Проектирование технологических линий защиты окружающей среды

Заключение
В данном курсовом проекте принята и рассчитана инженерная схема очистки сточных вод от керосина, содержащегося в эмульгированном и рас-творенном виде до конечных концентраций, равных ПДК. Дополнительно в воде присутствуют взвешенные минеральные вещества, которые представ-ляют собой частицы со средним размером от 0,1 до 0,2, мм, плотностью 2450кг/м3.
Предлагаемая эффективная схема очистки промышленных сточных вод осуществляется следующим способом: вода поступает в резервуар – усред-нитель, главным образом предназначенным для усреднения расхода очищае-мых вод, далее на песколовке удаляется 30 % минеральных примесей, имеющих наибольшую крупность, работа флотатора и нефтеловушки позво-ляет снизить содержание нефтепродуктов до 0,5 мг/л, что позволяет даль-нейшее использование воды к ...

Введение 3
Аналитический обзор 4
Основные свойства рабочих сред 11
Технологическая схема и ее описание 13
Расчетная часть 17
Расчет вертикальной песколовки 17
Расчет нефтеловушки 17
Расчет напорного флотатора 21
Заключение 24
Список литературы 25

Введение
Состав производственных сточных вод (воды, использованные в
технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляе-мым к их качеству; к этой категории относят также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых) зависит от ха-рактера производственного процесса и отличается большим многообра-зием. В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы:
• Воды, содержащие неорганические примеси со специфичными токсичными свойствами.
• Воды, в которых неорганические примеси не обладают токсич-ным действием.
• Воды, содержащие нетоксичные органические вещества.
• Воды, содержащие органические вещества со специфическ ими токсичными свойствами.
Кроме вышеуказанных групп загрязненных производственных сточ-ных вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причи-ной так называемых тепловых загрязнений. Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ, по степени агрессивности и т. д.
В курсовом проекте будут рассмотрены сточные воды, содержащие ке-росин в эмульгированном и растворенном виде, а также минеральные приме-си, которые представляют собой частицы со средним размером от 0,1 до 0,2, мм, плотностью 2450кг/м3. Для сточных вод заданного состава будет подоб-рана технологическая схема очистки на основании проведенного аналитиче-ского обзора, с учетом экономической целесообразности осуществления вы-бранной схемы очистки.

Прочность соединения пузырек-частица зависит от размеров пузырька и частицы, физико-химических свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических условий и других факторов. Процесс очистки стоков при флотации заключается в следующем: поток жидкости и поток воздуха (мелких пузырьков) в большинстве случаев движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегирование частицы с воздухом. Если пузырьки воздуха значительных размеров, то скорости воздушного пузырька и загрязненной частицы различаются так сильно, что частицы не могут закрепиться на поверхности воздушного пузырька. Кроме того, большие воздушные пузырьки при быстром движении сильно перемешивают воду, вызывая разъединение уже соединенных воздушных пузырьков и загрязненных частиц. Поэтому для нормальной работы флотатора во флотационную камеру не допускаются пузырьки более определенного размера.Сорбция Среди физико-химических методов очистки сточных вод от нефтепродуктов лучший эффект дает сорбция на углях. Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое – сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией. Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий нефтехимической промышленности. В качестве сорбентов применяют различные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Пористость этих углей составляет 60-75%, а удельная площадь поверхности 400-900 м2/г. В зависимости от преобладающего размера пор активированные угли делятся на крупно- и мелкопористые и смешанного типа. Поры по своему размеру подразделяются на три вида: макропоры размером 0,1-2 мкм, переходные размером 0,004-0,1 мкм, микропоры – менее 0,004 мкм. В зависимости от области применения метода сорбционной очистки, места расположения адсорберов в общем комплексе очистных сооружений, состава сточных вод, вида и крупности сорбента и др. назначают ту или иную схему сорбционной очистки и тип адсорбера. Так, перед сооружениями биологической очистки применяют насыпные фильтры с диаметром зерен сорбента 3 –5 мм. или адсорбер с псевдоожиженным слоем сорбента с диаметром зерен 0,5 – 1 мм. При глубокой очистке производственных сточных вод и возврате их в систему оборотного водоснабжения применяют аппараты с мешалкой и намывные фильтры с крупностью зерен сорбента 0,1 мм и менее. Наиболее простым является насыпной фильтр, представляющий собой колонну с неподвижным слоем сорбента, через который фильтруется сточная вода. Скорость фильтрования зависит от концентрации растворенных в сточных водах веществ и составляет 1 –6 м/ч; крупность зерен сорбента – 1,5-5 мм. Наиболее рациональное направление фильтрования жидкости – снизу вверх, так как в этом случае происходит равномерное заполнение всего сечения колонны и относительно легко вытесняются пузырьки воздуха или газов, попадающих в слой сорбента вместе со сточной водой. В колонне слой зерен сорбента укладывают не беспровальную решетку с отверстиями диаметром 5-10 мм и шагом 10-20 мм, на которые укладывают поддерживающий слой мелкого щебня и крупного гравия высотой 400-500 мм, предохраняющий зерна сорбента от проваливания в предрешеточное пространство и обеспечивающий равномерное распределение потока жидкости по всему сечению. Сверху слой сорбента для предотвращения выноса закрывают сначала слоем гравия, затем слоем щебня и покрывают решеткой (т. е. в обратном порядке).Таким образом, рассмотрев основные способы очистки сточных вод, принимаем к расчету следующую схему: песколовка, продуктоловушка (нефтеловушка), напорный флотатор. Выбор данных аппаратов основан на экономической целесообразности и высокой степени очистки конечной технологической схемы. Высокая исходная концентрация нефтепродуктов приводит к выбору двух основных аппаратов для удаления загрязнений. Керосин, находящийся в эмульгированном состоянии лучше поддается извлечению, и основная его часть будет удалена в нефтеловушке, оставшееся загрязнение, в большей степени представленное растворенными частицами нефтепродуктов будут удалены физикохимическим методом, представленном напорным флотатором.Основные свойства рабочих средОсновными рабочими средами являются вода и нефтепродукты, а именно керосин. Основные физико-химические свойства представлены в таблице 1.Таблица 1 – Физико-химические свойства рабочих средПоказательВодаКеросинХимическая формулаПрозрачная жидкость без цвета, запаха и вкуса, формула - Н2Огорючая смесь жидких углеводородов (от C8 до C15)Плотность, кг/м31000800Вязкость, мм²/с1,00381,35температура кипения, °C100180Расход количества извлеченного на каждой стадии керосина приведен в расчетах сооружений, расчет расходов сточных вод представлен ниже.Средний часовой расход сточных вод, поступающий на очистку составляет Qч = 110 м3/ч (по заданию).Qсут=Qч∙8где Qч– среднечасовой расход сточных вод, м3/ч; 8 – число часов работы в сутки, ч.Qсут=110∙8=880 м³/сутМаксимальный часовой расход сточных вод (примем, что очистка образование сточных вод происходит на нефтеперерабатывающем предприятии), м³/ч, будет равен:Qчасmax=Qсут8∙Kgennn, где Kgennn – коэффициент общей неравномерности поступления сточных вод промышленного предприятия.Qчасmax=110·1,05=115,5 м³/чСекундный расход Qc и секундный максимальный Qcmax равны соответственноqc=Qч3600=1103600=0,03 м³/сqcmax=Qчасmax3600=115,53600=0,032 м³/с Технологическая схема и ее описаниеВ целях эффективности принимаем следующую технологическую схему очистки:1231231 –Вертикальная песколовка2 – Нефтеловушка3 – Напорная флотация (флотатор - отстойник)Для механической очистки сточных вод заданного состава предусматриваем установку песколовки, она необходима для улавливания песка и других минеральных нерастворенных загрязнений; предупреждения засорения канализационных трубопроводов отходами в большом количестве, извлечения нерастворимых оседающих и всплывающих загрязнений. После механической очистки располагают усреднители расхода, обеспечивающие прием залпового сброса с последующим равномерным выпуском его. После песколовки сточные воды по трубопроводу попадают в продуктоловушку (нефтеловушку) для механической очистки от пленки, которая образуется на поверхности воды; также в ней оседают твердые механические примеси, не осевшие в песколовке.Продуктоловушка проектируется в горизонтальном исполнении. Горизонтальные продуктоловушки представляют собой отстойник, разделенный продольными стенками на параллельные секции. Сточная вода из отдельно расположенной распределительной камеры по самостоятельным трубопроводам поступает через елевую перегородку в каждую секцию продуктоловушки. Вода в конце секции проходит под затопленной стенкой и через водослив переливается в отводящий лоток и далее в трубопровод. Всплывающие примеси по мере их накопления сгоняются скребковым транспортером к елевым поворотным трубам и выводятся по ним из продуктоловушки. Осадок, выпадающий на дно, тем же транспортером сгребается к приямку, откуда его периодически по илопроводу удаляют через донные клапаны или гидроэлеваторами.При расчете горизонтальных продуктоловушек руководствуются следующим:-число секций принимается не менее двух;-ширина секции – 2 - 3 м при глубине отстаиваемого слоя воды 1,2 – 1,5 м и пропускной способности продуктоловушки до 45 л/с;-при больших расходах сточной воды принимается ширина секции 6 м и глубина 2 м.Далее вода поступает во флотационную камеру. Установка включает насосную станцию с реагентным хозяйством и приемные резервуары для воды до и после флотации, напорные баки, камеру распределения или камеру смешения и распределения воды, колодцы с диафрагмами и делительными шайбами, а также флотаторы или флотаторы - отстойники. Флотацию проводят с рециркуляцией сточных вод или без рециркуляции, с применением реагента или без него. При варианте без рециркуляции все сточные воды, прошедшие основное нефтеулавливание, поступают в приемный резервуар, откуда насосами подаются в напорные баки, где происходит насыщение воды воздухом в течение 1-2 мин под давлением 0,4-0,5 МПа. Воздух подают эжектором во всасывающую трубу насоса в количестве 3-5 % объема обрабатываемой воды. Из напорных баков вода направляется в камеру, где распределяется между флотаторами - отстойниками.При рециркуляции сточные воды, прошедшие основное нефтеулавливание, поступают во флотаторы-отстойники, минуя напорные баки, и только рециркуляционный расход прошедших флотацию сточных вод в количестве 50 % насыщается воздухом в напорных баках под давлением 0,4-0,5 МПа и смешивается со сточными водами, поступающими на очистку. Камера распределения в этом случае служит также и камерой смешения.Сточные воды поступают во флотаторы-отстойники через колодцы с диафрагмой и делительной шайбой. Диафрагма предусматривается для изменения расхода воды, делительная шайба – для равномерного распределения воды и снижения давления до 0,05 - 0,07 МПа. Шайбу устанавливают в непосредственной близости от флотационного отстойника, за ней идет образование и укрупнение пузырьков воздуха. Диаметр шайбы подбирают в зависимости от показаний манометра, установленного за ней, и размеров диафрагмы.Во флотаторе-отстойнике сточные воды через водораспределитель поступают во флотационную камеру, где выделяющиеся из воды мельчайшие пузырьки воздуха увлекают на поверхность взвешенные частицы эмульгированной нефти и образуют легко удаляемый пенообразный слой, насыщенный нефтью. Здесь же происходит и осаждение тяжелых взвешенных веществ. Из флотационной камеры сточные воды направляются в отстойную зону и далее через донные отверстия поднимаются вверх между пеноудерживающей стенкой и стенкой отстойника, переливаются по кромке водослива в отводящий кольцевой лоток.Пена, образующаяся на поверхности флотатора - отстойника, сгребается специальным механизмом в пеносборный лоток, откуда трубой отводится в шламонакопитель – при работе с коагулянтом или на разделку – при работе без коагулянта. Для придания текучести уловленной пене предусматривают ее дождевание, а также подогрев змеевиком по периметру пеносборного лотка. Чтобы опорожнить флотатор и удалить из него осадок в шламонакопитель, устраивают специальный трубопровод.