Проект сооружений коагуляционный доочистки сточных вод целлюлозно-бумажного комбината.

Содержание
Введение
1. Исходные данные для проектирования
1.1 Характеристика стока целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК)
1.2 Определение целевых параметров сооружений доочистки
2. Обзор вариантов технологии доочистки стока ЦБК
2.1 Доочистка биологическими методами
2.2 Адсорбция
2.3 Мембранные методы
2.4 Коагуляция и отстаивание
2.5 Коагуляция и фильтрование через зернистую загрузку
2.6 Коагуляция и флотация
2.7 Глубокое окисление органических загрязнений
2.8 Обработка осадка
2.9 Выбор составляющих элементов технологии доочистки сточных вод
3. Технологическая часть
3.1 Расчетная часть
3.1.1 Расчет количества гидроциклонов
3.1.2 Расчет флотатора
3.1.3 Определение количества песчаных фильтров
3.1.4 Расчет устройств дозирования реагентов
3.2 Характеристика рабочих сред
3.3 Основное оборудование технологической схемы
3.4 Описание технологической схемы и процесса флотации
Заключение
Список источников
Приложение 1: "Флотатор-реактор. Технологическая схема". Чертеж А3.
Приложение 2: "Флотатор-реактор противоточный. Общий вид". Чертеж А3.

Мощность дозирующей станции:
.
Выбираем тот же, что и для едкого натра, струйный насос-дозатор 40с12п-III-К(Щ)-10/12, ЦКБА "Эжектор", г. Москва, предназначенного для прецизионного дозирования до 12 м3 реагента в час.
 3.2 Характеристика рабочих сред
Вещества Кол-во
Основные свойства 1 2 3 Алюминия сульфат технический, очищенный ,сорт II до 0,2
кг/м3 Содержание не менее 16,3 %, содержание не более
0,1 %, (коагулянт), регенерированный, при гидролизе повышает рН сточных вод. Алюминия (III)
гидроксид, Al2(OH)3 - Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, универсальный адсорбент Натрия гидроксид технический
(едкий натр, каустическая сода), NaOH до 0,1 кг/м3 Сильное основание (щелочь). Хор. растворим в воде, при растворении нагревает. Обжигает кожу, особенно опасно попадание в глаза. Технический твердый продукт – содержание 90%. Полиакриламид,
ПАА, поли(1-карбамоилэтилен),
(-CH2CHCONH2-)n до 0,01 кг/м3 Водорастворимый полимер со свойствами полиэлектролита. Хороший коагулянт и флокулянт при обработке промышленных стоков. Соляная кислота, HCl до 0,1 кг/м3 Бесцв. жидкость с резким запахом; Сильная одноосновная кислота., сильно дымит. В товарной к-те содержание 35%.
3.3 Основное оборудование технологической схемы
Наименование Кол-во,
шт Характеристики 1 2 3 Гидроциклон
ГБЦ-П-2000
4 Qмакс = 2100 м3/ч,
Удаляемые включения гидр. крупн. > 20 мм/с, сменная облицовка – полиуретан. Флотатор-реактор радиальный
противоточный 14 Q = 590 м3/ч,
Удаляемые включения гидр. крупн. > 0,1 мм/с.
Влажность пены на выходе не выше 80%, содержания сухого вещества в пене до 100 г/м3. Насос-дозатор струйный
40с12п-III-К(Щ)-2/4
ЦКБА "Эжектор", г. Москва 1 Q=4 м2/ч – максимальная производительность по раствору реагента. Насос-дозатор струйный
40с12п-III-К(Щ)-10/12
ЦКБА "Эжектор", г. Москва 2 Q=12 м2/ч – максимальная производительность по раствору реагента. Ультразвуковой эжектор
ЭГУ
"Аспект-конверсия", г. Дубна 1
Мощность удельная: 100 Вт/см2.
Давление разрежения > 200 атм.
Общая акустическая мощность: 1 кВт.
1 2 3 Фильтр песчаный самопромывной
DS 50
Hydromatic 160 Q=55 м3/ч. Станция растворения коагулянта
СРК-2000Н,
К.В.И., СПБ. 1 Готовит раствор коагулянта, 2 м3 за 10 мин. Спектрофотометр
С-2000
Лабтех,
Москва 1 Вывод информации на монитор и принтер. Настройка в градусах ПКШ, с выдачей управляющего сигнала на реле.
 3.4 Описание технологической схемы и процесса флотации
В приложении "Технологическая схема. Флотатор-реактор противоточный" (чертеж А3), показано по одной единице основного оборудования, с соответствующей этой единице обвязкой.
1) Насос подает сточную воду во флотатор через гидроциклон. Гидроциклон удаляет из стока более 95 % механических загрязнений с гидравлической крупностью более 20 мм/с.
2) Во флотаторе вода движется из его верхней части вниз, в противотоке с водовоздушной смесью. При этом движении происходит:
- захват и вынос микропузырьками газа механических загрязнений с гидравлической крупностью более 0,1 мм/с;
выделение при захлопывании кавитационных пузырьков тепловой энергии, образование свободных радикалов, реакция последних с загрязнениями стока, окисление загрязнений;в том числе лигнина и перевод их в труднорастворимые соединения.
- увлечение пузырьками растворенных коагулянта и полиакриламида навстречу потоку обрабатываемой воды;
- реакция образования гидроксида алюминия, аггломерация их во флокулы;
- вынос микропузырьками газа образовавшихся зародышей хлопьев гидроксида алюминия и захваченных ими загрязнений, транспортировка их в пеносборник по мере их роста;
- выход очищенной воды из нижней части флотатора через уровень, расположенный на высоте уровня воды во флотаторе;
В нижней части флотатора происходит постоянная циркуляция воды, доставляющей дозированные сульфат алюминия и полиакриламид, вместе с водовоздушной смесью от ультразвукового эжектора.
Смесь сульфата алюминия и полиакриламида готовится в емкости станции растворения коагулянта. Дозирование смеси происходит автоматически струйным насосом-дозатором, с отработкой установки, определенной экспериментально. Полиакриламид дозируется в установленной пропорции к едкому натру.
При остановках в работе флотатора предусмотрено удаление воздушных пузырей через воздушный вентиль.
3) Загрязнения, удаленные из объема флотатора, поступают вместе с пеной в пеносборник, находящийся в верхней части флотатора. Здесь происходит "отжатие" воды из пены (до 70 – 80% влажности и 100 г/л сухого вещества), по мере продвижения её вверх, к выходу в ковш для пены, откуда она вместе с загрязнениями из гидроциклона поступает в барабанный вакуум-фильтр.
4) Очищенная во флотаторе вода содержит органические загрязнения до БПК = 6 - 3 мг/дм3. Она нейтрализуется подачей соляной кислоты или едкого натра насосами-дозаторами, пропорционально сигналу с иономера. Затем она поступает в песчаный самопромывной фильтр, где происходит доочистка стока до концентраций органических соединений не выше 3 мг/дм3 по БПКП, взвешенных веществ до концентрации не выше 5 мг/дм3 (очистка не менее 99%). Задержанные загрязнения поступают самотеком с промывной водой в емкость исходной воды. Очищенная вода сбрасывается в водоем.
Схема является оптимальной, т.к. после отладки и настройки требует минимального обслуживания, в высшей степени надежна. Например, в течении 1-2 смен песчаный фильтр способен самостоятельно справиться с очисткой стока.
Полученный осадок влажностью 70-75% имеет 3 категорию опасности и может быть использован при планировании неответственных территорий.
Новым для технологии очистки подобных стоков является применение противоточной флотации и ультразвукового эжектора. Этот аппарат превосходит аналоги по вводу энергии в сток более чем в 10 раз, что в 10-50 раз увеличивает эффективность работы флотатора.
Заключение
1) Выполнен аналитический обзор всех значимых методов доочистки стоков ЦБП после биологической очистки в аэротенках и отстойниках.
2) Предложена высоконадежная технология доочистки на основе реагентной противоточной флотации.
3) В отличие от существующих технологических схем, предложена противоточная флотация и ультразвуковая эжекция водовоздушной смеси, обладающая дополнительной очищающей способностью за счет окисления органических соединении образующимися радикалами.
4) В ходе выполнения работы стало очевидным, что более оптимальное решение проблемы стоков БЦК (но требующее более существенных инвестиций и приостановки производства) лежит в области снижения нагрузки на очистку общего стока.
Снижение может быть реализовано за счет обработки выделенных стоков на локальных очистных сооружениях (адсорбцией, ультрафильтрацией, обратным осмосом) с возвратом сконцентрированных веществ и очищенной воды в производство.
5) Рассмотрены существующие способы значительного повышения эффективности биологической очистки.
Список источников
1. Аким Э.Л., Смирнов А.М. Состояние и перспективы применения методов напорной флотации в ЦБП // Целлюлоза. Бумага. Картон, № 3 - 4, 2002 г., с. 20 – 22.
2. Балицкий В.Н., и др. (РХТУ им. Д.И. Менделеева, ОАО "Центральный
научно-исследовательский институт бумаги"). Применение мембранной
технологии в целлюлозно-бумажной промышленности // Экология и промышленность России, 2002, июль, с. 33 – 35.
3. Зелетин С.А. Необходимы дополнительные исследования. Заметка//Целлюлоза. Бумага. Картон, № 4, 2004 г., с. 74 – 75.
4. Крючихин Е.М., и др. Реализация наилучших существующих технологий в рамках программы реконструкции Соликамского ЦБК. - Материалы восьмой международной научно-технической конференции PAP-FOR 2004, Санкт-Петербург, с. 82 – 87.
5. Кульский Л.А. и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды/В 2-х частях. Ч.2. – Киев: Наукова думка, 1980. – 1206 с.
6. Маргулис М.А. Звукохимия — новая перспективная область химии высоких энергий // Химия высоких энергий. — т. 38. — №3. — 2004. – С. 33 – 40.
7. Методика выполнения измерений цветности питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом ПНД Ф 14.1:2:4.207-04.
8. Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения сточными водами целлюлозно-бумажной промышленности. № 309–59 от 22 декабря 1959 г.
9. Регламент по расчету предельно допустимых сбросов веществ в поверхностные водные объекты со сточными водами. СТО Газпром 8-2005.
10. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения, № 4630-88.
11. Смирнов А.Д. Методы физико–химической очистки воды. Очистка природных и сточных вод: Обзорная информация. М.: ВИТИЦ, 1985.
Вып. 18. — С. 112.
12. Скурлатов В.Ю. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим.-технолог. спец. вузов. – М.: Высш.шк., 1994. – 400 с. – С. 226 - 284.
13. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.
14. Соколов В.В., Л.П. Васильева (СПб ГТУ РП). Некоторые вопросы экологии и биотехнологии в целлюлозно-бумажной промышленности. - Материалы XII ежегодной Российской межотраслевой конференции "Организация природоохранной деятельности, повышение эффективности природопользования и экологической безопасности", Санкт-Петербург, 2003 г., с. 157 – 161.
15. Справочник по очистке природных и сточных вод/Л.Л. Паль и др. – М.: Высш. шк., 1994. – 336 с.
16. Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. Т.1/К. Барак и др. – М.: Стройиздат, 1983. – 607 с.
17. Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. Т.2/К. Барак и др. – М.: Стройиздат, 1983. – С. 609 – 1064.
18. Тумес Вилендер, Марк А. Евилевич (Anox AB, Швеция). Кратчайший
путь к оптимизации биоочистки стоков // Целлюлоза. Бумага. Картон , № 9- 10, 2002, с. 72 – 73.
19. Чернобережский Ю.М. и др., Разработка теоретических основ адсорбционно-коагуляционно-биологической очистки сточных вод с получением адсорбентов и коагулянтов на основе образующихся осадков. Аннотированный отчет за 1996 г. - Тезисы докладов Российской научно-практической конференции "Организация природоохранной деятельности на предприятиях и пути ресурсосбережения", Санкт-Петербург, 1996 г.,
с. 82 – 85.
20. Чернобережский Ю.М. и др. СПбГТУ РП, Братский промышленный институт, Институт катализа. Технология комбинированной физико-химической и биологической очистки сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий с получением адсорбента-коагулянта на основе образующихся осадков. International Environmental Symposium "Pulp and paper technologies for a cleaned world", Paris. April, 1993.
21. Яковлев С.М., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учеб. для вузов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. – М.: Стройиздат, 1990. – 511 с.
Например, см.: Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения сточными водами целлюлозно-бумажной промышленности. № 309–59 от 22 декабря 1959 г.
Методика выполнения измерений цветности питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом ПНД Ф 14.1:2:4.207-04.
Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. Т.2/К. Барак и др. – М.: Стройиздат, 1983. – С. 856 - 858.
Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения, № 4630-88. Приложение 1.
Яковлев С.М., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учеб. для вузов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. – М.: Стройиздат, 1990. – 511 с. – С. 52.
Регламент по расчету предельно допустимых сбросов веществ в поверхностные водные объекты со сточными водами. СТО Газпром 8-2005.
Крючихин Е.М., и др. Реализация наилучших существующих технологий в рамках программы реконструкции Соликамского ЦБК. - Материалы восьмой международной научно-технической конференции PAP-FOR 2004, Санкт-Петербург, С. 82 – 87.
Зелетин С.А. Необходимы дополнительные исследования. Заметка//Целлюлоза. Бумага. Картон, № 4, 2004 г., С. 74 – 75.
Балицкий В.Н., и др. (РХТУ им. Д.И. Менделеева, ОАО "Центральный научно-исследовательский институт бумаги"). Применение мембранной технологии в целлюлозно-бумажной промышленности // Экология и промышленность России, 2002, июль, с. 33 – 35.
Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. Т.1/К. Барак и др. – М.: Стройиздат, 1983. – 607 с. – С. 353 – 366.
Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. Т.1/К. Барак и др. – М.: Стройиздат, 1983. – 607 с. - С. 429 – 462.
Чернобережский Ю.М. и др., Разработка теоретических основ адсорбционно-коагуляционно-биологической очистки сточных вод с получением адсорбентов и коагулянтов на основе образующихся осадков. - Тезисы докладов Российской научно-практической конференции "Организация природоохранной деятельности на предприятиях и пути ресурсосбережения", Санкт-Петербург, 1996 г., с. 82 – 85.
Кульский Л.А. и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды/В 2-х частях. Ч.2. – Киев: Наукова думка, 1980. – 1206 с. – С. 1050 – 1052.
Справочник по очистке природных и сточных вод/Л.Л. Паль и др. – М.: Высш. шк., 1994. – 336 с. – С. 264 – 266.
Кульский Л.А. и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды/В 2-х частях. Ч.2. – Киев: Наукова думка, 1980. – 1206 с. – С. 1045 – 1052.
Аким Э.Л., Смирнов А.М. Состояние и перспективы применения методов напорной флотации в ЦБП // Целлюлоза. Бумага. Картон, № 3 - 4, 2002 г., с. 20 – 22.
Скурлатов В.Ю. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим.-технолог. спец. вузов. – М.: Высш.шк., 1994. – 400 с. – С. 226 - 284.
См., например: Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике/ пер. с нем., 2 изд. – М.: 1957. - 368 с. – С. 57, 200 – 220.
Технические записки по проблемам воды: Пер. с англ. В 2-х т. Т.1/К. Барак и др. – М.: Стройиздат, 1983. – 607 с. – С. 483 – 536.
Кульский Л.А. и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды/В 2-х частях. Ч.2. – Киев: Наукова думка, 1980. – 1206 с. – С. 1049 – 1051.
Чернобережский Ю.М. и др./ СПбГТУ РП, Братский промышленный институт, Институт катализа. Технология комбинированной физико-химической и биологической очистки сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий с получением адсорбента-коагулянта на основе образующихся осадков.// International Environmental Symposium "Pulp and paper technologies for a cleaned world", Paris. April, 1993. С. 86 – 90.
Скурлатов В.Ю. и др. Введение в экологическую химию: Учеб. пособие для хим.-технолог. спец. вузов. – М.: Высш.шк., 1994. – 400 с. – С. 226 - 284.
Маргулис М.А. Звукохимия — новая перспективная область химии высоких энергий // Химия высоких энергий. — т. 38. — №3. — 2004. – С. 33 – 40.
4
Рис.3.
Рис. 1.
Рис.2