Реферат: Проект очистки масло-шламовых сточных вод завода Топливная аппаратура электрохимическим методом

Используемый метод очистки м.ш. стока есть разновидность реагентного метода разрушения эмульсий электрогенерированным коагулянтом. В качестве основных принимаются процессы электролитической коагуляции и флотации агрегатированных взвесей водородом к поверхности. В кислой среде при pH=3,3-5 в процессе анодного растворения железо переходит в форму Fe2+. При этом протекают реакции:

-     разложение воды с выделением водорода: 2H2O+2e=H2+2OH-;

-     образование гидроксидов железа:

      Fe2++2OH-=Fe(OH)2 (хлопья тёмно-зелёного цвета)

      Fe3++3OH-=Fe(OH)3 (бурого цвета).

По мере протекания реакции и перехода жидкости из нижней части электродного пакета в верхнюю происходит подщелачивание. При рабочей плотности тока 0,8 А/дм2 наибольшее увеличение pH до 9,5-10 происходит в растворах с начальными значениями pH  не менее 5,2-5,8. При начальных значениях pH 3,2-5,2 конечная величина pH не превышает 6,8-7,3.

В щелочной среде происходит переход железа в форму феррит-иона HFeO2-, в незначительном количестве, который так же обладает хорошими коагулирующими свойствами и свойствами ферримагнетиков. Это форма гидроксидов имеет чёрный цвет. В щелочной среде резко возрастает пассивация электродов на их поверхности начинает выделятся кислород.

Часть продуктов анодного растворения железа непрерывно удаляется из межэлектродного пространства восходящим потоком электролита и выделяющимся на электродах газом, смешивается с очищаемой в межэлектродной зоне. В результате взаимодействия гидроксидов железа с капельками масла и разрушения межфазной адсорбционной плёнки на их поверхности происходит слипание капелек. Образующиеся укрупнённые частицы масла флотируются на поверхности жидкости пузырьками водорода а так же транспортируются вверх потоком жидкости. Образующийся на поверхности слой отходов в виде пены через сливной лоток удаляется на дальнейшую обработку.

В межэлектродной зоне одновременно протекают процессы электростатической, электрохимической, гидродинамической и концентрационной коагуляции, которые в совокупности создают интенсивный процесс электроосаждения. Особенно эффективно электроосаждение происходит, когда имеется существенное преобладание сил поляризационной природы над энергией динамического движения, т.е. при малых скоростях движения жидкости в межэлектродной зоне, что ограничивает время пребывания обрабатываемого стока в межэлектродном пространстве.

После электрокоагуляторов стоки, обрабатываемые полиакриламидом из ёмкости для полиакриламида (Е-004)  по лотку поступают в камеру хлопьеобразования (Е-005), откуда  поступают на полочный отстойник (О-006). После очистке в отстойнике концентрация нефтепродуктов составит в среднем 12% от первоначального значения.

В настоящее время содержание нефтепродуктов колеблется от 200 до 560 мг/л, при сокращении общего объёма стока концентрация нефтепродуктов повысится так как снизится разбавление моечных растворов (например, при отключении от масло-шламовой канализации умывальников). При этом концентрация нефтепродуктов возрастёт на 30% и составит 300-840 мг/л. Концентрация после очистки в отстойниках составит 36-100 мг/л.

Осадок после электрокоагуляторов и полочного отстойника поступает в илоуплотнитель (Е-009). Всплывшие масла из камеры хлопьобразования и полочного отстойника поступают в маслосборник (Е-008). Очищенные стоки после полочного отстойника поступают в ёмкость для воды после отстойника (Е-007), а затем в хоз. фекальную  канализацию.

2.4 Характеристика технологического оборудования

Таблица 3. Технологическое оборудование

2.5 Утилизация осадков

Химический способ обезвреживания пастообразных осадков: отходы подвергают обработке оксидом щелочноземельного металла, предварительно обработанного ПАВ в отношении отхода - реагент (1:1-10). После смешения с отходами оксид щелочноземельного металла образует с водой гидроксид, в результате чего отходы равномерно им адсорбируются. После реакции образуется сухой, стойкий при хранении порошок, который можно использовать в качестве облицовочного материала для различных хранилищ, строительного материала при сооружении дорог, для посыпки льда, учитывая его сильную гидрофобность.

Масла после маслосборника вывозятся автотранспортом на нефтебазу, откуда отправляются на котельные, где используются в качестве топлива.

2.6 Материальный баланс

Таблица 4.

Объём сточных вод, поступающих на электрокоагулятор 7,8 м3/ч. Концентрация нефтепродуктов в загрязнённой сточной воде 0,16 г/л, Концентрация сульфатов в загрязнённой сточной воде 0,5 мг/л, концентрация взвесей в загрязнённой сточной воде 0,147 г/л. В очищенной сточной воде концентрация нефтепродуктов 0,45 мг/л, концентрация  сульфатов 7,1 мг/л, концентрация взвесей 5 мг/л.

1)   Масса нефтепродуктов в загрязнённой сточной воде:

С нефтепродуктов=0,16 г/л=160 г/м3

G нефтепродуктов=160*7,8=1248 г/ч

2)   Масса сульфатов в загрязнённой сточной воде:

С сульфатов=0,5 мг/л=0,5 г/м3

G сульфатов=0,5*7,8=3,9 г/ч

3)   Расход кислоты необходимый для корректировки pH стоков

      от 10,5 до 3,5:

0,316*49*7,8=120,77 г/ч

0,316 – доза кислоты г-экв/м3, необходимой для корректировки;

49 – эквивалент серной кислоты;

7,8 – производительность установки, м3/ч.

4)   Масса взвесей в загрязнённой сточной воде:

С взвесей=0,147 г/л=147 г/м3

G взвесей=147*7,8=1146,6 г/ч

5)   Масса нефтепродуктов в очищенной сточной воде:

С нефтепродуктов=0,45 мг/л=0,45 г/м3

G нефтепродуктов=0,45*7,8=3,51 г/ч

6)   Масса сульфатов в очищенной сточной воде:

С сульфатов=7,1 мг/л=7,1 г/м3

G сульфатов =7,1*7,8=55,38 г/ч

7)   Масса взвесей в очищенной сточной воде:

С взвесей=5 мг/л=5 г/м3

G взвесей=5*7,8=39 г/ч

8)   Масса шлама:

Gшлама= (1248-3,51)* 1/3=414,83 г/ч

9)   Масса пенопродукта:

Gпенопродукта= (1248-3,51)* 2/3=829,66 г/ч

2.7 Расчёт электрокоагулятора с Fe-электродами

1)   Определяем необходимую дозу  Fe:

DFe=48 г/м3;

2)   Определим часовой расход Fe, г/ч:

,

где DFe –доза Fe, г/м3;

       Q=7,8 м3/ч – расход воды;

   г/ч;

3) Определяем силу тока обеспечивающую растворение Fe-анодов:

,

где I  – сила тока, А;

       k=1,04 г/А*ч – электрохимический эквивалент Fe;

       t=27 мин = 0,45 ч – время обработки СВ в электрокоагуляторе;

       h=80% - выход Fe по току;

       GFe - часовой расход Fe, г/ч.

 А;

4)   Рассчитываем число электродов:

Примем 1 анод b=0,8 м, H=1м,

где b – ширина электрода, м;

      H – высота электрода;

 электродов, т.е. 8 анодов и 9 катодов.

5)   Определяем необходимую толщину анода, с учётом его износа на 80% и срок эксплуатации 50%:

, где

Qсут=7,8 м3/ч=93,6 м3/сут – производительность установки;

ncут=100 сут – расчётная продолжительность работы 1 пакета электродов;

S=12,5 м2=12,5*104 см2;

g=7,8 г/м3 – удельный вес анодного материала.

6)   Определяем геометрические размеры электрокоагулятора:

В=b+2a,

где В  - ширина электрокоагулятора, м;

       b=0,8 м – ширина электрода;

       a=30 мм=0,03 м – расстояние от последнего электрода до стенки

                                      корпуса;

       В=0,8+2*0,03=0,86 м;

Н=hэл+a1+а1’,

где H – высота электрокоагулятора, м;

       а1=50мм=0,05 м - расстояние от нижнего конца электрода до дна

                                    электрокоагулятора;

       a1’=20мм=0,02 м – расстояние от верхнего конца электрода до верха

                                        электрокоагулятора;

Н=1+0,05+0,02=1,07 м;

L=N*d+(N-1)*a2+2a,

где L – длина электрокоагулятора;

      a2=20 мм=0,02 м – расстояние между электродами.

L= 17*0,01152+(17-1)*0,02+2*0,03=0,19584+0,32+0,06=0,58 м.

7)   Напряжение в электрокоагуляторе:

U=9 В

8)   Потребляемая мощность:

Е=I*U, Вт

Е=1000*9=9000 Вт

9)   Расход электроэнергии:

W=E/q=9000/7,8=1154 Вт*ч/м3;

10)      Общий объём ванны электрокоагулятора:

W=B*L*H=0,86*0,58*1,07=0,53 м3.

2.8 План расположения оборудования

3.1 Общие требования безопасности (санитарно-гигиеническая характеристика производства)

Опасными моментами при работе на установке по очистке масло-шламовых сточных вод методом электрокоагуляции являются:

-     возможность отравления парами кислот, щелочей;

-     возможность ожогов кислотой, щёлочью;

-     возможность поражения электрическим током.

Таблица 5. Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемого производства

-     К работе аппаратчика по очистке сточных вод допускаются лица, не моложе 18 лет, прошедшие предварительный медосмотр, курс обучения безопасным методам работы и сдавшие экзамены квалификационной комиссии на допуск к самостоятельной работе.

-     При допуске к самостоятельной работе аппаратчики должны пройти вводный инструктаж на рабочем месте и должны пройти теоретическое и производственное обучение в объёме, соответствующем программе подготовки и всех действующих инструкций.

-     Характеристика применяемых химических реагентов.

Таблица 6. Токсикологическая характеристика вредных и вспомогательных веществ и продуктов производства

-     Характеристика стоков, поступающих на станцию нейтрализации

Таблица 7.

-     Применение указанных реагентов и наличие ядовитых веществ в стоках требует от работающих строгого соблюдения правил охраны труда и мер личной гигиены.

-     Лица не выполняющие требований настоящей инструкции привлекаются к ответственности согласно правилам внутреннего трудового распорядка предприятия.

3.2 Взрыво - и пожароопасные показатели веществ и материалов

Таблица 8. Взрыво - пожароопасные  свойства материалов

Согласно техпроцессу масло-шламовые стоки и вещества необходимые для их обработки не подвергаются нагреву выше более 50°С. Исходя из характеристики веществ приведённых в таблице 8 в данном производстве наиболее опасным с точки зрения пожарной безопасности является масло индустриальное относящееся к горючей жидкости с Твоспл.=146¸191°С, которое затем сжигается на котельных - утилизируется в качестве топлива. Согласно НПБ-105-95 производственное помещение, в котором обрабатываются масло-шламовые стоки, относится к категории Г.

3.3 Требования безопасности во время работы

-     Строго выполнять инструкцию по ведению технологического процесса, должностные инструкции, требования по охране труда и промсанитарии.

-     Соблюдать чистоту рабочего места, не допускать разлива кислот, щелочей и других реагентов. Не загромождать проходы и проезды.

-     При работе с серной кислотой необходимо наливать кислоту в воду, а не наоборот, пользоваться защитными очками, резиновыми перчатками, сапогами, фартуком.

-     Приготовление растворов для нейтрализации и обезвреживания производить только под руководством старшего смены, инженера химика.

-     При остановке вентиляции немедленно прекратить дозировку обезвреженных растворов и их приготовление, выйти из помещения, плотно закрыть двери, ведущие в другие помещения.

-      Работы по ликвидации загазованности и загрязнения помещений вредными продуктами производить только в фильтрующем противогазном респираторе РПГ-67В.

3.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях

-     В случае разлива щелочей и кислот на пол немедленно произвести нейтрализацию их, а затем смыть струёй воды.

-     При попадании щёлочи на кожу немедленно смыть её водой, а затем 2% раствором уксусной кислоты, водой смыть в течение 20-30 мин. Если щёлочь попадёт на глаза, то глаза необходимо быстро промыть водой, а затем 2% раствором борной кислоты. После произведения операций, надо обратиться в медпункт.

-     При попадании кислоты на кожу немедленно смыть её водой, а затем промыть 2% раствором соды. При попадании кислоты в глаза, промыть их водой, после чего немедленно обратиться в медпункт.

-     При отравлении химическими парами пострадавшего вынести на воздух, вызвать врача. До прихода врача организовать подачу кислорода для дыхания. Дать пострадавшему большое количество молока.

-     При возникновении загорания, первый заметивший пожар, должен вызвать команду по телефону 01 или по эл. пожарной сигнализации. До прибытия пожарной команды принять меры по ликвидации пожара первичными средствами для тушения пожара, находящимися на станции.

3.5 Требования безопасности по окончании работы

-     Привести рабочее место в порядок, убрать инструменты и приспособления.

-     Вымыть руки, лицо тёплой водой и принять душ.

-     При сдаче смены сообщить сменьщику и мастеру обо всех недостатках, обнаруженных в процессе работы.

Объектом исследования являлась 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.

1.   Бухтер А.И. Переработка отработанных минеральных масел. – М.: ЦНИИТ Энефтехим, 1975.- 48 с., ил.

2.   Кульский Л.А., Строкач П.П., Слипченко В.А. Очистка воды электрокоагуляцией. – Киев: Будiвельник, 1978. – 112 с.

3.   Макаров В.М. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях. М.: Машиностроение, 1988. – 272 с., ил.

4.   Охрана окружающей среды от отходов гальванического производства. Материалы семинара. М.: «Знание», 1990. - 148 с., ил.

5.   Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности: Справочник / Под общ. Ред. И.В.Рябова.   – М.: Химия, 1970. – 336 с.

6.   Селицкий Г.А. Электрокоагуляционный метод очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов. – М.: ЦНИИТЭИ ЦВЕТМЕТ, 1978. – 24 с.

7.   Смирнов Д.И., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. – М.: Металлургия, 1980. – 196 с.

8.   Стандарт предприятия. СТП 701-99: ЯГТУ. – Ярославль, 1999. – 48 с.

9.   Стандарт предприятия. СТП 702-99: ЯГТУ. – Ярославль, 1999. – 24 с.

10.  Стандарт предприятия. СТП ЯрПИ 706-88: ЯрПИ. – Ярославль, 1988. – 65 с., ил.

11.       Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. – М.: Стройиздат, 1986. – 336 с., ил.

Лист 1

Технологическая схема очистки масло-шламовых стоков.

Лист 2

Электрокоагулятор (сборочный чертёж).