Очистка систем водоснабжения

Министерство  образования и науки, молодежи и  спорта Украины

Национальная  металлургическая академия Украины

Кафедра инженерной экологии и охраны труда

 

 

Индивидуальное домашнее задание

по дисциплине «Защита водного бассейна»

Вариант 23

 

                                                       

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

Днепропетровск – 2011

Содержание

 

 

Теоретическая часть

1.Очистка сточных вод от ионов кадмия…………………………………………..3

2.Очистка сточных вод производства дивинилстирольного каучука……………7

3.Аэрируемые песколовки…………………………………………………………11

4.Дезодорация хлором……………………………………………………………..13

5.Вакуумная флотация……………………………………………………………………………18

6.Кинетика биохимического окисления вещества. Уравнение ферментативных реакций……………………………………………………………………………...22

Практическая  часть

Решение задачи……………………………………………………………………..24

Список ссылок на литературу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Очистка сточных  вод от ионов кадмия

 

Обезвреженные щелочные цианистые, хром- и нитритсодержащие стоки, а также другие щелочные или кислые стоки перед выпуском в канализацию или водоемы(в зависимости от местных условий) нейтрализуют до pH 6,5 - 9 и освобождают от ионов металлов. Эти задачи решаются не всегда успешно, так как осаждение различных металлов  происходит при различных pH (табл.1.1)  , и в то же  время  наличие в растворе ионов различных металлов часто улучшает  условия их осаждения.

Таблица 1.1. Значения pH для осаждения  различных  тяжелых металлов

Металл	pH	Металл	pH
Fe 3+	1,7-4,3	Zn 2+	0,5-8,5
Fe 2+	5-7,5	Ni 2+	0,5-9,3
Сг 3+	4,5-7,5	Cd2+	8-10
Сu 2+	5,5-8

^{В большинстве  случаев объем  кислых стоков  гальванических производств превышает  объем щелочных стоков.}

  ^{Для нейтрализации кислых стоков в качестве реагента наиболее часто применяют разбавленный (20-30%) едкий натрий (NаОН) благодаря простоте его дозирования, быстроте растворения, высокой скорости реакции и отсутствию шлама, несмотря на более высокую стоимость. Для подщелачивания стоков, например, при обезвреживании цианидов, используют только NаОН.}

  ^{Для нейтрализации больших количеств сточных вод применяют дешевую гидроокись кальция в виде известкового молока. Согласно Реверу и  Рюнеру , известковое молоко целесообразно использовать при количестве столов более 45 м3 /ч и при соотношении стоимости NaОН /СаО, равном 5,7 и более, а также при нейтрализации стоков с выделением в осадок ядовитых анионов. Недостаток применения извести - большое количество образующегося шлама.}

^{При осаждении  некоторых металлов (например, олова, кадмия) нейтрализация  осуществляется карбонатом натрия Na₂СО₃, несмотря на большой расход его и повышение содержание раствора.}

 ^{Для нейтрализации щелочных стоков используют сильные минеральные кислоты - серную и соляную. Наиболее широко применяется серная кислота, кислотность которой в 2 раза выше, чем соляной, а стоимость кислот одинаковая. Недостатками применения серной кислоты являются повышение температуры при растворении и высокое содержание сульфатов в нейтрализованных стоках, которые могут оказаться агрессивными по отношению к бетону. Серную и соляную кислоты растворяют обычно в соотношениях соответственно 1:4 и 1:1.}

  ^{Поскольку нейтрализация кислых или щелочных стоков и отработавших растворов связана с большими затратами на реагенты, всегда предусматривается взаимная нейтрализация кислых и щелочных вод. При неравномерном поступлении стоков и значительных колебанияхконцентрации устраивают усреднители. Осаждение металлов производится, как правило, одновременно с нейтрализацией. В качестве реагентов применяют едкий натрий, известь, соду. Тяжелые металлы осаждаются в виде гидроокисей или труднорастворимых основных солей. Лишь в некоторых случаях в осадок выпадают труднорастворимые неосновные соли, например, карбонаты, фосфаты, хроматы.}

  ^{Величина pH раствора влияет не только на выпадение металла из раствора в осадок, но и на физические и химические свойства осадка.}

^{Процесс осаждения ионов  тяжелых металлов можно разделить на два этапа:}

^{1)перевод  ионов металлов  в нерастворимые  и труднорастворимые  соединения, т.е. образование  твердой фазы;}

^{2)седиментация, т.е. отделение  твердой фазы от  жидкой под действием  сил тяжести;}

  ^{Первый этап процесса осаждения ионов металлов обычно происходит в реакторах.}

  ^{Для отделения твердой фазы применяют отстойники, осветлители, фильтры. Процессу седиментации, как правило, предшествуют флокуляция и коагуляция, т.е. обработка раствора различными реагентами, способствующими образованию крупных хлопьев и быстрому их осаждению. В зарубежной практике предпочтение отдается только флокуляции, так как для коагуляции требуется много реагентов и образуется большое количество осадка.}

  ^{В соответствии с химической активностью применяют следующие синтетические флокулянты:}

^{1)неионогенные  полимеры (поливиниловый  спирт, полиэтиленоксид,  полиакриламид);}

^{2)анионоактивные  полимеры (.полиакрилат,  полиметакрилат) ;}

^{3)катионоактивные  полимеры (полиэтиленамин, полимеры с аммониггными  группами);}

^{4)сополимеры  с ионогенными  и неионогеиными  группами (с акриламид- и акрилатгруппами).}

 ^{Ввиду отсутствия теоретических разработок, более полно описываюших процесс осаждения ионов тяжелых металлов, в каждом конкретном случае проводятся предварительные исследования по выбору наиболее эффективных реагентов, оптимальных методов осаждения и параметров очистных сооружений.}

  ^{Многие металлы образуют растворимые комплексные соединения с целым рядом веществ как минерального (гидроксилы, цианиды, аммиак, фосфаты), так и органического происхождения (триэтаноламин, этилендиамин, уксусная, винная и лимонная кислоты). Введением веществ, образующих металлокомплексы, в мокрые процессы обработки поверхности изделий предусматривается растворение химическим или электрохимическим путем металлов и их окислов. Комплексные соединения металлов снижают концентрацию ионов металлов в растворе и значительно повышают рассеивающую способность при нанесении защитных покрытий. Содержащиеся в сточных водах комплексные соединения затрудняют осаждение металлов при нейтрализации и способствуют растворению уже выпавших гидроокисей.}

  ^{Для очистки сточных вод, содержащих комплексные соединения металлов, универсальных методов нет. В одних случаях их удается выделить в виде труднорастворимых соединений, в других - используют окисление или восстановление. Наиболее широко применяют осаждение в виде гидроокисей, обрабатывая сточные воды едким натром или известью, либо в виде сульфидов - обрабатывая сульфидом натрия. При восстановлении сначала ион-металл отделяется от комплекса, а затем переводится в металл. Наиболее целесообразно применять дитионат натрия, так как при использовании железного или цинкового порошка образуются новые комплексы. Окисление комплексов чаще всего производится гипохлоритом натрия; можно применять также электролитические методы, при которых комплексы разрушаются с выделением металла на катоде, а органический комплекс окисляется на аноде.}[1]

 

 

2.Очистка сточных вод производства дивинилстирольного каучука

 

Производство дивинилстирольного каучука основано на эмульсионной полимеризации мономеров дивинила и стирола в окислительно-востановительной среде. В качестве дисперсионной среды в процессе эмульсионной полимеризации применяется умягченная вода, а в качестве эмульгатора - канифольное мыло; в рецептуре процесса применяют также лейканол и соли жирных кислот.

  Полученный в результате  полимеризации латекс (водная дисперсия каучука) после его дегазации подвергается коагуляции хлористым натрием с целью выделения каучука. Процесс коагуляции осуществляют при рН=2-3; подкисленне производится серной кислотой.

  Перед сбросом в  канализацию сточные воды подвергают  нейтрализации и отстаиванию. Отделяющаяся при этом дисперсионная среда («серум») содержит коагулянты — хлористый натрий, а также эмульгатор — канифольное мыло.

  При производстве  каучука сточные воды образуются  в процессе полимеризации, при  коагуляции латекса и при промывке  каучука. Количество сточных вод  при полимеризации дивинила со  стиролом составляет от 4 до 9 м³/т каучука. Они получаются при дегазации латекса в результате последовательной двухступенчатой конденсации водностирольных паров, отходящих с отгонных колонн. Для орошения конденсаторов смешения используется водный конденсат со второй ступени конденсации, содержащий 80 г/л стирола и 6 г/л прочих углеводородов (дивинила и др.). Технологической схемой производства предусматривается выделение углеводородов в отстойнике и отпарка их в конденсаторах смешения. В результате концентрация стирола в сточных водах, сбрасываемых в канализацию, снижается до 100-500 мг/л. Окончательное обезвреживание этих сточных вод производится на общезаводских сооружениях биологической очистки.

  Свойства сточных  вод от процесса полимеризации  и характер влияния их на водоемы определяются главным образом наличием в них стирола. Стирол, так же как и дивинил, при выпуске сточных вод в водоемы способен лолнмеризоваться с образованием донных отложений, являющихся источниками вторичного загрязнения водоемов. Когда для получения каучука в качестве второго мономера применяется стабилизированный (гидрохиноном) стирол, в сточных водах процесса полимеризации присутствует также гидрохинон (парадиоксибензол); концентрация его около 100 мг/л.

Основное количество (20-28 м³/т) сточных вод заводов дивинилстирольного каучука составляют отработанные воды процесса выделения каучука. Характеристика сточных вод от выделения каучука приведена в таблице 2.1

 

 

 

 

 

 

Характеристика сточных  вод от выделения каучука
Показатель загрязненности	Метод выделения каучука
	На лентоотливочном агрегате	В крошке
Количество сточных вод  в м3/т	20*	28*
Основные загрязнители и  их концентрация в мг/л	-	-
Смоляные кислоты	300	300
Парафиновая кислота	100	100
Лейканол	60	60
Стирол	15	15
Крошка каучука	15**	15**
Хлористый натрий	15000	5500
Хлористый калий	180	180
*с учетом частичной  рециркуляции сточных вод
** после цеховых отстойников

  Первичная  очистка сточных вод, образующихся  в процессе коагуляции и выделения каучука, производится путем их нейтрализации и выделения тонкодпсперсиой  крошки каучука приведена в таблице 2.1 и 2.2

  Нейтрализация кислот может производиться как известью, так и натриевой или калиевой щелочью. Применение извести связано с образованием значительного количества шлама, складирование которого требует проведение мероприятий по защите поверхностных и грунтовых вод от загрязнения. Наиболее рациональным является применение производственных отходов натриевой (или калиевой) щелочи.

Рисунок 2.1 Схема очистки  сточных вод и водооборота  в процессе выделения каучука  на ленточноотливном агрегате.

1-агрегат выделения каучука; 2- отстойник ; 3-фильтр; 4-насос; 5- аппарат  для промывки крошки каучука  ;6-сборник

 

  Расход щелочи на 1 кг кислоты составляет 3—3,5 г.экв. Основное количество (до 1000 мг/л) крошки каучука содержит «серум». Очистка от коагулюма производится отстаиванием и фильтрацией. Кинетика отделения коагулюма от воды характеризуется быстрым всплыванием основной пасти крупнодисперсных частиц. Основное количество нерастворенвых примесей выделяется в течение первых 30 мин отстаивания и составляет 0,3—0,68 объема сточных вод (в зависимости от первоначальной концентрации). При этом в отстоеной воде остается до 30—50 мг/л тоикодисперсной крошки каучука.