкие частицы и таким образом степень очистки также снижается. В этом аппарате контролируются и регулируются следующие параметры процесса: расход воздуха; температура СВ; подача СВ в аппарат; включение выключение компрессора. На рисунке 1.7 представлена схема автоматизации процесса флотации.

Рисунок 1.7

Очищенные стоки от грубодисперсных  примесей под высоким давлением поступают в начале в мембранный фильтр, затем в нанофильтр. При прохождение СВ через эти фильтры вода практический полностью очищается от мелкодисперсных и растворенных примесей к которым относятся: ПАВ, красители; тяжелые металлы; соли; органические примеси. Эффективность протекание процесса ультра и нано фильтрации зависит от давления создаваемое на поверхности контактируемой жидкости с мембранным фильтром. Если это давление не достаточное, то прохождение мембраны через фильтр будет не достаточным. Если давление чрезмерно велико, это может привести выходу из строя самой мембраны. Мембранные фильтры, как правило, засоряются примесями и периодический требуется их очистка или замена. Засорение фильтра можно определит по давлению после фильтра. Контроль и управление технологическими процессами ультра и нано фильтрации следующие: давление до и после фильтрации; уровень в приемных баках; подача СВ в фильтры; включение и выключение насосов высокого давления. Схема автоматизации рассмотренного выше процесса представлена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8

После нанофильтрации очищенная вода поступает в приемный резервуар. Часть воды поступает обратно на предприятие в цеха покраски и стирки для производственных нужд. В приемном резервуаре контролируется уровень воды, температура и расход. В определенный период берутся пробы воды из приемного резервуара и лабораторными методами определяется характеристики очищенной воды и степень очистки и по этим показателям оценивается эффективность работы технологической схемы.

1.2.1 Параметры защиты, сигнализации, блокировки

Технологическое оборудование состоит из насосов перекачки, насосов  высокого давления и перемешивающих устройств. Необходимо контролировать их работу своевременно включать и выключать. От непредвиденных или аварийных ситуациях предусмотрена система защиты и блокировки работы перечисленных выше технологического оборудования. Ниже на рисунка 1.9 и 1.10 показаны мнемосхемы технологического процесса водоочистки.

Рисунок 1.9

Рисунок 1.10

В динамическом режиме работы мнемосхемы изменяются цвета трубопроводов, и технологического оборудования. Если трубопровод окрасится, синим цветом, то это говорит, что по трубопроводу проходит жидкость. Если какое либо оборудование окрасится красным цветом, то происходит сигнализация и система автоматизации выдает информацию в виде таблицы какие параметры работы технологического процесса или оборудования нарушены. Если система автоматизации не в состоянии самостоятельно устранить нарушение работы процесса, то срабатывает система блокировки и оператор должен самостоятельно устранить возникшие ситуации.

Система сигнализации, блокировки и защиты состоит из информационного обеспечения (специализированного программного обеспечения), программируемого контроллера, промышленного контроллера, электронных принципиальных схем защиты и блокировки. В комплексе перечисленные средства автоматизации обеспечивают работу сигнализации, блокировки и защиты.