Взаимодействие в системе «промышленное предприятие - окружающая среда» (стр. 17 )

Брызгальные бассейны и открытые градирни. В брызгальных бассейнах охлаждаемая вода с помощью распыливающих уст­ройств диспергируется на капли, поверхность к-рых и образу­ет поверхность тепломассообмена. Воздух к каплям подводится за счет его естественного движения в атмосфере. Эти охладители отличает низкая и неустой­чивая охлаждающая способность, зависящая от направления и скорости ветра, т. е. они должны сооружаться на открытых и хорошо продуваемых площадках.

Недостатками брызгальных бассейнов являются также высо­кий механический унос жидкости и интенсивное туманообразование. Брызгальные бассейны и открытые градирни следует считать морально устаревшим оборудованием. Вместо них необходимо устанавливать более эффективные и дешевые эжекционные ох­ладители.

Башенные градирни. Так же как и открытые, башенные гра­дирни могут быть пленочными (обычно) или капельными (реже). Для обеспечения движения воздуха их снабжают высокой вытяжной башней. Башенные градирни применя­ют с расчетом на большие расходы воды (от полутора тысяч до нескольких десятков тысяч м3 в час). Наиболее целесообразно использовать их в централизованных (реже груп­повых) системах водооборота с расходом воды 3000 м3/ч и более.

Вентиляторные градирни. Эти градирни отличаются от ба­шенных тем, что воздух в них подается вентилятором. Их отли­чают меньшие по сравнению с башенными капитальные, но по­вышенные эксплуатационные затраты. Эжекционные охладители. Особенность эжекционных охлади­телей состоит в том, что они не нуждаются ни в вытяжной баш­не, ни в вентиляторе, воздух в них поступает за счет эффекта эжекции, создаваемого потоком капель распыленной с помощью форсунок воды.

В таких охладителях отсутствует насадка (ороситель). Они дешевы, просты, удобны в эксплуатации, могут быть изготовле­ны силами предприятия-потребителя. Охлаждающий эффект в них не зависит от производительности и находится на уровне лучших мировых образцов.

Радиаторные градирни. В них воздух через радиаторы, внут­ри которых движется вода, продувается с помощью вентилято­ров или вытяжных башен. Достоинством радиаторных градирен яв­ляется отсутствие потерь воды, а также более низкие, чем в испа­рительных градирнях, температуры охлажденной воды в холод­ный период года. Однако, если учесть их громоздкость, высокие капитальные и энергетические затраты, снижение в процессе экс­плуатации эффективности вследствие загрязнения внешней по­верхности теплообмена, то область их целесообразного исполь­зования ограничена предприятиями, размещенными в маловод­ных районах при высокой стоимости воды (необходимой для подпитки систем с охладителями испарительного типа).

51. Характеристика методов очистки сточных вод. Механические методы очистки сточных вод.

Очистка сточных вод – это обработка воды с целью разрушения или удаления из них определенных веществ. Способы очистки сточных подразделяются на следующие группы: механические, химические, физико-химические, биологические (биохимические), термические. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, их физико-химических свойств, концентрации веществ, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Механические методы очистки предназначены для отделения от воды нерастворимых примесей за счет процеживания, отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Для этих целей используется сле­дующее оборудова­ние: решетки, барабанные сетки, фильтры, песко­ловки, отстойники, нефтеловушки, смоло-, жиро-, маслоуловители. В результате механической очи­стки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90%, а органических веществ до 20%.

Для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных примесей используются отстойники, которые являются основными для механической очистки. Во многих случаях сточные воды содержат мельчайшие частички, находящиеся во взвешенном состоянии (суспензии), поэтому для их отделения прибегают к фильтрованию через песчано-гравийные фильтры, решетки и барабанные сетки. В настоящее время для механической очистки сточных вод применяются гидроциклоны, требующие значительно меньших площадей.

Основными процессами механической очистки являются:

– процеживание сточной жидкости на решетках и сетках для выделения крупных примесей и посторонних предметов;

–улавливание в песколовках тяжелых примесей, проходящих через решетки и сетки;

–отстаивание воды для удаления нерастворяющихся тонущих и плавающих органических и неорганических примесей, не задерживаемых решетками и песколовками;

–удаление твердых взвешенных частиц в гидроциклонах;

–фильтрование через различные фильтры для улавливания тонкодисперсных взвесей.

Механические методы используются в основном как предва­рительные при использовании других способов очистки.

52. Физико-химические методы очистки сточных вод.

К физико-химическим методам очистки сточных вод относят флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, ректификацию, выпаривание, дистилляцию, обратный осмос и ультрафильтрацию, кристаллизацию, десорбцию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод мелкодисперсных взвешенных частиц, растворенных газов, минеральных и органических веществ.

Физико-химические методы очистки подразделяются на реагент­ные и безреагентные. К реагентным относятся методы, при которых для осаждения и выделения соединений из стоков приме­няются специаль­ные вещества — коагулянты (соли алюминия и железа, аммиачная вода и др.) и флокулянты (полиакриламид, синте­тиче­ские и природные полимеры, неорганические ве­щества, например активная кремниевая кислота). Очистка сточ­ных вод реагентным способом включает не­сколько стадий: приго­товление и дозирование реагентов, смешение их с водой, хлопьеоб­разование, отделение хлопьевидных примесей от воды.

К безреагентным методам относятся: сорбционные, электро­химиче­ские, радиационные и др. При этих методах выделение или разложение вредных компонентов протекает без введения в реак­ционную систему дополнительных химических соединений.

Выбор того или иного метода очистки проводят с учетом санитарных и технологических требований, предъявляемых к очищенным производственным сточным водам с целью дальнейшего их использования, а также с учетом объема сточных вод и концентрации загрязнений в них, необходимых материальных и энергетических ресурсов, экономичности процесса. В качестве сорбентов используют активные угли, синтетические вещества и которые отходы производства (золу, шлаки, опилки, бурый уголь, торф).

Флотация – процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания

Обратный осмос и упьтрафильтрация заключаются в фильтровании очищаемых сточных вод через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны частично или полностью задерживают молекулы или ионы растворенного вещества. При обратном осмосе отделяются молекулы или гидратированные ионы, размеры которых не превышают размеры молекул растворителя. Обратный осмос широко используется для обессоливания воды в системах водоподготовки ТЭЦ, а также других отраслей промышленности, для очистки некоторых промышленных и городских сточных вод.

Десорбция летучих примесей состоит в том, что сточные воды, загрязненные летучими примесями (сероводород, диоксид серы, сероуглерод, аммиак, диоксид углерода и др.), очищаются при пропускании воздуха или другого инертного малорастворимого в воде газа через сточную воду.

Для проведения процесса десорбции летучих вредных веществ могут использоваться насадочные, тарельчатые и распылительные колонны. Извлеченные вещества могут направляться на утилизацию, а в случае сложности их состава - на каталитическое окисление.

Дезодорация применяется для удаления из сточных вод неприятнопахнущих веществ: меркаптанов, аминов, аммиака, сероводорода и др.

Для дезодорации сточных вод используются различные способы: аэрация, хлорирование, ректификация, дистилляция, обработка дымовыми газами, окисление кислородом под давлением, озонирование, экстракция, адсорбция и микробиологическое окисление. При выборе метода необходимо учитывать его эффективность и экономическую целесообразность.

Наиболее доступным считается метод аэрации, который заключается в продувании воздуха или острого водяного пара через очищаемую сточную воду. Промышленное значение имеет и хлорирование неприятнопахнущих сточных вод. При этом происходит окисление хлором серосодержащих и других соединений.

Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов, а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений, радиоактивных и многих других веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки.

Процесс основан на взаимодействии раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать содержащиеся в ней подвижные ионы на ионы, присутствующие в растворе. Твердая фаза состоит из ионитов, которые практически не растворимы в воде. Очистку ведут в аппаратах период. и непрер. действия. В аппаратах непрер. действия ионообменная смола движется по замкн. контуру, последов-но проходя стадии ионного обмена, регенерации и отмывки. Непрерыв. Ионообм. процесс дает возмож-ть умен-ть расход ионита, реагентов для регенерации промывной воды, использовать более компактное оборудование по сравнению с периодическим ионообменом.

Процесс адсорбционной очистки сточной воды ведут в специальных аппаратах-адсорберах при интенсивном перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании воды через слой адсорбента или в псевдоожиженном слое адсорбента. Наиболее простой конструкцией адсорбера является колонна, загруженная неподвижным слоем адсорбента. Очищаемую воду обычно подают снизу вверх, так как в этом случае она лучше заполняет объем колонны. Как правило, на блоке период. адсорбц. очистки воды останав-ся три адсорбц колонны: ч/з две послед-но опускают очищаемую воду, третья находится на регенерации. Этот вид адсорберов период. действия испол. в тех случаях, когда выделенные ценные продукты утилизируются. Др. видом адсорберов непрер. действия явл. установка движущимся адсорбентом. В ней сточ вода смешив. с адсорбентом, причем процесс очистки организован так, что насыщ-й адсорбент отводят из системы, а взамен его вводят такое же количество свежего, поэтому процесс идет непрерывно без остановок на регенерацию. Установки с псевдоожиженным слоем целесообразно прим. при выс. содер-и взв в-в в сточ. воде. Достоинством адсорбц. метода явл. высокая эффек-ть; возмож-ть очистки сточ. вод, содержащих несколько в-в и регенерация адсорбированных примесей. Степень очистки сточ вод завис от хим природы адсорбента, величины адсорбц. пов-ти и ее доступности, от хим. строения адсорбируемого вещества и его состояния в растворе и достигает 80 - 95 %.

53. Химические методы очистки сточных вод.

Химическая очистка сточных вод основана на проведении химических реакций, в результате которых загрязнения переходят в новые удаляемые вещества. Для химической очи­стки сточных вод от минеральных веществ – основных загрязнителей – используют реакции окис­ления, восстановления и нейтрализации, хлори­рование и др. методы.

Нейтрализацию проводят смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы (на практике реагент вводят в избытке – на 10 % больше расчетного количества). Окисление проводят с использованием хлора, озона, перекиси водорода, кислорода воздуха, диоксида марганца, при этом одновременно происходит обеззараживание воды. Окисление используют для очистки воды от фенолов, сероводорода, нефтепродуктов, ПАВ, пестицидов. Восстановление используют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка (восстанавливают до металла, затем удаляют фильтрованием).

Химическую очистку применяют в тех случаях, когда выде­ление загрязнений возможно только в результате химической ре­акции между примесью и реагентом с образованием новых ве­ществ, которые легко удалить из сточной воды. Для такой очи­стки используют реакции окис­ления или восстановления, нейтрализации, перевод вредных примесей в безвредные, обез­вреживание методом хлори­рования и др.

Химическая очистка может применяться как самостоятельный метод перед подачей сточных вод в систему оборотного водоснабжения или перед спуском их в водные объекты, а также в ряде случаев в качестве предварительной перед биологической, механической или другими методами очистки. Химическая обработка находит применение и как метод извлечения различных компонентов из сточных вод, в частности цветных металлов.

54. Биохимические методы очистки сточных вод.

Биохимический метод применяют для очистки бытовых и производственных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Этот метод основан на способности микроорганизмов использовать загрязняющие вещества для питания в процессе жизнедеятельности.

Контактируя с органическими веществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит - и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на формирование биомассы. Скорость биохимических реакций определяется активностью ферментов, которая зависит от температуры, рН и присутствия в сточной воде различных веществ

К числу веществ, которые повышают активность ферментов, относятся многие витамины и катионы Са2+, Mg2+, Mn2+. В то же время соли тяжелых металлов, синильная кислота, антибиотики являются ингибиторами. Они блокируют активные центры фермента, препятствуя его реакции с загрязняющим веществом.

На скорость биохимического окисления влияет турбулизация сточных вод в очистных сооружениях, которая способствует распаду хлопьев активного ила на более мелкие и увеличивает скорость поступления питательных веществ и кислорода к микроорганизмам, что и приводит к повышению скорости очистки.

Широкое использование биологического метода обусловлено его достоинствами: возможностью удалять из сточных вод разнообразные органические соединения, в том числе токсичные; простотой аппаратурного оформления; относительно невысокими эксплуатационными затратами.

К недостаткам метода следует отнести высокие капитальные затраты; необходимость соблюдения технологических режимов очистки; токсичное действие на микроорганизмы ряда органических и неорганических соединений; необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей.

55. Термические методы очистки сточных вод.

Термические методы очистки в основном используют для обезвреживания мине­ральных сточных вод и жидких отходов.

Сточные воды могут быть обезврежены следующими термическими методами:

– концентрирование сточных вод с последующим выделением растворенных веществ;

– окислением органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении;

– жидкофазным окислением органических веществ;

– огневым обезвреживанием.

Концентрирование сточных вод используют для обезвреживания минерализованных сточных вод. Этот метод позволяет выделять из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения.

Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две стадии : стадия концентрирования и стадия выделения сухих веществ.

Концентрирование сточных вод может быть проведено в ис­парительных, вымораживающих и кристаллогидратных уста­новках непрерывного и периодического действия.