Шпаргалка по "Экологии"

Изменение концентрации сточных вод может  происходить в результате залпового  сброса  или циклических колебаний  состава сточных вод. Полное смешение воды можно достигнуть в аппаратах  небольшого объема. (Наиболее оптимальным  считается объем приблизительно 10л),Режим близкий к идеальному смещению достигается в объеме до 10 м³.Изменение концентрации загрязнений в сточных водах при их залповом сбросе (а) и циклических колебаниях состава сточных вод (б) можно представить графически следующим образом: 
 

 
 
 
 
 

                                                                 

 С_ср, С _{доп ,} и С _max – средняя, допустимая по условиям работы последующих сооружений и максимальная концентрации загрязнений, τ_з продолжительность залпового сброса, τ_ц – период циклических колебаний.

Объем усреднителя для погашения залпового  сброса определяется по формуле W_з=1,3q_w τ_з/ ln(К_aν/(К_aν-1)  при К_aν до 5 ,W_з=1,3q_w τ_зК_aν при К_aν ≥ 5, где q_w - расход сточных вод, м³/ ч; τ_{з -} - длительность залпового сброса, К_aν- требуемый коэффициент усреднения (подавления,) равный К_aν= (С _max  -С _ср)/( С _доп - С _ср).Объем усреднителей при циклических колебаниях надлежит рассчитывать по формулам:W_ц=0,21q_w τ_ц √К²_aν – 1   при К_aν до 5 ;W_ц=1,3q_w τ_цК_aν при К_aν = 5 и более.Число секций усреднителей необходимо применять не менее двух, при чем обе рабочие. При наличии в сточных водах взвешенных веществ необходимо предусматривать мероприятия по предотвращению осаждения их в усреднителе или наоборот, конструктивный способ их отделения

Для вычисления объема усреднителя определяют число  секций n и по числу секций уточняют объем. Проверочный расчет усреднителей проводят по скорости продольного движения воды (u_с) в секциях определенного сечения F(м²). Эта скорость должна быть меньше 2,5м/с. Эта скорость определяется соотношением: u_с= 1000Q/ nF3600

Для выравнивания концентрации стоков применяют усреднители, в которых усреднение достигается  смешением порций воды, поступающих  в разные промежутки времени. 

17. Технологические решения по очистке и использованию стоков автотранспорта.

По современным  требованиям мойка автотранспортных средств должна иметь оборотную  систему водопользования с коэффициентом  оборота не менее 90%. В системе  водообеспечения необходимо предусматривать  обеззараживание оборотной воды и технологическую продувку, идущую на сброс.

Требования  к качеству воды, используемой для  технологических нужд:

мытье грузового автотранспорта и отечественных  автомашин – 2 мг/л (по нефтепродуктам);

автосервис  для иномарок и отечественного автотранспорта – меньше 1 мг/л.

Современные установки отечественных и зарубежных фирм обычно ориентированы на применение:

песколовка

отстойник-нефтеловушка

электрофлотокоагулятор

коалесцентный фильтр

фильтры с зернистой загрузкой

адсорбционный фильтр

В схемах без электрокоагуляции применяется дополнительно УФ-облучение для обеззараживания.

В системах с электрокоагуляцией устанавливают  режим, когда электрокоагулятор  работает как электролизер, что обеспечивает образование из хлорида натрия –  гипохлорид натрия.

При низком содержании соли в подпитывающей  воде, раствор хлорида натрия вводят в оборотную систему.

Следует помнить, что при избытке этого  компонента повышается коррозионная активность воды, что приводит к более быстрому износу оборудования.

Кислород в процессе флотации практически не участвует.

Растворимые электроды выделяют алюминий или  железо (в зависимости от типа –  материала электрода).

Водород – наиболее активно участвует  в процессе флотации.

Кислород  – участвует в процессах химических превращений (окислитель).

Гипохлорид  натрия – участвует в процессе обеззараживания.

 Электрокоагулятор  с флотацией – очень эффективен, т.к. в процессе образуются  маленькие пузырьки с большой  плотностью (количество).

Диаметр пузырьков в напорной флотации 30-40 мкм. При электрофлотации размеры соизмеримы и даже меньше.

Большая плотность пузырьков увеличивает  вероятность эффективного столкновения, следовательно, увеличивается эффективность  очистки от коллоидных и тонкодисперсных  частиц. 

Пример  оборотной системы  мойки автотранспорта (автоматизированаая система на 5м³)

или гидросмыв (тогда еще требуется установка  гидроциклона)

ЭФК- электрофлотокоагулятор; КФ – коалесцентный  фильтр; Ф- фильтр; Р  –ресивер; М –  мойка.

Промывка  фильтра  осуществляется насосом  в автоматическом режиме по давлению в ресивере, т.о. отпадает необходимость установки дополнительного насоса.

При промывке фильтра скорость в 5 раз больше, чем в режиме фильтрации. Насос  на промывку в 5 раз должен быть производительней, чем для подачи воды на фильтрацию. Это не выгодно, следовательно использование ресивера наиболее целесообразно.

Использование электрокоагуляции или электрофлококоагуляции – типичный прием обработки сточных  вод, содержащих стойкие нефте- или  масло- эмульсии (в том смысле, что  плохо разделяются при отстаивании, флотации и фильтрации в силу тонкодисперсности).

Иногда  после электрокоагуляции, дополнительно  ставят электролизер, котором идет электрофоретическое разделение фаз (оседание примесей на электродах).

Электрокоагуляция не требует реагентов, эффективна и достаточно легко управляется.

Не достатком  этих схем является то, что они в  достаточной степени не снижают  концентрацию СПАВ. По техническим  условиям воды, используемой в обороте  для мойки транспорта, эти показатели жестко не регламентируются, но они вызывают трудности при эксплуатации оборотных систем.

При продувке избытка воды в канализационные  системы эта величина строго регламентирована и должна составлять 1,0 мг/л (СПАВ анионные). Концентрация  их в системе может  составлять при использовании современных моющих средств и полиролей до 150 мг/л. Поэтому в системе следует предусматривать ступень очистки от СПАВ.

Одним из вариантов решения может быть модуль озонирования. 

18. Оборотные системы  водопользования  гальванического  производства. Интенсификация работы ионообменных установок (управляющие параметры).

Состав  промывных вод гальванических производств  определяется технологией процесса, а концентрация примесей - характером водопользования в целом и  способами отмывки деталей в  частности.        Единственным практически осуществимым способом возвращения промывных вод является метод ионного обмена, с помощью которого возвращается обессоленная вода, а сорбированные примеси извлекаются из ионитов при их регенерации

Ионный обмен – процесс обмена ионов твердой матрицы ( ионита ) с ионами воды.

Ионный  обмен является одним из основных методов очистки воды от ионных загрязнений, глубокого обессоливания воды. Наличие разнообразных ионообменных материалов позволяет решать задачи очистки вод различного химического состава с высокой эффективностью. Это единственный метод, дающий возможность выборочно, селективно извлекать из раствора некоторые компоненты, например, соли жесткости, тяжелые металлы.

Иониты – твердые нерастворимые вещества, имеющие в своем составе функциональные (ионогенные) группы, способные к ионизации в растворах и обмену ионами с электролитами. При ионизации функциональных групп возникают две разновидности ионов: одни жестко закреплены на каркасе (матрице) R ионита, другие – противоположного им знака (противоионы), способные переходить в раствор в обмен на эквивалентное количество других ионов того же знака из раствора.

Обменная  емкость

Для количественной характеристики ионообменных и сорбционных  свойств ионитов применяют следующие  величины: полная, динамическая и рабочая обменная емкость.

Полная  обменная емкость  ( ПОЕ ) определяется числом функциональных групп, способных к ионному обмену, в единице массы воздушно-сухого или набухшего ионита и выражается в мг-экв/г или мг-экв/л. Она является постоянной величиной, которую указывают в паспорте ионита, и не зависит от концентрации или природы обменивающегося иона. ПОЕ может изменяться (уменьшаться) из-за термического, химического или радиационного воздействия. В реальных условиях эксплуатации ПОЕ уменьшается со временем вследствие старения матрицы ионита, необратимого поглощения ионов-отравителей (органики, железа и т. п.), которые блокируют функциональные группы.

Равновесная (статическая) обменная емкость зависит  от концентрации ионов в воде, рН и отношения объемов ионита и раствора при измерениях. Необходима для проведения расчетов технологических процессов.

Динамическая  обменная емкость  ( ДОЕ ) – важнейший показатель в процессах водоподготовки. В реальных условиях многократного применения ионита в цикле сорбции-регенерации обменная емкость используется не полностью, а лишь частично. Степень использования определяется методом регенерации и расходом регенерирующего агента, временем контакта ионита с водой и с регенерирующим агентом, концентрацией солей, рН, конструкцией и гидродинамикой используемого ап парата. На рисунке показано, что процесс очистки воды прекращают при определенной концентрации лимитирующего иона, как правило, задолго до полного насыщения ионита. Количество поглощенных при этом ионов, соответствующее площади прямоугольника А, отнесенное к объему ионита, и будет ДОЕ. Количество поглощенных ионов, соответствующее полному насыщению, когда проскок равен 1, соответствующее сумме ДОЕ и площади заштрихованной фигуры над S -образной кривой, называют полной динамической обменной емкостью (ПДОЕ). В типовых процессах водоподготовки ДОЕ обычно не превышает 0,4–0,7 ПОЕ.

 

Этот  метод имеет следующие преимущества:

высокая степень очистки воды;

возврат воды в оборот для различных стадий технологического процесса (приготовление электролитов и промывка);

возможность очистки смешанного стока;

высокая надежность и стабильность качества воды при колебании состава;

простота  автоматизации и контроля  процесса очистки;

возврат регенерированных веществ в производство.

Недостатки метода:

необходимость предварительной очистки  от механических примесей, органики и ПАВ;

значительный  расход реагентов на регенерацию;

необходимость дополнительного обезвреживания элюатов  реагентным методом и сброс сильно минерализованной воды;

необходимость наличия высококвалифицированного персонала.