Реферат: Проект очистки масло-шламовых сточных вод завода Топливная аппаратура электрохимическим методом
Реферат: Проект очистки масло-шламовых сточных вод завода Топливная аппаратура электрохимическим методом
Министерство общего и
профессионального образования РФ
Ярославский
государственный технический университет
Кафедра охраны труда
и природы
Курсовой проект защищён
с оценкой______________
Руководитель
к.т.н., доцент
__________И.В. Савицкая
Расчётно-пояснительная
записка
к курсовому проекту
по дисциплине
«Промышленная
экология»
Тема: Проект очистки
масло-шламовых сточных вод завода «Топливная аппаратура» электрохимическим
методом
ОТП 09.26.32.07.023
КП
Нормоконтролёр
К.
т . н., доцент
______________И.В.
Савицкая
“___”____________2001
г.
|
Проект
выполнил
Студент
гр. ХТОС-52
________________
Д.Б. Булгаков
“___”____________2001
г.
|
2001
РЕФЕРАТ
44 с., 5 рис., 8 табл., 11 источников
МАСЛО-ШЛАМОВЫЕ СТОКИ,
ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР, ОЧИСТКА, УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ.
Объектом исследования является установка по очистке
масло-шламовых сточных вод механо-сборочного корпуса №4 (МСК-4), площадка «Е»
ЯЗТА методом электрокоагуляции.
В ходе работы проведён литературный обзор, в котором
рассматриваются различные методы очистки масло-шламовых сточных вод, составлена
технологическая схема процесса очистки, составлен материальный баланс процесса,
проведён расчёт электрокоагулятора с железными электродами и разработана его
конструкция, предложены способы утилизации шлама, который образуется в процессе
очистки масло-шламовых сточных вод.
Содержание
Введение_______________________________________________________ 5
1. Литературный обзор.__________________________________________ 7
1.1 Очистка стоков коагуляцией__________________________________ 7
1.2 Очистка воды озонированием________________________________ 8
1.3 Очистка воды адсорбцией на
углях____________________________ 8
1.4 Очистка воды с помощью
ионообменных смол и полимерных адсорбентов 10
1.5 Очистка воды
пенообразованием_____________________________ 11
1.6 Применение
электрохимических методов для очистки стоков______ 13
1.6.1 Электрокоагуляция_____________________________________ 13
1.6.2 Очистка с
использованием нерастворимых электродов_________ 18
1.7 Физические методы________________________________________ 19
2. Основная часть______________________________________________ 22
2.1 Характеристика
масло-шламовых стоков.______________________ 22
2.2 Состав сточной воды после
очистки__________________________ 23
2.3 Описание технологической
схемы.____________________________ 24
2.4 Характеристика
технологического оборудования_______________ 27
2.5 Утилизация осадков_______________________________________ 28
2.6 Материальный баланс______________________________________ 29
2.7 Расчёт электрокоагулятора с
Fe-электродами___________________ 31
2.8 План расположения
оборудования___________________________ 34
3. Охрана труда________________________________________________ 36
3.1 Общие требования
безопасности (санитарно-гигиеническая характеристика производства)_______________________________________________ 36
3.2 Взрыво - и пожароопасные
показатели веществ и материалов_____ 38
3.3 Требования безопасности во
время работы____________________ 38
3.4 Требования безопасности в
аварийных ситуациях_______________ 39
3.5 Требования безопасности по
окончании работы________________ 40
Заключение____________________________________________________ 41
Список использованных источников______________________________ 42
Приложение 1_________________________________________________ 43
Перечень графического материала________________________________ 44
Введение
Развитие машиностроения
ведёт к увеличению объёмов и видов стоков. Поэтому очистка промышленных сточных
вод предприятий становится одной из важнейших экологических проблем.
Защита водных бассейнов
от загрязнения промышленными сточными водами наиболее полно реализуется при
внедрении оборотных циклов водоснабжения, которое возможно только при полной
очистке сточных вод от токсичных ингредиентов.
Согласно проекту основными загрязнителями
масло-шламового стока являются отработанные моющие растворы, содержащие смытые
с деталей доводочные пасты, остатки СОЖ и минеральных масел, выносимых
поверхностью деталей, а так же пассивирующие растворы нитрита натрия.
Фактически в
масло-шламовый сток поступает значительно больше загрязнений ненормированного
состава:
-
загрязнения,
поступающие при чистке размывом ёмкостей подвального помещения станции
нейтрализации, содержащие минеральные масла, консистентные смазки в смеси с
механическими загрязнениями, окислами и гидроокислами железа;
-
Аварийные разливы
из емкостей подвального помещения станции нейтрализации;
-
Различные
загрязнения полов производственных помещений основного производства и станции
нейтрализации во время еженедельной влажной уборки помещений.
Загрязнения, поступающие при очистке емкостей
подвального помещения размывом струёй горячей воды способствуют резкому
загрязнению электродов прилипающими смазками. Объём стока повышается при этом
на 27-34% от общего суточного количества, происходит резкий разовый выброс
зашламляющих электроды веществ.
Неравномерность
поступления объёмов и различия составов масло-шламового стока обусловлены так
же технологией мойки деталей в основных цехах – неравномерностью сбрасывания
отработанных растворов в течение смены, рабочего дня, недели, месяца.
Значительные колебания
фактической величины масло-шламового стока зависят так же от совокупности
следующих причин: интенсивности работы промывных ванн, неравномерности
поступления деталей в производство, наличие протечек грунтовых вод в
канализационные колодцы масло-шламовой канализации.
1. Литературный обзор.
Характеристика
методов очистки масло-шламовых стоков.
В основном рассматривается
эффективность таких коагулянтов, как сернокислый алюминий, сернокислое железо.
Исследователи приводят различные данные по применимости данного метода и
эффекту очистки в случае различных концентраций ПАВ.
Для удаления из воды сульфонатов при
их начальном содержании 1—1000 мг/л и рН=6,5—8,5 концентрация коагулянта
должна быть равной концентрации ПАВ, причем для доочистки предлагается
использовать активированный уголь.
Разработан метод удаления ПАВ
анионных моющих средств, включающий обработку вод раствором, содержащим 0,5%
Са(ОН)2 и 0,6% FeCl3. При этом детергент в концентрации 3 г/л почти полностью
выпадает в виде хлопьев. На данной установке образуется значительное количество
осадка, который необходимо удалять на полигон захоронения.
Удаление ПАВ в малых концентрациях
требует значительных затрат. Так, при содержании анионных ПАВ 1— 20 мг/л для
достижения эффекта очистки 98,3% вводился коагулянт в концентрации 30—1000
мг/л, добавлением каустической соды значение рН поддерживалось в пределах 5—10,
после чего подмешивался сульфат натрия 200—5000 мг/л и после коагуляции 1—50
мг/л полиэлектролита. Путем пенной сепарации происходило разделение фаз, и
перешедшие в пену ПАВ выводились из системы.
Озонирование является одним из
перспективных методов очистки стоков от ПАВ. В результате его использования
образуются продукты, которые не являются токсичными и не воздействуют
отрицательно на естественные био- и гидрохимические процессы в открытых
водоемах, куда их сбрасывают. Считается целесообразным использовать
озонирование для удаления низких концентраций ПАВ (4,5 мг/л), хотя имеются
предложения по использованию этого метода и в случае значительно более высоких
концентраций (до 200 мг/л). Снижение содержания натриевых солей нефтяных
сульфокислот на 90% достигалось за 30 мин озонирования. Расход озона составил
5 мг на 1 мг ПАВ.
Для эффективного проведения
озонирования необходимо подбирать определенные условия: рН среды, время контакта,
концентрацию окисляемых ПАВ. Так, при озонировании стоков с концентрацией ПАВ
26 мг/л в щелочной среде (рН= =9—10) полное разложение достигалось уже в первые
3—5 мин, В слабокислой среде (рН=5,0) скорость озонирования в 5— 6 раз меньше.
При концентрации ПАВ 14 мг/л полное разложение происходит за 1—3 мин при
концентрации озоно-воздушной смеси в стоках 9,5—15,0 мг/л и рН>8,0.
В большинстве случаев адсорбционной
очистки сточных вод используется неизбирательный обратимый процесс физической
адсорбции, обусловленной силами межмолекулярного взаимодействия
Ван-дер-Ваальса, протекающий с высокой скоростью. Соединения адсорбируются в
недиссоциированном состоянии, физическая адсорбция осложнена физико-химическим
взаимодействием адсорбата (адсорбируемого вещества), адсорбтива (растворителя)
и адсорбента.
Адсорбенты, применяемые для очистки
воды, должны удовлетворять ряду требований: иметь большую сорбционную емкость;
обладать высокой механической прочностью; легко регенерироваться; иметь низкую
стоимость. Большая поверхность адсорбции свойственна веществам и материалам,
обладающим сильно развитой пористой структурой или находящимся в
тонкодисперсном состоянии.
В процессе очистки сточных вод от ПАВ
могут применяться следующие адсорбенты: активированные угли, ионообменные
смолы, неорганические осадки, различные сорта ископаемых углей, полимерные
сорбенты.
Активированные угли давно известны
как эффективные сорбенты органических веществ из водных растворов. Адсорбенты
имеют макро-, переходные и микропоры. Макропоры имеют средний радиус более 10-7
м и удельную поверхность 0,5—2,0 м2/г и не играют заметной роли в
сорбционной емкости, являясь транспортными каналами, по которым адсорбируемые
молекулы проникают вглубь частиц адсорбента. Переходные поры имеют эффективные
радиусы в интервале от (1,5—1,6)*10-9 до 10-7 м и
удельную поверхность 20—100 м2/г и в них адсорбируются вещества с
крупными молекулами. Средние радиусы микропор менее (1,5—1,6) •100-9 м и
удельная поверхность 200—850 м2/г.
По соотношению объемов различных пор
активированные угли делятся на следующие типы: первый структурный тип, содержащий
преимущественно тонкие микропоры (менее 2*10-9м); второй структурный
тип с размерами пор (2—З)*10-9 м; смешанный структурный тип,
содержащий в равной степени как микропоры, так и макропоры. Для адсорбции газов
предпочтительнее угли первого и второго типов, а для очистки сточных
вод—третьего типа. Такими углями являются угли марок КАД, БАУ, АР-3, АГ и ряд
других.
Если ПАВ не диссоциированы или слабо
диссоциированы, то они могут успешно извлекаться углями из сточных вод. Поскольку
поверхность углерода электронейтральна, адсорбция на углях определяется в
основном дисперсионными силами взаимодействия. ПАВ, находящиеся в сточных
водах в виде мицелл, сорбируются наиболее полно.
Из многих марок активных углей для
очистки сточных вод от ПАВ лучшим считается уголь КАД. Наиболее распространенным
методом регенерации углей является термический при температурах 250—400°С с
последующей активацией адсорбента при температурах 800—900°С в среде азота,
углекислого газа или паров воды.
В установках очистки сточных вод
адсорбцией на активированном угле применяется гранулированный уголь. Известны
попытки заменить его порошкообразным, так как последний в 3— 4 раза дешевле
гранулированного. Кроме того, у порошкообразного активированного угля более
быстрая кинетика адсорбции вследствие сокращения пути внутренней диффузии
молекул органических веществ и увеличения внешней поверхности. Регенерация
этого угля осуществляется в специальной печи во взвешенном слое при 650—870°С
в течение нескольких секунд при недостатке кислорода. Однако потери
порошкообразного угля при регенерации составляет 15%, что в 3 раза выше, чем
гранулированого. Стоимость регенерации порошкообразного угля примерно в 2 раза
больше, чем гранулированного. Помимо этого возникает много технологических
затруднений при работе с порошкообразным углем, и в настоящее время
предпочтительнее применять гранулированные активированные угли.
При разработке способов очистки воды
с помощью активированных углей следует учитывать, что эти адсорбенты целесообразно
применять на стадиях доочистки вод, содержащих небольшие концентрации ПАВ (не
более 100—200 мг/л).
Крупные органические ионы, как
правило, поглощаются ионитом с высокой степенью избирательности. Сорбция
ионитами протекает более эффективно из разбавленных растворов с содержанием ПАВ
менее 100 мг/л. Анионоактивные ПАВ сорбируются среднеосновными и
сильноосновнымй ионитами, причем для регенерации ионитов рекомендуется
использовать водно-органические растворы солей. Внедрение технологических схем
очистки сточных вод с помощью динамического ионного обмена сдерживает тем, что
необходима установка большого числа ионитовых фильтров со сравнительно коротким
рабочим циклом, после чего необходима их регенерация, связанная с большими
затратами энергии и средств на переработку продуктов регенерации (элюатов).
Учитывая также высокую стоимость ионитов и их дефицитность, очистка воды от
ПАВ методом ионного обмена может рекомендоваться лишь в тех случаях, когда к
воде предъявляются повышенные требования в части отсутствия ПАВ.
Литературных данных по применению
полимерных адсорбентов для извлечения ПАВ недостаточно. Исследованные адсорбенты
по эффективности значительно уступают активированному углю. В динамических
условиях ПАВ, содержащие в молекуле гидрофобные бензольные кольца,
адсорбируются достаточно хорошо. Возможно, полимерные адсорбенты могут быть
более эффективными при условии модификации их путем обработки реагентами,
повышающими сродство поверхности полимеров к адсорбируемым веществам.
Метод заключается в адсорбции ПАВ на границе
раздела фаз раствор-газ и в непрерывном снятии поверхностного слоя пены, Таким
образом могут быть удалены многие ПАВ, но необходимо найти оптимальные условия
выделения и создать соответствующую аппаратуру.
Большое влияние на степень извлечения
ПАВ оказывает их концентрация в стоках. Пенное - концентрирование ПАВ
эффективно и уместно лишь при извлечении малых количеств ПАВ в результате
резкого увеличения объема Пенного продукта с ростом концентрации вещества.
При очистке пенной флотацией стоков,
содержащих контакт Петрова (смеси сульфокислот) степень очистки при исходной
концентрации ПАВ 400—1200 мг/л составила 31%. При извлечении ПАВ ОП-7 с
содержанием их в стоках до 200 мг/л степень извлечения составила 65%.
Эффективность очистки стоков от ПАВ пенообразованием зависит от ряда других
факторов: рН среды, размера пузырьков барботируемого газа, высоты слоя
раствора, температуры, наличия других ионов в растворе. Поэтому в каждом случае
проводится подбор оптимальных условии проведения процесса флотации. Например,
в работе отмечается, что степень извлечения алкилсульфатов натрия является
наибольшей при скорости подачи воздуха 12 мл/(мин*см2) поперечного
сечения аппарата при высоте слоя раствора не менее 10 см.
При исследовании пенной флотации с
додецилбензосульфонатом натрия в присутствии иона кальция установлено, что
наилучшая флотация обеспечивается при рН=8. Ионы кальция связывают
додецилбензосульфонат в адсорбционном слое и этим способствуют лучшему
протеканию процесса флотации. Эффективность процесса зависит от величины
поверхности раздела фаз, ионной концентрации додецилбензосульфоната, размера
зеркала сточных вод во флотаторе, концентрации ионов кальция.
Флотационную очистку стоков,
содержащих 120 мг/л алкиларилсульфокислот, предлагается проводить с использованием
гидроксидов железа и алюминия при рН=8—9. Применение флотации вместо
отстаивания позволяет снизить объем образующегося осадка с 17—18 до 3,3% и
сократить время обработки воды с 2—5 ч до 0,7 ч: Отмечается, что при
увеличении концентрации ПАВ до 500—600 мг/л ухудшения качества очистки не
происходит.
Большое значение в достижении
необходимой эффективности очистки имеет размер пузырьков газа. Чем больше
размер флотируемых частиц, тем больше должен быть радиус пузырьков,
необходимых для флотации. К методам насыщения жидкости пузырьками воздуха или
газа относятся подача воздуха через пористые материалы, механическое
диспергирование воздуха, флотация с выделением воздуха из раствора, биологическая
флотация, электрофлотация. Экспериментально установлено, что размер пузырьков
в вакуумных машинах составляет 0,2—0,5, в компрессионных 0,1—0,2 и в
электрофлотационных 0,04—0,2 мм.
Страницы: 1, 2, 3
|