Реферат: Охрана поверхностных и подземных вод
Состав загрязнений зависит от вида производства. Так, в сточных водах производства минеральных и органических солей присутствуют неорганические кислоты, щелочи и соли, в стоках нефтеперерабатывающих заводов -нефтепродукты, масла, смолы, ПАВ и т.д.
Для предотвращения загрязнения водных ресурсов внедряется очистка сточных вод перед их сбросом в водные объекты. Разработаны и используются в промышленности различные методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод, позволяющие утилизировать ценные примеси и эффективно обезвреживать сточные воды от вредных примесей.
Комплексная очистка сточных вод от примесей осуществляется путем применения технологических схем, включающих несколько методов очистки. Схема очистки сточных вод должна обеспечивать минимальный сброс загрязняющих веществ в водоем, максимальное использование очищенных сточных вод в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения, более полное извлечение ценных примесей.
Целью данной контрольной работы является разработка схемы очистки промышленных сточных вод.
1. Характеристика фазово-дисперсного состояния примесей воды.
Согласно условию задания нам необходимо провести очистку промышленных сточных вод для дальнейшего спуска их в биологический пруд. Промышленные сточные воды имеют следующие показатели содержания примесей:
- водородный показатель рН=7,5 не изменяется в процессе очистки;
- взвешенные твердые частицы в виде нефтепродуктов содержатся в количестве: грубые - 150 мг/л, коллоидные - 100 мг/л. В процессе очистки грубые примеси извлекаются полностью, а содержание коллоидных должно быть уменьшено до 25 мг/л;
- общее содержание солей составляет 500 мг/л и не изменяется в процессе очистки;
- показатель химического потребления кислорода (ХПК) должен быть уменьшен в процессе очистки с 400 мг/л до 40 мг/л;
- биохимическое потребление кислорода (БПКп) необходимо снизить с 250 мг/л до 25 мг/л;
- общая жесткость воды и коли-индекс по условию задания отсутствуют.
Растворенные и эмульгированные нефтепродукты и масла являются одним из наиболее распространенных видов загрязнений промышленных сточных вод. К этому классу загрязнений принадлежат сырая нефть, нерастворимые или малорастворимые в воде жидкие углеводороды нефти, смол, растительных и минеральных масел, животных жиров, легкие и тяжелые топлива (мазут, бензин, газ, газойль), а также их смеси. Нефтепродукты и масла являются характерными для сточных вод металлургических, машиностроительных, нефтехимических предприятий, ТЭС, АЭС и других промышленных объектов с большими объемами сбросов.
Нефтепродукты образуют в воде гетерогенные системы и по своему фазово-дисперсному состоянию могут быть отнесены к I и II группе классификации загрязняющих веществ по Л.А. Кульскому. [З].
I группа веществ представляет собой нерастворимые грубодисперсные примеси с величиной частиц 10-2-10-4 см, образующие с водой суспензии, эмульсии или пены. Эти примеси обуславливают мутность воды, в некоторых случаях могут придавать ей цветность. Системы, образованные примесями этой группы, кинетически неустойчивы. Нерастворимые вещества удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами потока воды. В состоянии покоя для таких систем характерна седиментация взвешенных частиц. Она может протекать без слипания частиц или с их агрегацией в процессе осаждения.
II группа веществ объединяет гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси, а также высокомолекулярные вещества. Частицы коллоидной степени дисперсности имеют размеры 10-5-10-6 см. Характерная особенность примесей П группы - их способность образовывать с водой сравнительно устойчивые коллоидно-дисперсные системы с сильно развитой межфазной поверхностью, довольно интенсивным тепловым движением частиц и относительно высокой кинетической устойчивостью. При очистке воды от загрязнений такого рода основной задачей является разрушение коллоидной системы, обеспечение быстрой коагуляции дисперсных примесей и отделение их от дисперссионной среды.
Загрязнение промышленных сточных вод, обуславливающие показатели ХПК и БПК, образуют в воде гомогенные системы и по своему фазово-дисперсному состоянию относятся к Ш группе классификации по Л.А.Кульскому. [З].
III группа веществ включает растворенные в воде газы и органические соединения антропогенного происхождения. К ним относятся фенолы, спирты, альдегиды и другие органические вещества, попадающие в воду со стоками. Они придают воде разнообразные привкусы и запахи, а иногда и окраску. Некоторые вносимые со сточными водами примеси обладают токсичностью. Обычно - это соединения с ковалентной связью. Ионогенные группы, встречающиеся в них, малодиссоциированы. Вследствие незначительной диссоциации, а иногда и полного ее отсутствия, вещества, относящиеся к Ш группе примесей, образуют с водой растворы неэлектролитов.
2. Выбор и обоснование методов очистки воды.
Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие и образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов. [I].
Для удаления из воды веществ I группы используются главным образом методы, основанные на действии гравитационных сил и сил адгезии. [З]. К ним относятся следующие методы.
Механическое безреагентное разделение: отстаивание для грубодисперсных примесей с концентрацией более 500 мг/л в водозаборных ковшах и отстойниках (степень очистки - 50-70%); фильтрование на медленных фильтрах для взвешенных веществ с концентрацией до 50 мг/л (степень очистки - 95-99%); фильтрование на предварительных фильтрах для взвешенных веществ с концентрацией до 1000 мг/л (степень очистки - 60-80%);
центрифугирование на центрифугах и гидроциклонах для грубо- и тонкодисперсных примесей (степень очистки - 80-90%).
При реагентном методе осветления и обесцвечивания воды проводят специальную обработку химическими веществами - коагулянтами (иногда с добавкой флокулянтов), которые обеспечивают более полное и быстрое осаждение взвешенных частиц, обуславливающих мутность и цветность воды.
Адгезия на гидроокисях алюминия или железа и на высокодисперсных материалах: 1) фильтрование коагулированной взвеси через зернистые загрузки для коагулированной взвеси после сооружения первой ступени с концентрацией не более 10-15 мг/л осуществляется на двухслойных и грубозернистых фильтрах с использованием флокулянтов для интенсификации процесса; 2) фильтрование с использованием явления контактной коагуляции на контактных осветлителях и фильтрах для взвесей с концентрацией до 150 мг/л с применением сернокислого алюминия или хлорного железа, полиакриламида и активной кремниевой кислоты; 3) обработка воды коагулянтами с последующим удалением взвесей осуществляется при помощи комплекса сооружений: установки для приготовления реагентов, смесители, камеры хлопьеобразования, электролизеры и осветлители
Агрегация при помощи флокулянтов включает обработку воды коагулянтами с применением флокулянтов и последующим удалением агрегатов отстаиванием и фильтрованием (без ограничений по концентрации взвешенных веществ).
Флотация безреагентная и с применением реагентов для удаления нефти и масла концентрацией 50-150 г/м3 осуществляется при помощи флотаторов (степень очистки - 95-99%).
Наиболее эффективным и широко распространенным методом для очистки от грубодисперсных взвешенных веществ является метод механического безреагентного разделения. Так как по условию задания производственные сточные воды содержат нефтепродукты с болей высокой концентрацией грубодисперсных частиц чем коллоидных (соответственно 150 мг/л и 100 мг/л), то на первом этапе целесообразно осуществить очистку путем отстаивания в нефтеловушках. Эти очистные установки позволяют удалить 96-98% грубодисперсных примесей. Также этот метод является более дешевым с экономической точки зрения, так как не требует использования реагентов и дополнительных установок для их приготовления.
Для удаления из воды веществ II группы - коллоидных примесей применяют следующие методы.
1) Обработка воды хлором, озоном и другими окислителями при повышенном содержании в воде коллоидных и высокомолекулярных соединений, обуславливающих окисляемость и цветность воды.
2) Адсорбция на гидроокисях алюминия или железа, а также на высокодисперсных глинистых минералах:
- коагуляция в свободном объеме - обработка воды коагулянтами с последующим удалением взвеси при повышенном содержании коллоидных и высокомолекулярных соединении, также обработка воды
высокодисперсными замутнителями и коагулянтами при низкой температуре и малой мутности воды, при высокой загрязненности воды вирусами;
- контактная коагуляция для коллоидных и высокомолекулярных веществ,
обуславливающих цветность воды при малой мутности воды.
3) Агрегация при помощи флокулянтов катионного типа для коллоидных и высокомолекулярных веществ.
Коагуляция является одним из основных методов очистки промышленных сточных вод от тонкодисперсных примесей, эмульгированных и суспендированных частиц нефтепродуктов, а также растворенных примесей. В качестве коагулянтов применяют в основном соли алюминия и железа. В процессе коагуляционной очистки происходит соосаждение части растворенных в воде примесей, поэтому уменьшаются значения ХПК и БПК сточных вод. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет не более 10-30 мг/л.
Для удаления из воды примесей III группы, которые обуславливают окисляемость воды, применяются следующие методы. [З].
