Расчет и проектирование нейтрализационных и реагентных установок

0

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Система защиты среды обитания»

 

 

 

Расчет и проектирование нейтрализационных и реагентных установок

 

 

Аннотация

 

Пояснительная записка содержит 57 страниц, 9 рисунков, 11 таблиц,  19 источников.

В данном курсовом  проекте приведены методы очистки сточных вод с помощью нейтрализации и использовании реагента, описаны схемы нейтрализационных и реагентных установок, произведен расчет по складу для реагентов, а также по размерам баков.

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………...4

1 Общая характеристика методов очистки сточных вод…………………….6

  • Методы очистки сточных вод……………………………………………..6
  • Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий…………..10
  • Характеристика технологий производства химических волокон……13
    • Производство искусственных волокон………………………………….13
    • Производство синтетических волокон…………………………………..16
    • Очистка сточных вод……………………………………………………...17
  • Нейтрализационные и реагентные установки…………………………19
    • Смесители. Расчет смесителя…………………………………………….19
    • Нейтрализационные установки. Расчет нейтрализатора……………….22
    • Реагентные установки. Расчет расходных и растворных баков……….31
    • Склады извести и реагентов. Расчет склада…………………………….38
  • Безопасность труда на нейтрализационных и реагентных установках......................................................................................................................42
    • Анализ условий труда…………………………………………………….42
    • Расчет естественного освещения на складе с реагентами……………...45
    • Возможные ЧС…………………………………………………………….46

Заключение…………………………………………………………………….52

Список использованных источников………………………………………...53

Приложение А Нормативное время эвакуации из общественных помещений……………………………………………………………………………55

Приложение Б Время задержки начала эвакуации…………………………56

Приложение В Зависимость скорости и интенсивности движения от плотности людского потока…………………………………………………………..57

 

 

Введение

 

Водная оболочка Земного шара - океаны, моря, реки, озера - носит название гидросфера, которая покрывает 70,8 % земной поверхности. Объем ее 1370,3 млн. км3, что составляет 1/800 объема планеты. Отметим еще, что 96,5 % гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74 % - в полярных и горных ледниках и лишь 0,45 % - в пресных водах - озерах, реках и болотах.

Вода - одно из самых распространенных веществ на Земле (второе после оксида кремния или песка). Однако на свои нужды, вполне естественно, человечество использует, как правило, пресные воды, запас которых, повторяем, весьма ограничен. Одним из выходов в решении проблем может быть привлечение практически неиспользуемых или малоиспользуемых в настоящее время водных ресурсов: опресненных вод Мирового океана, подземных вод замедленного водообмена и айсбергов. В частности, в настоящее время доля опресненных вод в общем объеме водоснабжения мира невелика - 0,05 %, что объясняется высокой стоимостью и значительной энергоемкостью технологических процессов опреснения. Такие воды используются лишь там, где совершенно отсутствуют или чрезвычайно труднодоступны ресурсы поверхностных ил подземных вод, а их транспортировка оказывается дороже по сравнению с опреснением воды повышенной минерализации непосредственно на месте.

Как известно, основные потребители воды - промышленность, сельское хозяйство, строительство и другие отрасли. Однако, и на повседневные бытовые нужды человек использует в городах сотни литров в сутки. Акад.А.Е. Ферсман с полным основанием назвал воду "самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни". Для ее поддержания человеку необходимо 2,5 л питьевой воды в сутки. А за 60 лет жизни он выпивает 50 м3 воды, что соответствует объему железнодорожной цистерны.

Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, разделяются на три вида: производственные, бытовые, атмосферные.

Производственные сточные воды – это воды, использованные в технологическом процессе. Они включают две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные сточные воды могут содержать примеси:

а) минеральные

 б) органические,

в) бактериальные,

г) биологические.

К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде неорганические вещества, минеральные масла и др. Органические загрязнения могут быть растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, бумаги, растительных масел и пр. загрязнениям животного происхождения относятся  физиологические   выделения     людей и    животных, остатки тканей

животных, клеевые вещества и др. Бактериальные и биологические загрязнения по химическому составу являются органическими загрязнениями, но выделены в отдельную группу ввиду особого взаимодействия с другими видами загрязнений. Они представляют собой различные микроорганизмы: грибы, водоросли, бактерии.

Бытовые сточные воды - это воды от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, душевых установок и т.п.

Атмосферные сточные воды - дождевые и талые воды.

Водоотведение - это отрасль народного хозяйства, решающая вопросы обеспечения и постоянного улучшения санитарного состояния воды населения сел, городов и окружающей природной среды. Современная система водоотведения - это сложный комплекс инженерных сооружений для отведения очистки и эффективного повторного использования сточных вод в народном хозяйстве.

 Водоемы обладают самоочищающей способностью, что позволяет экономично и обоснованно запроектировать очистные сооружения, на которых сточная вода очищается до необходимой степени. Условия спуска сточных вод любой категории в поверхностные водоисточники определяются народнохозяйственной значимостью последних. В соответствии с этим условием допустимо некоторое ухудшение воды после попадания в неё сточных вод, но не настолько, чтобы оно отразилось на жизни водоема.

В результате использования воды человеком в быту или на производстве и при транспортировании отходов она изменяет свои физико-химические свойства. При этом особое значение приобретает очистка сточных вод. В данном курсовом проекте представлены методы очистки сточных вод с помощью нейтрализационных и реагентных установок.

 

 

 

1 Общая характеристика методов очистки сточных вод

 

1.1 Методы очистки сточных вод

 

Загрязнение биосферы, в том числе источников водоснабжения, является реальным фактором, который оказывает отрицательное влияние на здоровье людей. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) от использования некачественной питьевой воды каждый год в мире страдает каждый десятый человек. До 50 % речной воды каждый год подвергается техногенному воздействию, в том числе и в результате сброса 425·109 м3 сточных вод. Значительная загрязненность водных объектов и мало эффективные технологии подготовки поды это главные причины низкого качества питьевой воды. Нарушения требований СанПиН 2.1.4.10749-01, в которых установлены физико-химические и микробиологическим показатели питьевой воды отмечены во всех субъектах РФ. Более 90 % сточных вод, поступающих через коммунальные сети в поверхностные водные объекты, сбрасываются загрязненными.

На качество воды оказывают значительное влияние находящиеся в ней вещества и соединения в различных концентрациях. Превышение концентрации некоторых загрязняющих веществ может оказывать пагубное воздействие как на человека, так и на биологическую обстановку в водном объекте. Следовательно, при сбросе сточных вод после производственных процессов требуется осуществлять извлечение вредных веществ и добиваться установленной предельно допустимой концентрации ПДК сточных вод.

Химические соединения, находящиеся в сточной воде, можно разделить на неорганические и органические и классифицировать по их фазовому состоянию. Характеристика сточных вод представлена в таблице 1.

 

 

Таблица 1 – Классификация и методы очистки сточных вод

 

Тип вредных веществ

Методы очистки сточных вод

Нерастворимые в воде загрязнения – взвешенные вещества, эмульсии и суспензии образуют с водой гетерогенные кинетически неустойчивые соединения(I группа)

Методы, основанные на использовании сил гравитации

Вещества коллоидной степени дисперсности (R ~ 0,1 мкм), образующие с водой гидрофобные и гидрофильные системы (II группа)

Электрофлотация + коагуляция

Флотация + коагуляция

Фильтрация

Отстаивание (седиментация)

Вещества молекулярной степени дисперсности (R < 0,01 мкм). Растворимые органические соединения (III группа)

Сорбция на активированном угле

Нанофильтрация

Ионные растворы (R<0,001 мкм). Растворы солей, кислот, щелочей, ионы металлов – электролиты (IV группа)

Реагентный метод – перевод ионов в малорастворимые соединения

Мембранные технологии обессоливания

 

При обработке сточных вод различного типа используют разные группы методов. Применяя разделение по фазовому состоянию веществ в растворе, можно сгруппировать методы очистки сточных вод.

Для каждого типа промышленных производств характерен свой состав сточных вод. Например, на металлообрабатывающем предприятии в сточных водах будут присутствовать ионы тяжелые металлы и нефтепродукты, однако там не будет фенолов и смол. С другой стороны, на НПЗ в сточных водах будут содержаться фенолы, но не будет ионов никеля или хрома.

Выбор наилучших доступных технологий очистки воды является для проектировщиков достаточно сложной задачей, обусловленной разнообразием загрязняющих веществ в сточной воде и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству ее очистки. Например, для обессоливания воды с целью создания оборотного водоснабжения предприятия используют следующие методы: ионный обмен, обратный осмос, нанофильтрацию, вакуумное выпаривание. Воду, прошедшую процесс обессоливания, можно использовать повторно технологических целей: промывки деталей в гальваническом производстве, охлаждения оборудования, получения пара и пр. Также, возможна утилизация ценных компонентов из сточных вод, кислот и щелочей с использованием, например, керамических мембранных элементов. На основании результатов анализа сточной воды можно спроектировать очистные сооружения и подобрать соответствующее оборудование. Выбор оборудования для очистки сточных вод требуется осуществлять методом сравнения данных о качестве воды с характеристиками данных технологического оборудования.

Очистные сооружения сточных вод проектируются на основании анализа производственных процессов и состава стоков. Например, используются деструктивные методы очистки сточных вод промышленных предприятий, с разложением вредных веществ или переводов их в нетоксичные соединения, и регенеративные методы, базирующиеся на утилизации и извлечении загрязнений из воды.

На основании объема и характеристик сточных вод применяются различные методы обработки: механические, физико-химические, физические, химические биологические, а также их комбинирование. 

Очистка сточных вод проводится с целью устранения вредных и опасных свойств, которые могут привести к пагубным последствиям в окружающей среде. Применение различных технологий очистки направлено на нейтрализацию, обезвреживание или утилизацию ценных компонентов. Таким образом, выбор технологии очистки и оборудования зависит в первую очередь от свойств сточных вод и их отклонений от свойств природных вод. Другими словами, выбор метода очистки стоков зависит от вредных факторов (ВФ), которыми обладает сточная вода.

В качестве вредных факторов могут выступать не только токсические вещества – нефтепродукты, ПАВ, ионы тяжёлых металлов, но и такие обобщённые показатели, как агрессивность среды, общая жёсткость (выше допустимой), содержание аммонийного азота, окисляемость и др.

Наличие в сточной воде тех или иных вредных факторов определяется из анализа характеристик воды. Каждому ВФ может соответствовать группа показателей, т.е. наличие в воде ВФ может определяться несколькими характеристиками, и в случае отсутствия в воде какой-то характеристики отсутствует и ВФ. Кроме того, один и тот же показатель сточной воды может свидетельствовать о наличии сразу нескольких ВФ.

Вредные факторы сточных вод удобно выделить в классы и каждому классу сопоставить один или группу показателей, которые бы однозначно определяли этот класс. Эту группу показателей будем называть идентификатором класса ВФ.

Анализ многочисленных литературных источников позволил выявить несколько классов ВФ и множество методов, способных обезвреживать эти классы. Список некоторых выявленных классов ВФ, их идентификаторы и группы методов обезвреживания даны в таблице 2.

 

Таблица 2 – Типы загрязняющих веществ в сточных водах и методы очистки

 

Тип загрязняющих веществ

Группа загрязнений

Методы очистки сточных вод

Грубодисперсные взвешенные вещества

Взвешенные вещества с размером частиц более 0,5 мм

Просеивание

Первичное отстаивание без реагентов

Фильтрация

Грубодисперсные эмульгированные частицы

Капельные загрязнения, органические вещества, не смешивающиеся с водой

Гравитационная сепарация

Фильтрация

Флотация

Электрофлотация

Микрочастицы

Взвешенные вещества с размером частиц более 0,01 мм

Фильтрация

Коагуляция

Флокуляция

Напорная флотация

Стабильные эмульсии

Нефтепродукты в количестве > 5 мг/л, вещества, экстрагируемые серным эфиром

Тонкослойная седиментация

Напорная флотация

Электрофлотация

Коллоидные частицы

Размер частиц от 0,1 до 10 мкм

Микрофильтрация

 

Электрофлотация

Агрессивность среды

pH, общая щелочность, общая кислотность

Нейтрализация

Масла

Концентрация масел более 10 мг/л

Гравитационная сепарация

Флотация

Электрофлотация

Фенолы

Концентрация фенолов 0,5 - 5 мг/л

Биологическая очистка +озонирование

Сорбция на активированном угле

Концентрация фенолов 5 - 500 мг/л

Биологическая 
очистка

Флотация + Биологическая 
очистка

Коагуляция + озонирование

 

 

Как видно из таблицы каждому типу сточных вод соответствует метод или группа методов, пригодных для их очистки. В то же время, многие методы очистки сточных вод позволяют удалять более одного типа загрязнений, что и применяется при проектировании и строительстве установок очистки воды и очистных сооружений.

 

 

1.2 Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий

 

Процесс очистки сточных вод производственного предприятия, как правило, включает несколько стадий, на каждой из которых возможно применение различные методов очистки сточных вод и соответствующего технологического оборудования. Данная ситуация обусловлена в первую очередь тем, что многие методы, в особенности тонкой очистки сточных вод нельзя использовать, если в них присутствуют взвешенные вещества и эмульсии. Кроме этого, большинство методов очистки стоков имеет верхний предел концентраций по загрязняющим веществам, от которых данный метод должен очищать сток. Следовательно возникает необходимость предварительной обработки стоков перед применением основных методов их очистки. Применение стадийной очистки сточных вод промышленных предприятий обусловлено также тем, что комбинированием нескольких типов процессов обработки возможно достигнуть требуемой степени очистки с минимальными затратами.

На различных промышленных производствах используется различное количество стадий очистки воды. Это зависит от организации очистных сооружений, используемых методов очистки и состава стоков. Для разработки информационной системы процессы очистки стоков следует рассматривать на основе более обобщенного подхода.

На первой стадии очистки сточных вод необходимо извлечь крупные частицы взвешенных веществ и грубодисперсных примесей, нейтрализовать токсины и удалить из сточных вод масла. Если данные загрязнения в сточных водах отсутствуют, следует начать очистку сточных вод со второй стадии, на которой происходит извлечение практически всех механических примесей, а также проводится подготовка стоков к дальнейшей очистке, а именно, снижение агрессивности сточных вод, понижение неприемлемых концентраций отдельных загрязняющих веществ. На третей стадии очистки стоков производится извлечение всех загрязняющих веществ до определенного заданного уровня. Если степень очистки недостаточна, требуется четвертая стадия очистки сточных вод, на которой используются методы, позволяющие извлекать соединения, находящиеся в растворимом состоянии.

Применение конкретных способов очистки сточных вод либо их комбинирование на каждом этапе обработки определяется химическим составом и физическими свойствами сточных вод. В зависимости от наличия или отсутствия определенных классов загрязняющих веществ в стоке возможно исключать некоторые стадии водоочистки. Не трудно обнаружить, что вторая и

третья стадии очистки являются неотъемлемой частью любой   технологической

схемы очистки сточных вод. Данные стадии очистки – первая и вторая стадии обработки сточных вод это основа любого технологического процесса очистки. Первая стадия является предварительной обработкой, а последняя - глубокой очисткой сточной воды. Все стадии техпроцесса обработки сточных вод производственного предприятия представлены на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Стадии техпроцесса обработки сточных вод производственного предприятия

 

Когда стоки промышленного предприятия содержат крупные частицы взвешенных веществ либо волокна (как в производстве керамических и силикатных материалов), а также нефтепродукты, требуется тщательная предварительная очистка сточных вод, включающая в себя:

  • отстаивание сточных    вод   с       использованием      либо      без

 

использования химических реагентов в зависимости от состава стоков,

  • фильтрация через решетки или сетчатые фильтры,
  • подача стоков на гравийные фильтры (грубая очистка),
  • коагуляция (дозирование растворов солей железа либо алюминия),
  • извлечение из сточных вод вредных веществ специальными методами,
  • применение нефтеловушек для очистки сточных вод от нефти и масла.

При определенных условиях необходимо дозировать в сточную воду флокулянт для укрупнения взвешенных и коллоидных частиц и процесса хлопьеобразования.

Существует множество различных способов первичной обработки стоков, с различной эффективностью:

  • механическая первичная очистки сточных вод,
  • усиленная реагентно первичная обработка с низким дозированием химикатов,
  • первичная обработка взвешенных веществ,
  • биологическая очистка сточных вод

Цель первичной обработки сточных вод – прежде всего механическая очистка, а также значительное снижение количества загрязнений. Данный этап является неоднозначным. Используемые в нем методы могут сильно отличаться по принципу очистки сточных вод.

Вторая стадия является основной стадией очистки стоков, на которой происходит извлечение большинства загрязняющих веществ. При обработке на данном этап наряду с физико-химическими методами нередко применяют процессы биологической деградации отходов. Применяемых при вторичной обработке методов, как правило, бывает достаточно для очистки стоков. Тем не менее очистка сточных вод до жестких требований ПДК иногда достигается лишь после стадии глубокой очистки воды. На данном этапе применяются более эффективные физико-химические методы очистки и обессоливания воды такие, как технологии ионного обмена, нанофильтрация и обратный осмос.

 

2 Характеристика технологий производства химических волокон

 

2.1 Производство искусственных волокон

 

К этому виду волокон относятся вискозные, медно-аммиачные и ацетатные волокна, для получения которых используется целлюлоза.

Целлюлоза образуется едким натром и после отделения щелочи растворяется в сероуглероде. Образовавшийся вискозный раствор для получения вискозной нити продавливается через фильеры (устройство с мельчайшими отверстиями) в осадительную ванну, содержащую раствор серной кислоты, сульфатов натрия и цинка. Далее нить отмывается щелочью, проходит пластификационную ванну со слабокислым раствором. Осадительная ванна освобождается от излишков воды, остаток поступает в кристаллизатор.

Производственные загрязненные сточные воды образуются в процессах отделения щелочи, фильтрации вискозы, прядения и отделки волокна, выпарки раствора осадительной и пластификационной ванн, кристаллизации сульфата натрия, приготовления отделочных растворов.

По характеру загрязнений сточные воды разделяются на кислые (содержащие серную кислоту, сульфаты цинка и натрия, сероуглерод, сероводород, гемицеллюлозу), щелочные (содержащие едкий натр, сульфаты натрия, сульфиды, серу) и вискозные (содержащие целлюлозу, едкий натр, сероуглерод, сероводород).

Малозагрязненные сточные воды в производстве всех видов химических волокон, как правило, используются в оборотных системах со сбросом в канализацию только продувочных вод.

Целлюлоза обрабатывается комплексом солей меди в присутствии концентрированного раствора аммиака. Образовавшийся раствор продавливается через фильеры и щелочную ванну, затем полученное волокно многократно отмывается водой. Регенерация аммиака производится его разгонкой. Медь после упаривания отработавшего раствора выделяется в осадок и растворяется серной кислотой для повторного использования.

Производственные загрязненные сточные воды образуются в процессах приготовления, промывки и фильтрации солей меди, приготовления и фильтрации прядильного раствора, прядения и отделки волокна, регенерации аммиака и меди. Сточные воды загрязняются окисью меди, медно-аммиачными соединениями, серной кислотой, едким натром, целлюлозой, а также сульфатами аммония и натрия.

В качестве основного сырья для производства ацетатного волокна используется ацетил-целлюлоза, которая растворяется в ацетоне или метиленхлориде.

В основном производстве загрязненные сточные воды практически отсутствуют. Сточные воды, загрязненные следами ацетона или метиленхлорида, образуются при регенерации растворителей.

В таблице 3 приведено усредненное количество загрязненных сточных вод в производстве искусственных волокон.

 

Таблица 3 – Количество сточных вод производства искусственных волокон

 

Вид готовой продукции

Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции

кислые

Щелочные

вискозные

Вискозная текстильная нить

500

150

40

Вискозный корд

150

80

50

Вискозное штапельное волокно

300

80

20

Вискозный целлофан

240

60

15

Ацетатная текстильная нить

-

20

-

Медно-аммиачное штапельное волокно

250

70

-

Сероуглерод-ректификат

-

30

-

 

В таблице 4 приводится усредненное количество основных загрязняющих веществ в сточных водах производства искусственных волокон.

 

Таблица 4 – Концентрация загрязняющих веществ сточных вод производства искусственных волокон

 

Загрязня-ющее вещество

Концентрация загрязняющих веществ, кг на 1 т родукции

Вискоз-ная нить

Вискоз-ный корд

Вискоз-ное волокно

Вискоз-ный целлофан

Аце-тат-ная вис-коз-ная нить

медно-амми-ачное шта-пель-ное волок-но

Сероуг-лерод-ректи-фикат

Серная кислота

350

120-140

130

110-440

-

-

-

Едкий натр

60

65

45

60

-

-

-

Сульфат натрия

900

200

280

170-920

-

750

-

Сульфат цинка

45

100-150

40

-

-

-

-

Сульфат аммония

-

-

-

-

-

550

-

Сульфи-ты

100

-

6

6

-

-

-

Аммиак

-

-

-

-

-

110

-

Медь

-

-

-

-

-

60

-

Целлюлоза

70

50

45

37

-

10

-

Сероуг-лерод

13

23

29

20

-

-

8

Серово-дород

1

2

2

2

-

-

4

Сера и ее соедине-ния

34

37

45

35

-

-

-

Замасли-ватели

5

5

1

-

-

3

-

Модифи-каторы

-

3

-

-

-

-

-

Красите-ли

1

-

4

1

-

-

-

Глицерин

-

-

-

2

-

-

-

Ацетон

-

-

-

-

5

-

-

Этилаце-тат

-

-

-

15

-

-

-

 

2.2 Производство синтетических волокон

 

Синтетические волокна (нити) - формируют из полимеров, не существующих в природе, а полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений.

В качестве исходного сырья для получения синтетических волокон используют продукты переработки газа, нефти и каменного угля (бензол, фенол, этилен, ацетилен). Вид полученного полимера зависит от вида исходных веществ. По названию исходных веществ дается и название полимеру. Синтетические полимеры получают путем реакций синтеза (полимеризации или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров). Синтетические волокна формуют либо из расплава или раствора полимера по сухому или мокрому методу.

Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и разнообразием свойств исходных синтетических полимеров, что позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, в то время как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных).

Очень важно и то, что свойства синтетического волокна и, получаемого из него, материала можно задавать наперед. Физико-механические и физико-химические свойства синтетических волокон можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации, как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разными свойствами.

Именно поэтому, текстильные изделия нового поколения более адаптированы к потребностям человека, обладают многофункциональными и комфортными свойствами, комплиментарно поддерживают здоровье человека, позволяют существенно повысить безопасность среды его обитания. Как ни парадоксально, использование одежды на основе нового поколения "синтетики" позволяет повысить работоспособность организма в экстремальных условиях. В связи с этим синтетические волокна существенно потеснили натуральные и искусственные волокна в производстве некоторых видов изделий. Материалы из синтетических волокон очень активно используются для производства современной модной одежды, спецодежды, одежды для экстремальных условий и спорта.

Компании с мировыми именами целенаправленно занимаются разработкой новых синтетических материалов. В настоящее время существует несколько тысяч видов химических волокон, и число их увеличивается с каждым годом. Однако основную роль в производстве химических волокон в обозримом будущем составят уже известные выпускаемые химической промышленностью волокна с улучшенными свойствами. Современные синтетические материалы, значительно более прочны и долговечны, легки, меньше мнутся, быстрее сохнут.

Они могут обладать свойством быстро впитывать и отводить конденсат от поверхности тела, предохранять тело от перенагревания или переохлаждения, химического воздействия, облучения и др.

К числу наиболее распространенных и известных видов относятся следующие синтетические волокна: полиуретановые, полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, полиолефиновые, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые.

Гетероцепные волокна содержат в цепи макромолекулы кроме атомов углерода атомы других элементов.
Карбоцепные волокна содержат в цепи макромолекулы только атомы углерода.

 

 

2.3 Очистка сточных вод

 

Сточные воды производства вискозных и медно-аммиачных волокон подвергаются локальной физико-химической очистке от специфических загрязнений, а затем направляются на самостоятельные или общегородские сооружения биологической очистки. Сточные воды производства ацетатного волокна, как правило, подвергаются непосредственной биологической очистке совместно с хозяйственно-бытовыми водами.

На рисунке 2 приведена комплексная схема очистки сточных вод производства вискозных волокон, включающая также регенерацию технологических растворов и улавливание ценных веществ.

Отработавшие растворы осадительной и пластификационной ванн после упаривания направляются в кристаллизатор для выделения излишков сульфата натрия, возвращаемого в производство.

Кислые цинксодержащие воды нейтрализуются кальцинированной содой  и обрабатываются сульфидом натрия, отстаиваются и направляются на песчаные фильтры. Образовавшийся шлам, содержащий соли цинка, обезвоживается на вакуум-фильтрах и вступает в контакт с серной кислотой для растворения цинка, вновь используемого в производстве.

 

Рисунок 2 – Комплексная схема очистки сточных вод производства вискозного волокна с регенерацией ценных веществ: 1 – щелочные стоки; 2 – вискозные стоки; 3 – кислые цинксодержащие стоки от   отделки      текстильной

нити; 4 – кислые цинксодержащие стоки; 5 – из отработанной пластификационной ванны; 6 – выпарные установки I и II ступени; 7 – из отработанной осадительной ванны; 8 – возврат укрепленной осадительной ванны; 9 – газовоздушная смесь на общезаводские установки очистки вентиляционных выбросов; 10 – установка кристаллизации сульфата натрия; 11 – градирни; 12 – усреднители; 13 – насосы; 14 – реакторы; 15 – отстойники I и II ступени; 16 – дозаторы кальцинированной соды; 17 – дозаторы раствора сульфида натрия; 18 – воздуходувка; 19 – песчаные фильтры; 20 – приемные барки цинкового шлама; 21 – вакуум-фильтры; 22 – дозатор серной кислоты; 23 – фильтр; 24 – приемная барка раствора сульфата цинка; 25 – реактор; 26 – смеситель очищенных стоков; 27 – аэротеки; 28 – вторичные отстойники; 29 – шламонакопители; 30 – катионитовые фильтры; 31 – барки рециркуляции регенерирующего раствора; 32 – очищенные стоки в водоем; 33 – регенерированный раствор сульфата цинка.

 

При проектировании сооружений для очистки сточных вод производства вискозного волокна следует принимать следующие параметры: объем усреднителей на 3-4-часовой приток воды; продолжительность отстаивания 2 – 4 часа; скорость фильтрации воды на песчаных фильтрах – 5 – 6 м/ч, катионитовых – 8 – 10 м/ч; время пребывания воды в аэротенках 10 12 ч при расходе воздуха в них 13 – 15 м33; расход воздуха на отдувку сероуглерода и сероводорода 15 – 20 м33 воды.

Общий эффект очистки вискозных сточных вод определяется остаточной концентрацией; 0,1 – 0,15 мг/л цинка, 2 – 3 мг/л взвешенных веществ0 0,5 – 1 мг/л сероуглерода, сульфидов – отсутствие, БПКполн=    8 – 10 мг О2/л.

На рисунке 3 приведена схема очистки сточных вод, действующая на ряде предприятий вискозного волокна.

 

Рисунок 3 – Схема очистки сточных вод производства вискозного волокна с применением открытых земляных отстойников и прудов: 1 – щелочные стоки; 2 – кислые цинксодержащие стоки; 3 – вискозные стоки; 4 – смеситель-реактор; 5 – отстойники вискозных стоков; 6 – плавучие илососы; 7 – газовоздушная смесь на общезаводские установки вентиляционных выбросов; 8 – дозаторы известкого молока; 9 – шламонакопитель; 10 – реакторы; 11 и 12 – отстойники для осаждения цинка I и II ступени; 13 – пруд-аэратор; 14 – очищенный сток в водоем или на биологическую очистку.

 

 

 

3 Нейтрализационные и реагентные установки

 

3.1 Смесители. Расчет смесителя

 

Смесители на очистных сооружениях канализации могут применяться для смешения сточных вод с реагентами сточных вод различных видов перед последующей совместной обработкой.

 

 

Рисунок 4 – Ершовый смеситель: 1 – подача хлорной воды; 2 – монолитное железобетонное днище марки 200; 3 – бетонная подюговка из бетона марки 50.

 

Для смешения сточных вод с реагента­ми применяют смесители трех типов: ершо­вые— при расходе сточных вод до 400 л/с, типа лотка Паршаля и с пневматическим или механическим перемешиванием — для больших расходов. Для смешения сточных вод различных видов, как правило, исполь­зуют смесители с пневматическим и механическим перемешиванием.

Ершовый смеситель представляет собой канал, внутри которого в шахматном порядке установлены вертикальные перегородки, сужающие сечение и изменяющие направле­ние движения сточной воды с образованием вихреобразного ее движения. Наиболее распространенный вид ершового смесителя представлен на рисунке 4.

Смеситель типа лотка Паршаля состоит из подводящего раструба, горловины и от­водящего раструба. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравли­ческий прыжок, в котором происходит ин­тенсивное перемешивание потока.

Смесители с пневматическим перемеши­ванием представляют собой емкость, рас­считанную на вместимость максимального расхода сточных вод в течение 10—15 мин.

Конфигурация смесителей в плане и глубина слоя жидкости в них зависят от местных условий и характеристики возду­ходувного оборудования. В качестве смеси­телей могут быть использованы распреде­лительные лотки и каналы очистных соору­жений. Расход воздуха на перемешивание в зависимости от наличия и характера взвешенных веществ в сточных водах (1,5—3) —(4—6) м33 воды.

Для перемешивания можно применять механические или пневмомеханические аэра­торы. Для смешения могут быть использо­ваны также перепады на лотках и каналах, в распределительных камерах и т. п.

Рассмотрим пример расчета дырчатого смесителя.

Смеситель дырчатого типа выполняется в виде лотка с тремя вертикальными перегородками (рисунок 5). Наличие в перегородках нескольких рядов отверстий позволяет создать большое число мелких вихрей, способствующих хорошему смешиванию реагентов с водой.

Рисунок 5 – Дырчатый смеситель

 

Скорость движения воды в отверстиях перегородок vo=1 м/сек. Чтобы избежать насыщения воды пузырьками воздуха, верхний ряд отверстий должен быть затоплен на глубину 0,1—0,15 м. Диаметр отверстий принимается 20—120 мм.

Пусть заданный расход воды равен Q=19000 м3/ сутки, или 0,22 м3/сек. Принимаем отверстия диаметром d0=0,06 м.

Число отверстий в каждой перегородке

 

 

Потеря напора в отверстиях всех перегородок

 

m=3 – количество перегородок;

µ -коэффициент расхода, равный 0,65 при d0:δ=2 и 0,75 при d0:δ=1.

В данном примере толщина стенки δ=6 см = 0,06 м, следовательно, d0:δ =1 и µ=0,75.

Перепад уровня воды за каждой перегородкой будет

 

Сечение лотка в конце смесителя

 

Примем высоту слоя воды в конце смесителя (после всех перегородок) H=0,65 м, тогда ширина лотка b1=0,37:0,65=0,57 м.

Высота слоя воды перед первой перегородкой (считая от конца смесителя) H+h=0,65+0,09=0,74 м; перед второй H+2h=0,65+0,18=0,83 м; перед третьей H+3h=0,65+0,27=0,92 м.

Площадь отверстий, приходящаяся на каждую перегородку,

 

 

Так как суммарная площадь отверстий не должна превышать 30% рабочей площади перегородки, то минимальная необходимая площадь перегородки fп=0,22:0,3=0,75 м2.

Высота первой перегородки с учетом 0,1 – 0,15 м на заполнение верхнего ряда отверстий hп=0,74-0,1=0,64 м.

Поэтому ширина смесителя должна быть

 

Первая перегородка (считая от конца смесителя) имеет наименьшую рабочую площадь hпbc=0,64*1,2=0,768 м2.

Размещаем на ней 7 рядов отверстий по вертикали с 11 отверстиями в каждом горизонтальном ряду, а всего 77 отверстий. Шаг оси отверстий по вертикали в первой перегородке e1=(740-100):7=91 мм; во второй перегородке е2=(830-100):7=104 мм; в третьей перегородке е3=(920-100):7=117 мм.

Расстояние между осями отверстий по горизонтали одинаково для всех перегородок и равно 1200:11=109 мм. Расстояние между перегородками по длине дырчатого смесителя принимается равным ширине смесителя, т.е. l=1,2 м.

 

 

3.2 Нейтрализационные установки. Расчет нейтрализатора

 

 

Для нейтрализации кислот можно применять различные веще­ства, в том числе едкий натр, едкое кали, известь, известняк, доломит, мрамор, мел, магнезит, соду, отходы щелочен и т. п. В настоящее время наиболее дешевым и доступным реагентом является гидроокись кальция (гашеная известь).

Для нейтрализации щелочных стоков применяют серную, соляную, азотную, фосфорную и другие кислоты, наиболее широкое применение находит серная кис­лота.

Дозу реагентов для обработки сточных вод следует определять при условии, что произойдет полная нейтрализация со­держащихся в них кислот или щелочей, а также выпадут в осадок соединения тя­желых металлов. Избыток реагента при­нимают равным 10 % расчетного количест­ва; при этом учитывают взаимную нейтра­лизацию кислот и щелочей, находящихся в сточных водах, а также щелочной резерв бытовых сточных вод или водоемов.

Нейтрализационные установки состоят из комплекса сооружений, включающего оборудование и емкости для разгрузки ре­агентов, их складирования, приготовления реагентов, их дозирования и введения в обрабатываемую жидкость.

Различают три способа нейтрализации кислотосодержащих вод:

- фильтрационный, при котором сточную воду, содержащую азотную или соляную кислоты, фильтруют через кусковой или зернистый нейтрализующий материал;

- водно-реагентный (наиболее распрост­раненный, рисунок 6), при котором в сточную воду добавляют реагент в виде раствора или сухого вещества (известь, соду или шлак);

- нейтрализующим раствором может быть и сточная вода, содержащая щелочь;

- полусухой, при котором высококонцен­трированные по кислоте сточные воды смешивают с сухим реагентом (известью, шлаком), в таких пропорциях, что, мииуя жидкую фазу, образуется тестообразная масса. Способ применим для малых коли­честв стоков, например для отработанных растворов.

I                              II

 

Рисунок 6 – Принципиальная технологическая схема водно-реагентной нейтрализации сточных вод: I — кислые сточные воды; II — щелочные сточные воды; III — нейтрализованные стоки; 1 — песко­ловка; 2— усреднители; 3 — смеситель; 4—кон­тактный резервуар; 5 — отстойник; 6 — уплотни­тель осадка; 7 — механическое обезвоживание осадка; 8 —шламовые площадки для обезвожива­ния осадка (при отсутствии механического обез­воживания); 9 —накопитель обезвоженного осад­ка; 10 — склад реагентов; 11 — приготовление рас­твора реагента; 12 – дозаторная реагента.

 

Количество щелочного реагента, теоре­тически необходимое для нейтрализации различных кислот, приведено в таблице 5. Количество щелочных реагентов для осаж­дения катионов металлов определяют по уравнению соответствующей реакции. Объем осадка, образующегося при нейтра­лизации сточных вод, определяют по фор­мулам, приведенным в СНиП 11-32-74.

Для выделения осадка применяют от­стойники, рассчитанные на пребывание в них сточной воды в течение 2 ч. Осадки, выделенные в отстойниках, обезвоживают на шламовых площадках, барабанных ва­куум-фильтрах или на фильтр-прессах.

Рабочие растворы агрессивных реаген­тов приготовляют в емкостях с антикорро­зионной защитой. Все резервуары, трубо­проводы, насосы, лотки и другое оборудо­вание, соприкасающееся с кислотами и с кислой сточной водой, выполняют из кис­лотоупорного материала или защищают соответствующей изоляцией.

 

Таблица 5 – Теоретическое количество щелочного реагента, необходимое для нейтрализации кислоты

 

Реагент

Количество реагента, г, при нейтрализации 1 г кислоты

серной

соляной

азотной

фосфорной

уксусной

плавиковой

Активная окись кальция

0,57

0,77

0,44

0,86

0,47

1,4

Гидро-окись кальция (гашеная известь) 

0,75

1,01

0,59

1,13

0,62

1,85

Едкий натр

0,82

1,09

0,63

1,22

0,67

2

Едкое кали

1,14

1,53

0,89

1,71

0,94

2,8

Карбонат кальция (известняк, мел, мрамор)

1,02

1,37

0,8

1,53

0,83

2,5

Карбонат магния (магнезит)

0,86

1,15

0,67

1,21

0,7

2,1

Арбонат натрия (кальцини-рованная сода)

1,09

1,45

0,84

1,62

0,89

2,63

 

При проектировании нейтрализационных и реагентных установок необходимо пре­дусматривать механизацию погрузочно-разгрузочных работ и защиту помещений от пыления реагентов.

Фильтры-нейтрализаторы являются не­прерывно действующими сооружениями. Их загружают твердыми кусковыми мате­риалами— мелом, известняком, мрамором, доломитом и др. Фильтры применяют глав­ным образом для нейтрализации сточных вод, содержащих соляную и азотную кис­лоты, а также серную кислоту в малых концентрациях (до 5 мг/л) и при отсутст­вии в воде солей тяжелых металлов.

При больших концентрациях серной кислоты сульфат кальция, образующийся в количестве, превышающем его раствори­мость (2 г/л), выделяется на поверхности нейтрализующей загрузки и снижает эф­фективность процесса. Для нейтрализации серной кислоты можно применять загрузку из карбоната магния, поскольку раство­римость образующегося сульфата магния

высокая; однако такая загрузка дефицит­на. Начальная крупность загрузочного ма­териала 3—8 см; в процессе работы филь­тра крупность загрузки уменьшается вслед­ствие частичного растворения материала в фильтруемой воде. Высоту загрузки фильт­ра при нейтрализации сточных вод, содер­жащих азотную и соляную кислоты, при­нимают 1—1,5 м, и содержащих серную кис­лоту,—1,5—2 м.

Воду можно фильтровать сверху вниз или снизу вверх. Скорость фильтрации воды зависит от концентрации кислоты в сточной воде. Чем выше концентрация кис­лоты, тем меньше должна быть скорость фильтрации воды.

Для фильтрации через известняк сточ­ных вод, содержащих азотную и соляную кислоты, скорость фильтрования принима­ют 0,5—1 м/ч. Скорость фильтрования во­ды через доломит со средней крупностью частиц 4—6 см при концентрации серной кислоты до 0,5 % принимают 0,6—0,9 м/ч; при концентрации до 2 % скорость фильт­раций должна быть уменьшена до 0,35 м/ч.

Максимально допускаемая скорость филь­трации при концентрациях кислоты менее 0,2 %—не более 5 м/ч при продолжитель­ности контакта воды с загрузкой не менее 10 мин. Нейтрализующая способность за­грузки может поддерживаться промывкой потоком воды снизу вверх. Расход воды на промывку достигает 30 % производи­тельности установки.

В состав сооружений с фильтрами-ней­трализаторами должны входить усредни­тели сточных вод, установки для дробле­ния н классификации загрузки, механизмы для догрузки фильтров, насосные устано­вки для промывки фильтров, отстойники для осаждения взвешенных веществ из промывных вод.

Для по­лучения известкового молока используют комовую (желательно без инертных доба­вок) или порошкообразную строительную известь (по ГОСТ 9179—70). Наиболее эф­фективно комовую известь размельчать до частиц крупностью 5—10 мкм (всего 60— 70 %) и 10—100 мкм (30—40 %),

Порошкообразная известь делится на молотую и гидратную (пушонку), получа­емую путем гидратации (гашения) каль­циевой, магнезиальной и доломитовой из­вести. Нормы качества различных видов извести приведены в таблице 6.

Согласно ГОСТ 9179—70, известь сле­дует транспортировать и хранить в усло­виях, исключающих ее увлажнение, засо­рение и пыление, поэтому негашеную ко­мовую известь необходимо транспортиро­вать в закрытых вагонах, контейнерах и закрытых грузовых автомобилях. Порош­кообразную известь необходимо отгружать в цементовозах, контейнерах или судах, в которых, исключены ее пыление или утеч­ка, а также в бумажных многослойных мешках. Комовую известь следует хранить в закрытых помещениях или емкостях, а порошкообразную известь — только в за­крытых емкостях.

 

 

Таблица 6 – Нормы качества негашеной и гидратной извести ( по ГОСТ 9179 – 70)

 

Содержание активных СаО+МgО в пересчете на сухое вещество, % не менее

Известь негашеная комовая или молотая

Известь гидратная, сорт

Кальциевая, сорт

Магнезиальная и доломитовая, сорт

 

1

 

2

1

2

3

1

2

3

Без инертных добавок

90

80

70

85

75

65

67

60

С инертными добавками

64

52

-

64

52

-

50

40

 

По согласованию с администрацией железной дороги допускается перевозка ко­мовой извести в открытых саморазгружа­ющихся вагонах. При этом известь укры­вают пленкой, дощатыми щитами и т. п.

Срок хранения воздушной негашеной извести порошкообразных видов в бумаж­ных мешках с момента ее изготовления не должен превышать 15 суток. Срок хранения негашеной извести в герметической таре не ограничивается.

Продукты переработки негашеной ко­мовой и порошкообразной извести, а также гашеной гидратной извести (пушонки) классифицируют следующим образом:

- известковое тесто, содержащее 40—60 % гидроокиси кальция и магния и получаемое при соотношении негашеная известь : вода, равном 1 : (1-М,4) по массе;

- известковый шлам (концентрированное известковое молоко), содержащий 20— 35 % твердого вещества. Шлам получают при гашении 1 ч товарной извести и 2 ч воды по массе;

- известковое молоко, включающее 1— 20 % извести, получаемое при соотношении известь : вода, равном (1:3)—(1 : 4,5). Из­вестковое молоко готовят преимуществен­но из негашеной комовой или порошкооб­разной извести, реже из гашеной извести.

На канализационных очистных станциях для нейтрализации сточных вод использу­ют известковое молоко с 5 %-ным содер­жанием извести, в отдельных случаях до­ставляют приготовленное в централизо­ванном порядке известковое тесто, или 30 %-ный (по твердому веществу) извест­ковый шлам, который затем доводят до 5 %-ной концентрации по СаО.

При использовании комовой извести 70 %-ной активности для приготовления из­весткового молока 5%-ной концентрации на 1 т товарной извести требуется 13— 14 м3 воды с температурой не менее 25 °С. До употребления молоко выдерживают не менее 12 ч, непрерывно перемешивая гид­равлическим или механическим способом; пневматическое перемешивание не рекомен­дуется, поскольку оно снижает количество активной СаО.

 

Рисунок 7 – Технологическая схема установки для приготовления 5%-ного известкового молока из комовой негашеной извести: 1—автосамосвал или же­лезнодорожный вагон; 2 — бункер приемный; 3 — питатель; 4 — кон­вейер ленточный; 5 — дробилка; 6 — элеватор; 7 — бункер-склад; 8 — питатель; 9 — конусная труба; 10 — шаровая мельница; И — класси­фикатор; 12— резервуар для известкового молока концентрацией 30 %; 13 — насос; 14— резервуар из­весткового молока кон­центрацией 5 %; 15 — на­сос; 16 — бункерный ав­томатический дозатор известкового молока; 17 — комовая известь; 18 — вода; 19– известковое молоко.

 

При проектировании установок для при­готовления известкового молока можно ис­пользовать принципиальные технические решения в проектах, разработанных инсти­тутом Гипростроммашина и др.

Современные механизированные уста­новки различной производительности для получения известкового молока приведены на рисунках 6—8.

Установка для приготовления 5 %-ного известкового молока производительностью по комовой извести 20 т/сут (рисунок 7) построена на Невинномысской фабрике первичной обработки шерсти и некоторых других предприятиях. Установка оборудована шаровыми мельницами.

Проект установки для приготовления 5 %-ного известкового молока на      5 т/сут молотой негашеной извести (рисунок 8) разработан Минским отделением Союз- водоканалпроекта. Известь доставляют в специальных саморазгружающихся закрытых вагонах или автоцементовозах с пнев­матической разгрузкой, а также в контей­нерах. Отличительными особенностями ус­тановки являются индустриализация мон­тажных работ (оборудование изготовля­ется промышленностью), минимальные за­траты физического труда при эксплуата­ции, надежные санитарно-гигиенические условия.

 

 

Рисунок 8 – Технологическая схема установки для приготовления 5 %-ного известкового молока из молотой негашеной извести: 1 – автоцементовоз; 2 – автоматизированный слад извести С-753А; 3 – камерный насос; 4 – воздух; 5 – компрессор; 6 – фильтр для очистки воздуха; 7 – расходный бункер извести; 8 – аппараты с перемешивающим устройством; 9 – известь; 10 – насос для перекачки концентрированного известкового молока; 11 – вода; 12 – известковое молоко; 13 – гидроциклоны; 14 – гидравлические мешалки; 15 – бункерные автоматические дозаторы известкового молока; 16 – насос для известкового молока.

 

Проект установки для приготовления 5 %-ного известкового молока при контей­нерной доставке извести на 5—8 т/сут (рисунок 9) разработан Союзводоканал­проектом.

 

Рисунок 9 – Технологическая схема установки для приготовления известкового молока концентрацией 5 % при контейнерной доставке извести: 1 — кран подвесной электрический; 2 — резнно-кордный контейнер емкостью 1,6 т; 3— бункер с подставкой для опорожнения контейнера; 4 — вибропитатель; 5 — ротаметры для воды; 6 — известегасилка термомеханическая или шаровая мельница с классификатором; 7 — растворонасос; 8 —насосы центробежные; 9 — отходы гашения; 10 — гидравлическая мешалка объемом 8 м3; 11 — перелив; 12 — насосы-дозаторы; 13 — элеватор; 14— бункер с затвором; 15— 5 %-ное известковое молоко; 16 — вода; 17 — 30 %-ное известковое молоко

 

Дозирование известкового молока осу­ществляют с помощью автоматических бункерных дозаторов. Типораз­меры бункерных дозаторов приведены в таблице 7.

 

 

Таблица 7 – Дозаторы бункерные автоматические растворов реагентов

 

№ типового проекта

Дозируемый раствор

Производительность по раствору, м3

 

 

 

 

Ми-нимальная подача раствора, м3

Масса, кг

Габаритные размеры, мм

Исполнительный механизм

A

b

c

d1

d2

 

4.901-21:

Известковое молоко

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вып.1

-//-

1

2

47

820

460

836

40

65

МЭО-4/60-0,63

*2

-//-

3

6

65

1000

580

1005

50

65

МЭО-4/60-0,63

4.901-20:

-//-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вып.1

-//-

10

20

123

1360

668

915

50

50

МЭО-25/160-0,63

*2

-//-

20

40

184

1560

818

1200

80

100

МЭО-25/160-0,63

*3

-//-

40

80

420

1967

1024

1730

100

100

МЭО-25/160-0,63

4.901-24:

Сернокислый алюминий

 

3

 

 

 

 

 

 

 

вып.1

//-

1,5

10

33

895

510

846

40

60

МЭО-4/60-0,63

 

 При использо­вании сухих реагентов значительно упро­щается реагентное хозяйство: отпадает необходимость строительства и эксплуата­ции растворных устройств и хранения за­пасов растворов реагентов. Вместе с тем к реагентам для сухого дозирования предъ­являют специальные требования: они дол­жны быть мелкого помола, неслеживающимися и быстрорастворимыми. К таким ре­агентам относят соду, известь-пущонку и др. Дозу реагента при этом увеличивают на 30—50 %, так как реакция между твер­дой и жидкой фазами протекает не до кон­ца и идет более медленно.

Для нейтрализации сточных вод дози­рование сухих реагентов имеет ограничен­ное применение из-за их дефицита и высо­кой стоимости.

 Полусухой метод нейтрализации применяют главным обра­зом для отработанных травильных растворов с большой концентрацией кислоты и содержащих различные соединения черных и цветных металлов. Установки работают по следующей схеме. В бетоносмеситель загружают молотую известь или другой реагент, а затем заливают отработанный раствор и вращают барабан бетоносмесите­ля примерно в течение 30 мин. При этом получается тесто влажностью 60—65 %, которое выдерживают 3 суток, затем пере­возят автотранспортом в отвал. Вместо бетоносмесителя иногда применяют шне­ки-смесители или другие смесительные ап­параты с антикоррозионной защитой.

Из-за отсутствия необходимого кисло­тостойкого оборудования производитель­ность таких установок небольшая (100— 150 м3/сут). Расход реагента по сравнению с теоретически необходимым принимают увеличенным на 40—50 %, так как при по­лусухой нейтрализации реакция между твердой и жидкой фазами протекает за­медленно и не до конца.

Наибольшее распространение для нейтра­лизации щелочных вод получила техничес­кая серная кислота (ГОСТ 2184—77), по­ставляемая следующих видов: контактная (улучшенная и техническая), олеум, башен­ная, регенерированная. Серная кислота представляет собой маслянистую бесцвет­ную или светло-коричневую жидкость. Со­держание в ней моногидрата H2SO4 в за­висимости от вида и сорта колеблется от 75 до 92,5 %.

Кислоту перевозят в железнодорожных стальных «сернокислотных» цистернах. Мо­жно также серную кислоту доставлять в контейнерах, бочках и стеклянных буты­лях. Олеум доставляют в цистернах с уст­ройством для подогрева, которое в месте выгрузки подключается к источнику тепла.

Попадание серной кислоты на кожу или в организм человека может вызвать силь­ные ожоги и является весьма опасным. Кислота выделяет сернистый ангидрид S02, который также опасен для человека, поэтому при проектировании установок, в которых применяют серную кислоту, осо­бое внимание следует обратить на меро­приятия по технике безопасности.

Примерная схема установки подкисле­ния имеет следующий вид. Концентриро­ванная техническая серная кислота в авто­цистернах подается к складу, в котором установлены две-три стационарные цис­терны (тенки) объемом по 10 м3 каждая. Из автоцистерн серную кислоту перелива­ют в тенки склада с использованием сжа­того воздуха, подаваемого в автоцистерну от воздуходувки. Максимальное давление воздуха при этом не должно превышать 0,25 МПа. Далее

серную кислоту переда­вливают воздухом в два бака-мерника, работающих попеременно и установленных в дозаторной, наглухо отделенной от склада. Мерники рассчитаны на расход серной ки­слоты 40—240 кг/ч. Дозирование серной кислоты осуществляют автоматически с помощью регулирующего клапана по по­казаниям рН-метра, установленного в ме­сте подачи кислоты. Мерники следует рас­полагать таким образом, чтобы дозирование кислоты осуществлять самотеком.

 

  1. В нейтрализаторе должно осуществляться непрерывное перемешивание потока, поэтому определим объем нейтрализатора из расчета времени пребывания в нем сточных вод в течение получаса, то есть Tp=0,5 ч

 


Камера реактора имеет квадратную форму в плане.

  1. При глубине проточной части нейтрализатора Нр=2,0 м определим площадь сечения аппарата:

 

 

  1. Определим длину сторон аппарата:



Таким образом, получаем реактор размером В*В=2,22м*2,22м

 

 

3.3 Реагентные установки. Расчет расходных и растворных баков

 

При необходимости интенсифицировать процессы осаждения грубодисперсных примесей в процессе фи­зико-химической очистки сточных вод для обезвоживания осадков применяют раз­личные коагулянты, в том числе серно­кислый алюминий, хлорное железо, серно­кислое окисное железо.

Когда в сточной воде, подлежащей био­химической очистке, содержание биоген­ных элементов ниже норм, указанных в СНиП И-32-74, предусматривают их искус­ственное пополнение, т. е. биогенную под­питку. Для биогенной подпитки используют различные фосфор- и азотсодержащие ре­агенты.

Реагентные установки для коагулиро­вания и биогенной подпитки состоят из комплекса сооружений, включающего обо­рудование и емкости для разгрузки реагентов, их складирования, приготовления ре­агента, дозирования и введения

 

его в об­рабатываемую среду.

При коагулиро­вании сточных вод часто применяют нео­чищенный сернокислый алюминий. Для очистки сточных вод использу­ют и другие коагулянты, а также промыш­ленные отходы, содержащие соли алюми­ния. Сернокислый алюминий вводят в коагулируемую среду в виде раствора или су­спензии. Сухой коагулянт, доставляемый с расходного или базисного склада, разгру­жают в растворные баки и растворяют в воде при интенсивном перемешивании воз­духом [8—10 л/(с-м2)] или реже мешал­кой.

Коагулянт в растворных баках прини­мается 10—17 %-ной концентрации в пере­счете на безводный Al2(S04)3. Для уста­новок с расходом до 5 т/сут коагулянта по товарному продукту вместимость ра­бочих растворных баков рассчитывают на суточный его расход. Число растворных баков должно быть не менее двух.

Продолжительность полного цикла при­готовления раствора коагулянта (загруз­ка, растворение, отстаивание, перекачка, очистка поддона) при температуре воды до 10 °С составляет 10—12 ч, при 4 °С — 6—8 ч. Для установок с расходом до 5 т/сут сухой коагулянт доставляют в кон­тейнерах или насыпью в автотранспорте. В зависимости от этого выбирают конст­рукцию разгрузочного устройства, люков растворных баков и определяют их вмести­мость. На установках с расходом коагулян­та более 5 т/сут вместимость растворных баков определяют в соответствии со СНнП Н-31-74, а коагулянт в зависимости от ус­ловий доставки хранят в сухом виде в контейнерах или в виде концентрированного раствора в баках-хранилищах, куда его перекачивают из растворных баков.

Баки-хранилища рассчитывают на хра­нение не менее 15-суточного расхода ра­створа коагулянта 10—17 %-ной концентра­ции. Коагулянт подают из растворных ба­ков, в которых его доводят до 4—10 %-ной концентрации, в пересчете на безводный A12(S04)3.

Концентрированный раствор перемеши­вают с водой в расходных баках лопаст­ными мешалками, воздухом или циркуля­ционными насосами. Частота вращения вала мешалки 20—30 об/мин; площадь ло­пастей 0,1—0,2 м2 на 1 м3 объема раство­ра в баке; диаметр лопасти — 0,4—0,45 ди­аметра бака. Интенсивность подачи возду­ха 3—5 л/(с-мг). Воздух по площади ба­ ков распределяется через дырчатые трубы или шланги из кислотостойких материалов. Диаметр отверстий (направленных вниз) в стенках воздухораспределительных труб принимают 3—4 мм. На отверстиях ставят резиновые кольца, предохраняющие их от засорения.

Число расходных баков принимают не менее двух. Объем расходных баков вы­бирают в зависимости от общего количе­ства расходуемого коагулянта по товарно­му продукту на очистной станции:

- до 2 т/сут – на 24 ч;

- 3 – 16 – 24 ч;

- 5 – 12 – 14 ч;

- 10 – 8 – 12ч.

При расходе коагулянта до 2 т/сут по товарному продукту допускается

 

 

заменять один бак другим, т. е. использовать или растворный, или расходный бак.

Раствор сернокислого алюминия явля­ется агрессивным, поэтому элементы ба­ков, соприкасающиеся с раствором, насосы и трубы, по которым его перекачивают, должны быть в кислотостойком исполне­нии.

Конструктивные элементы баков нор­мируются СНиП 11-31-74.

Баки можно располагать по вертикали на различных этажах и по горизонтали на одном уровне. При самотечном варианте растворный бак располагают на верхнем этаже, куда подъемными устройствами по­дают сухой коагулянт, а расходный бак располагают ниже, ио таким образом, что­бы дозирование происходило самотеком. Такие установки применяют при расходе коагулянта до 3 т/сут.

При полусамотечном варианте раствор­ный бак устанавливают в складе для коа­гулянта или вблизи склада, а раствор кис­лотостойкими насосами подают в бак, ус­тановленный на верхнем этаже, откуда он дозируется самотеком. Такие установки применяют при расходе коагулянта до 5— 7 т/сут.

При горизонтальном расположении все баки устанавливают на первом этаже. По­добное решение применяют при расходе коагулянта 10 т/сут и более.

Раствор коагулянта можно дозировать кислотостойкими насосами-дозаторами, изготовляемыми промышленностью. По­скольку последние дефицитны, большее распространение получили кислотостой­кие поплавковые дозаторы типовой кон­струкции для расхода коагулянта до 5— 7 т/сут и кислотостойкие бункерные ав­томатические дозаторы.

Мелкораздробленный и порошкооб­разный сернокислый алюминий может вы­звать у человека раздражение верхних дыхательных путей. Предельно допускае­мая концентрация пыли сернокислого алюминия в воздухе рабочей зоны произ­водственных помещений в пересчете на А1г03 составляет 2 мг/м3.

При механическом обезвоживании осадков и при физико-химической очистке сточных вод в качестве коагулянтов применяют железо хлорное техническое FeCl3 и окисное сер­нокислое Fe2(S04)3-9 Н20 (таблица 8).

Таблица 8 – Физико-химические показатели железосодержащих коагулянтов

 

Вид продукта

Содержание хлорного железа, % по массе

Внешний вид

Железо хлорное техническое FeCl3 (UJCN 11159-76):

 

Кристаллы фиолетового цвета с темно-зеленым оттенком

1 сорт

97,3

2 сорт

95

Железо окисное сернокислое:

 

Порошок светло-желтого цвета

Fe(SO4)3*2H2O

68-76

Fe(SO4)3*9H2O

31-35

Железный купорос (ГОСТ 6981-75) технический:

FeSO4*7H2O

 

Зеленовато-голубые кристаллы разных размеров

1 сорт

52

2 сорт

47

 

Чаще применяют железо хлорное тех­ническое (ГОСТ 11159—76). Его постав­ляют в стальных герметических бараба­нах вместимостью 100 л с насыпной объ­емной массой, равной 1,5 т/м3. В этих же барабанах его хранят до растворения. Для коагулирования приготовляют рас­твор на специальной установке, находя­щейся на станции. Растворимость коагу­лянта в воде высокая: при температуре 10 °С-818; 40 °С—1120 кг/м.

Хлорное железо более доступно, чем другие коагулянты, и более дешево. Не­достатками являются его токсичность и высокая агрессивность раствора. Хлорное железо пылит и раздражает слизистые оболочки органов дыхания и зрения. Кроме того, при растворении хлорного железа в воде в результата гидролиза вы­деляется хлористый водород, который также раздражает слизистые оболочки и вызывает коррозию аппаратуры. В связи с этим бак для растворения хлорного же­леза должен иметь следующие конструк­тивные особенности: в верхней части бака для раствора устраивают колосниковую решетку, на ней размещают в горизон­тальном положении стальные барабаны, из которых струей воды с помощью браидспойта вымывают коагулянт. В месте выгрузки стального барабана над колос­никовой решеткой предусматривают за­крытую вентилируемую камеру таким об­разом, чтобы обслуживающий персонал, оперирующий брандспойтом, находился вне камеры. На вымывание из барабана 100 кг хлорного железа брандспойтом с 13-миллиметровым наконечником при рас­ходе воды 2,5 л/с и давлении в сети 0,2 МПа необходимо 15—17 мин; в бак при этом стекает раствор хлорного желе­за 4—5 %-ной концентрации, который пос­ле перемешивания мешалкой можно непо­средственно без разбавления использовать для дозирования. Предельно допускаемая концентрация пыли хлорного железа в воздухе рабочей зоны производственных помещений 1 мг/м3.

Сернокислое окисное железо поставля­ют в виде порошка с насыпной объемной 11-565 массой 1,5 т/м3 в бумажных мешках, в ко­торых хранят до растворения. В отдель­ных случаях этот коагулянт поставляют в виде раствора и используют его в виде раствора 3—5 %-ной концентрации. Раст­воримость его в воде высокая — до 58 % по массе при температуре 20 °С.

В качестве био­генных добавок наиболее часто применяют реагенты, перечисленные в таблице 9.

 

 

 

Таблица 9 – Применяемые реагенты для биогенной подпитки сточных вод

 

Вид реагента

Состав

Условия транспортирования

Свойства

Суперфосфат гранулированный из апатитового концентрата

 

P2O5-19-20 %

В мешках массой 35 и 45 кг, специальных контейнерах, насыпью в саморагружающихся вагонах

Гигроскопичен, боится срости, не токсичен, пожаро- и взрывобезопасен

Суперфосфат двойной гранулированный

Марки А

Марки Б

 

 

 

P2O5-42 %

P2O5-37 %

-//-

-//-

Кислота ортофосфорная:

Термическая

Марки Б для технических целей

 

 

H3PO4-73 %

P2O5-53 %

В железнодорожных цистернах; мелкие партии в стеклянных и полиэтиленовых бутылях, канистрах

Агрессивна к бетону и стали, поглощает воду, пожаро- и взрывобезопасна

Азотсодержащие

Сульфат аммония

Высший сорт

1

2

 

(NH4)2SO4

21 %

20,8 %

20,8 %

В мешках массой 40,45 и 50 кг; контейнерах; саморагружающихся или крытых вагонах

Пылит, гигроскопичен, боится сырости, пожаро- и взрывоопасен

Селитра аммиачная:

Сорт А

Сорт Б

NH4NO3

 

Не нормируется

34 % по сухому веществу

В мешках массой 45 и 50 кг, мягких контейнерах

Гигроскопичен, боится сырости, пожаро- и взрывоопасна

Аммиак водный технический

NH4OH-25 %

В железнодорожных цистернах, аммиаковозах, толстостенных сварных бочках вместимостью 275 л, стеклянных бутылях вместимостью 20 л; розлив в помещениях не допускается

Не горюч, не взрывоопасен, выделяющийся газообразный аммиак токсичен, взрывоопасен, горюч

Карбамид

для промышленности

для с/х

H2N-CO-NH2

Азот 46,3 %

 

Азот 46 %

В мешках массой 35,40,45 и 50 кг; мягких контейнерах

Пылит, не токсичен, пожаро- и взрывоопасен

Содержащие фосфор и азот

Диаммонийфосфат технический:

1 сорт

2 сорт

 

 

(NH4)2HPO4

 

P2O5-51 %

P2O5-50 %

В мешках массой 40 кг, фанерных барабанах массой 100 кг, мягких контейнерах

Пылит, не токсичен, но вызывает раздражение слизистых оболочек, пожаро- и взрывобезопасен

Аммофос:

1 сорт

2 сорт

Водорастворимы

P2O5-46 %

P2O5-34 %

В мешках массой 35,40,45,50 кг; мягких контейнерах; саморазгружающихся вагонах

Не токсичен, пожаро- и взрывобезопасен

 

Реагенты вводят в обрабатываемую сточную воду в виде растворов.

Реагентные установки для сыпучих биогенных добавок состоят из растворных баков с мешалками, расходных баков, на­сосного и грузоподъемного оборудования, дозировочных устройств, расходных скла­дов.

Сыпучий продукт, доставляемый с рас­ходного или базисного склада, разгружа­ют в растворные баки и растворяют в холодной или подогретой до температуры 30 °С технической воде. Концентрацию рабочих растворов принимают до 5 % по Р2О5, до 15 % по азоту. Раствор переме­шивают механическими мешалками или циркуляционными насосами.

В сточную воду подают отстоенный раствор или суспензию, если очистные сооружения рассчитаны на прием осадка. В большинстве случаев более экономично подавать отстоенный раствор.

В таблице 10 показан примерный ре­жим работы растворного бака.

После перемешивания и отстаивания раствор перекачивают в расходные баки. Число расходных баков при непрерывной работе требуется не менее двух рабочих и одного резервного для каждого реагента.

При небольшом грузообороте устано­вок механизация технологических процес­сов упрощается. Если требуется сыпучих реагентов не более 2 т/сут (по товарному продукту), их доставляют в мешках; на установке мешки, уложенные на поддо­нах, перемещают краном, тельфером или погрузчиком; вспарывают мешки вручную в вытяжном шкафу над емкостью. Ре­агенты растворяют в емкостях с механи­ческими мешалками. Технологическая ап­паратура располагается по вертикали, движение реагента — самотечное.

 

 

Таблица 10 – Примерный режим работы бака по приготовлению растворов реагентов

 

Операция

Продолжительность приготовления растворов реагентов, ч

Карбамида

суперфосфата

Совместно карбамида и суперфосфата

Заполнение бака водой

0,4-0,6

0,4-0,6

0,4-0,6

Загрузка дозированного количества реагента

0,8-1,2

0,8-1,2

1-1,2

Перемешивание

0,5-0,8

1,8-2,2

1,8-2,2

Отстаивание

0,5-0,8

1,5-3,5

1,5-3,5

Слив отстоенного раствора

0,4-0,6

0,4-0,6

0,4-0,6

Разбавление шлама водой, перемешивание и откачка шлама

0,4-0,6

0,4-0,6

0,4-0,6

Итого

3-4,6

5,3-8,7

5,5-8,7

 

При производительности раствора бо­лее 2 т/сут реагенты доставляют в меш­ках или контейнерах. Мешки с реагента­ми вспарываются электроприводиым ме­ханизмом, расположенным в вытяжном шкафу над бункером. Контейнеры с ниж­ним разгрузочным устройством устанав­ливаются над бункером. Все узлы устано­вок, по которым транспортируют сыпучие реагенты, должны иметь уплотнения, что­бы пыль не проникала в помещения.

Доставка реагентов в аппараты, рас­положенные на верхних отметках, допус­кается пневмотранспортом. При потребле­нии реагентов до 0,5 т/сут дозаторное уст­ройство совмещают с расходным баком.

При проектировании установок для подпитки сточных вод биогенными эле­ментами необходимо руководствоваться «Санитарными правилами по хранению, транспортированию и применению мине­ральных удобрений в сельском хозяйстве» № 1049—73 Минздрава СССР.

 

Емкость растворного бака определяется по формуле

 

 

где Дк— максимальная доза коагулянта, считая по безводному продукту, в г/м3;

     bp — концентрация раствора коагулянта в растворном баке, принимаемая 10—12 %, считая по безводному продукту;

      γ— объемный вес раствора коагулянта, принимаемый равным 1 т/м3;

      n — число часов, на которое заготавливается раствор коагулянта.

Принимают следующие величины n:

а) для станций производительностью до 10000 м3/сутки при круглосуточной работе n=12—24 ч; при некруглосуточной работе — n равно числу часов работы станции в сутки;

б) для станций производительностью от 10000 до 50000 м3/сутки n=8—12 ч;

в) для станций производительностью более 50000 м3 /cутки n=6—8 ч;

г) для станций производительностью более 100000 м3/сутки n=3 ч при условии непрерывной заготовки раствора.

Пример. Расчетный расход очищаемой воды Qрасх=48000 м3/сутки или q=2000 м3/ч. При заданной мутности воды 700 г/м3 , доза коагулянта Дк = 75 г/м3; n=8 ч; bp=10%; γ=1 т/м3. Следовательно,

 

 

Количество баков должно быть не менее двух. Принимаем четыре растворных бака емкостью по 6 м3 каждый. Размеры бака: ширина b1=2,3 м; длина l1=2,5 м; высота 1,4 м (при высоте слоя раствора 1,05 м).

Емкость расходного бака определяется по формуле

 

 

где b — концентрация раствора коагулянта в расходном баке (принимается от 2 до 8 %, считая по безводному продукту).

Следовательно,

 

 

Принимаем два расходных бака размерами: ширина b2=2,3 м, длина l2=5,2 м, высота 2,2 м ( при высоте слоя раствора 2 м).

Кроме того, предусматривается один резервный бак емкостью 24 м3, который может быть использован как расходный и как растворный бак

 

 

3.4 Склады извести и реагентов. Расчет склада

 

Для приема и хранения реагентов предусматривают центральные (базисные) и расходные склады.

Центральные склады, предназначенные для длительного хранения реагентов и обслуживания одной или нескольких ка­нализационных и водопроводных станций, проектируют специализированные проект­ные организации по нормам соответствую­щей отрасли промышленности.

Расходные склады предназначаются для хранения реагентов определенной канализационной станции или ее отдельных установок. В этом случае склады строят на территории станции с максимальным приближением к месту использования ре­агентов и рассчитывают на хранение их 30-суточного запаса, считая по периоду максимальной потребности реагентов. При наличии центрального склада, обслужива­ющего данную станцию, допускается при­нимать сокращенный объем реагентов на расходных складах, но не менее чем на 7-суточную потребность в них.

Хранение реагентов в расходном скла­де возможно в той же таре, в которой они поступают, исключая жидкие неядо­витые реагенты; последние сливают в ем­кости склада, если их количество более 2 т. Сыпучие реагенты, которые прибыва­ют насыпью, можно хранить в бункерах или в виде растворов в баках-хранилищах. Хранение сыпучих реагентов нава­лом трудоемко, загрязняет воздух в по­мещении склада, усложняет получение раствора, поэтому не может быть реко­мендовано. Тара для реагентов должна соответствовать предусматриваемой ката, логами Минхиммаша СССР в зависимо­сти от свойств каждого реагента. Как ис­ключение сыпучие реагенты допускается хранить в закрытых вентилируемых и не­отапливаемых складах.

Все погрузочно-разгрузочные работы должны быть полностью механизированы. Склады сухого реагента необходимо обо­рудовать подъемно-транспортными меха­низмами с ручным управлением при расхо­де реагентов до 1 т/сут и электрическим управлением при расходе более 1 т/сут.

Мешки с реагентами загружают на поддоны общей массой 0,5—1 т. Поддоны укладывают в штабеля высотой до 2 м. Между штабелями оставляют проходы, равные ширине поддона, но не менее 1 м. Штабеля располагают на расстоянии 1 м от нагревательных приборов. Ящики и бочки с сухим реагентом также штабели­руют, при этом использование поддонов не обязательно.

Сыпучие неслеживающиеся и слабослеживающиеся неядовитые и невзрывоопасные реагенты доставляют и хранят в большегрузных контейнерах в виде закры­тых емкостей с загрузочными и разгру­зочными люками и грузоподъемными элементами. Контейнеры подразделяются на мягкие и жесткие. Мягкие контейнеры служат для перевозок на дальние расстоя­ния (при возврате они складываются и занимают мало места).

Для перевозки реагентов с централь­ных складов на расходные на расстояние до 100 км можно применять жесткие не­разборные контейнеры. Жидкие и ядови­тые реагенты перевозят только в жестких контейнерах или цистернах.

Основные параметры мягких контейне­ров приведены в таблице 11.

 

 

 

Таблица 11 – Основные параметры и размеры мягких контейнеров (по ГОСТ 21045-75)

 

Обозна-чение типораз-меров

Габаритные размеры в загружаемом состоянии, мм не более

Собст-венная масса контей-неров, кг

Мас-са брутто, т

Нормальный рабочий объем в загру-женном состоя-нии

Насыпная масса продукта

Размеры люков

Длина рукавов

длина

ширина

высота

МК-0,5П (Л)

940

940

950

20

1,5

0,51

2,4

400

690

МК-0,7П (Л)

940

940

1250

25

1,5

0,67

1,8

400

690

МК-1П (Л)

980

980

1250

35

2

0,89

1,9

600

1100

МК-1,5П (Л)

1450

1450

1250

50

2

1,72

1,1

600

1100

МК-2П(Л)

1450

1450

1650

80

4

2,2

1,7

600

1100

МК-3П (Л)

1450

1450

2500

95

4

3,35

1,1

600

1100

 

Загруженные мягкие контейнеры для хранения до 30 сут можно размещать в крытых складах и на открытых площад­ках. Последние должны иметь твердое по­крытие с уклоном для стока воды. Раз­мещают контейнеры на поддонах или на­стилах. Загруженные контейнеры штабе­лируют в три яруса при объеме до 1,5 м3, в один ярус при объеме 2 и 3 м3. Между штабелями оставляют проход не менее 1 м.

Жесткие (металлические) контейнеры имеют массу брутто 1,25; 2,5; 4; 5 т. Га­бариты наиболее крупного контейнера: высота 2,45; ширина 1,35; длина 2,1 м. Мягкие контейнеры могут транспортиро­ваться всеми видами открытого и закрыто­го транспорта в условиях, исключающих их механическое повреждение.

Жидкие ядовитые и обжигающие ре­агенты хранят в закрытых вентилируемых складах. Неядовитые реагенты, например аммиачную воду, можно хранить в герме­тических цистернах под навесом.

Каждый реагент должен храниться на специализированном складе. Нельзя хра­нить в одном помещении склада реагенты, которые могут взаимодействовать друг с другом при случайном соприкосновении.

Для хранения коагулянта и извести необходимо устройство склада, рассчитанного на 30-суточную наибольшую потребность в реагентах (СНиП И-Г.3-62, п. 5.282).

Склады должны примыкать к помещению, где установлены баки для приготовления раствора коагулянта и известкового молока.

Площадь склада для коагулянта определяется по формуле

 

где      Q — полная производительность очистной станции в м3/сутки;

Дк—расчетная доза коагулянта, устанавливаемая исходя из максимальной потребности, в г/м3;

Т — продолжительность хранения коагулянта на складе в сутках;

G0 — объемный вес коагулянта при загрузке склада навалом в т/м3;

а — коэффициент, учитывающий дополнительную площадь для проходов на складе;

рс—содержание безводного продукта в коагулянте в %;

hк — допустимая высота слоя коагулянта на складе в м (для сернокислого алюминия и железного купороса hк=2 м).

Пример. Принимая Q=48000 м3/сутки, Дк =75 г/м3, Т= 15 суток, G0 = 1,1 т/м3, а=1,15, рс=33,5% и hк=2 м, получим

 

 

 

Cклад принимается размером в плане 6,2*16,5 м из сборных железобетонных конструкций.

Площадь склада для извести при дозе Ди =17,8 г/м3, Т=15 суток, G0 = 1 т/м3, рс=50 %, а =1,15, hн =1,5 м будет

 

 

Размер складского помещения для извести в плане 6,2*3,2 м.

 

 

4 Безопасность труда на нейтрализаионных и реагентных установках

 

4.1 Анализ условий труда

 

По пожароопасности объекты относятся к категории "Д", т.к. сооружения представляют собой набор железобетонных ёмкостей, заполненных сточными водами, производственные помещения (здания насосных, воздуходувных и т.п.) выполнены из несгораемых элементов.

В производственных помещениях, в насосных и на территории очистных сооружений, около колодцев, лотков запрещается курить и применять открытый огонь (костры, факелы, зажженные спички, свечи, керосиновые фонари и другие источники) для отогревания замерзших узлов и освещения емкостей с огнеопасными продуктами, траншей, колодцев, приямков и т.п. Курить на территории цеха разрешается только в специально оборудованных местах, отмеченных соответствующим указательным знаком или табличкой "Место для курения".

Отогревать замерзшие коммуникации, узлы и аппараты разрешается только паром или горячей водой.

В качестве аварийного освещения, а также при работе в газоопасных зонах (колодцах, смотровых узлах управления, траншеях, лотках) применяются светильники во взрывозащищенном исполнении не более 12 В.

Запрещается проводить огневые работы на расстоянии менее 20 м от колодцев и менее 50 м от резервуаров.

Запрещается:

- загромождать и загрязнять эвакуационные выходы из помещений, с территорий, подъезды и подходы к средствам пожаротушения, связи и сигнализации;

- использовать противопожарный инвентарь и оборудование, а также аварийные и газоспасательные средства для других нужд, не связанных с их прямым назначением.

Обо всех замеченных в зоне обслуживания или в других местах установки нарушениях правил пожарной безопасности оператор должен немедленно указать об этом нарушителю и сообщить диспетчеру цеха, руководству участка, цеха.

Способы и средства пожаротушения.

Объекты цеха обеспечены первичными средствами пожаротушения:

- Огнетушитель ОП-5 (ОПУ-5) – порошковые предназначены для тушения всех классов пожаров: горючих газов, ЛВЖ, ГЖ, твёрдых веществ и материалов, установок под напряжением до 1000 вольт при температуре от -35 до +50 ºС.

- Огнетушитель ОУ-2, ОУ-5 – углекислотный предназначен для тушения различных веществ, электроустановок под напряжением до 1000 В.

- Песок – для механического сбивания плёнки и изоляции горящего материала от воздуха.

- Асбополотно, войлок (кошма) – для тушения малых очагов горения путём накрытия очага с целью прекращения к нему доступа воздуха.

К работе в должности оператора очистных сооружений допускаются рабочие в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие медицинскую комиссию, обучение и инструктаж по технике безопасности.

До назначения на самостоятельную работу оператор должен закончить обучение и пройти проверку знаний в комиссии по правилам электробезопасности с присвоением ему первой группы.

Оператор очистных сооружений должен знать: правила эксплуатации очистных сооружений; техническую схему очистки воды; устройство и принцип работы оборудования; назначение и места установки арматуры, оборудования; правила оказания 1-й медицинской помощи при несчастных случаях;

Оператор несет ответственность за:

-надежную и безаварийную работу очистных сооружений, сохранность оборудования, инструментов, приборов;

-выполнение правил технической эксплуатации, правил техники безопасности и противопожарной безопасности;

-содержание очистных сооружений и своего рабочего места в надлежащем санитарном состоянии;

-соблюдение и выполнение правил внутреннего трудового распорядка.

Оператор обязан: вести правильный режим очистных сооружений; не реже 1-го раза в час производить обход и осмотр всего оборудования очистных сооружений; производить замеры и записывать в журнале результаты анализов и показаний.

В период своего дежурства оператор очистных сооружений имеет право требовать от руководства: обеспечения участка очистных сооружений КИП, инструментом, приспособлениями, инвентарем, оперативными журналами и другими средствами, необходимыми для нормальной и безопасной работы; требовать от руководства участка своевременного устранения дефектов оборудования, возникающих в процессе работы; ставить в известность руководство предприятия о всех нарушениях нормальной работы установки в любое время суток; обеспечением спец. одеждой и защитными средствами согласно существующих норм.

Оператор очистных сооружений во время работы следит за:

-исправностью перекрытий сооружений, проходов, ограждений, крышек колодцев; исправностью и наличием приспособлений, инструментов, защитных средств, необходимых при обслуживании очистных сооружений; равномерным распределением по отдельным секциям сточной воды и воздуха, в случае нарушения равномерности самостоятельно (или с помощью мастера) отрегулировать подачу воды и воздуха путем открытия или прикрытия соответствующего регулирующего механизма (задвижки, шибера); концентрацией активного ила в аэротенках; качеством поступающих стоков (при наличии масляных пятен, обильной пены срочно информировать мастера); чистотой и смазкой механических частей аэротенков; чистотой лотков, бортов впускных и выпускных водосливов по ходу движения сточных вод от решетки до выпуска; чистотой территории (выкашивать растительность, расчищать тропинки).

Рабочим местом оператора очистных сооружений является все помещение, в котором расположено оборудование и коммуникации, необходимые для очистки сточных вод, также прилегающая территория.

В случае возникновения загорания в помещении очистных сооружений принять меры к его ликвидации первичными средствами пожаротушения, вызвать пожарную охрану, поставить в известность руководство.

При тяжелых механических травмах пострадавшего положить в безопасное место, придать ему удобное и спокойное положение и вызвать скорую медицинскую помощь (поставить в известность руководителя работ).

При поражении электрическим током в первую очередь освободить пострадавшего от действия электрического тока. Если пострадавший потерял сознание, но дышит, его необходимо уложить в удобную позу, расстегнуть ворот, дать свежий воздух. Если дыхание отсутствует, пульс не прощупывается, пострадавшему нужно немедленно начать делать искусственное дыхание, желательно по методу "рот в рот" до прибытия врача.

Основные причины поражения электрическим током:

-случайное соприкосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

- появление напряжения на металлических частях электрооборудования — корпусах, кожухах и т.п. — в результате повреждения изоляции и других причин;

-появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;

- возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.

Основные меры защиты от поражения током:

- обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;

- защитное разделение сети;

- устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, двойной изоляцией, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.;

- применение специальных защитных средств — переносных приборов и приспособлений;

- организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Защитой от напряжения, появившегося на корпусах электроустановок в результате нарушения изоляции, являются защитное заземление, зануление и защитное отключение.

С целью предупреждения влияния опасных и вредных производственных факторов обслуживающий персонал (оператор) обеспечивается спецодеждой, спецобувью и другими средствами индивидуальной защиты, молоком, мылом в соответствии с установленными нормами.

Находясь на смене, оператор всегда имеет при себе каску и противогаз и пользуется им в загазованной среде.

При эксплуатации оборудования очистных сооружений необходимо

 

применять средства защиты рук – комбинированные рукавицы.

Осмотр и ремонтные работы в колодцах (канализационных, кабельных), в смотровых узлах управления проводятся в шланговых противогазах по наряду-допуску на газоопасные работы.

Работы, связанные с опасностью падения с высоты, а также работы с использованием шланговых противогазов (в колодцах, емкостях, аппаратах и других загазованных местах) проводятся с применением предохранительного пояса. При работе на высоте – каска. Оператор следит за чистотой и исправностью спецодежды, спецобуви и других средств защиты.

Многие АХОВ могут при определенных условиях представлять опасность как пожаро- и взрывоопасные вещества. Так, например, могут самовоспламеняться и гореть аммиак, окись этилена, синильная кислота, окись углерода. Могут участвовать в горении, расширяя зону пожара, хлор, фосген, двуокись серы, а окислы азота, гидразин и другие являются взрывоопасными АХОВ. К тому же и сам пожар может способствовать выделению различных ядовитых веществ. Например, при горении комовой серы выделяется в больших количествах двуокись серы, а горение полиуретана и других пластмасс приводит к выделению синильной кислоты, фосгена, окиси углерода, различных изоционатов, диоксина и других опасных веществ с поражающими концентрациями, особенно в закрытых помещениях.

Поэтому при ликвидации аварий на ХОО необходимо учитывать не только физико-химические и токсические свойства АХОВ, но и их пожаро- взрывоопасность, а также возможность образования в ходе пожара новых химически опасных веществ.

Анализ многочисленных аварий на ХОО показывает, что эти объекты могут быть источниками залповых выбросов АХОВ в атмосферу; сброса их в водоемы, заражения окружающей среды токсичными продуктами сгорания в сочетании с химически опасными веществами, а также разрушительных взрывов.

Таким образом, поражающими факторами аварий на ХОО могут быть:

  1. Заражение воздушного пространства АХОВ и ядовитыми продуктами сгорания.
  2. Заражение местности и водных бассейнов разлившимися и осажденными токсичными веществами.
  3. Разрушения на объектах и за их пределами, вызванные взрывами паро- и газовоздушных облаков, образовавшихся в ходе аварии.

 

 

4.2 Расчет естественного освещения на складе с реагентами

 

Задача: Освещенность рабочего места при одностороннем боковом освещении в городе Уфа составляет Евн = 200лк. Наружное освещение Енар = 5000 лк. Окна помещения ориентированы на Юго-Восток.

Определить коэффициент естественной освещенности и проверить соответствует ли условия естественного освещения требованиям СНиП 23-05-95 для 2 разряда зрительных работ.

 

  • КЕО = Евн / Енар * 100 %= 200 / 5000 * 100 % = 4 %
  • ен = е * m = 2*0,85 = 1,7 %

 

Вывод: ен для 2 разряда зрительных работ равно 2,5. В нашем случае получилось 1,7, что соответствует СНиП 23-05-95.

 

4.3 Возможные ЧС

 

Рассмотрим возможную ЧС, связанную с выбросом жидкого аммиака в атмосферный воздух при разгерметизации ж/д цистерны, транспортирующей данное ОХВ. Железнодорожный путь проходит близ склада хранения и приема данного ОХВ, где и произошла ЧС. Необходимо определить продолжительность эвакуации людей со склада хранения жидкого аммиака и рассчитать время подхода облака ОХВ – аммиака. Здание склада панельного типа, не оборудовано системой сигнализации и оповещения о возникновении ЧС. Здание 2-этажное, имеет размеры в плане 12*32 м, в его коридорах шириной 3 м имеются схемы эвакуации людей при различных ЧС. Рассматриваемая площадь (6*7) м2, расположена на 2 этаже в непосредственной близости от лестничной клетки, ведущей на 1 этаж. Лестничные клетки имеют ширину 1,5 м и длину 10 м. в данном помещении работают 7 человек. Всего работают 174 человека. Количество разлившегося аммиака 13 т. Здание склада расположено в 2 км.

 

  1. Расчет продолжительности испарения аммиака

 

Ти = , час

В – толщина слоя разлившегося аммиака

Рв – плотность аммиака

К – коэффициент зависящий от физико-химических свойств аммиака.

К – коэффициент учитывающий скорость ветра.

К – коэффициент учитывающий влияние температуры наружного воздуха.

 

Ти = = 1,362 ч

 

  1. Расчет количества аммиака в первичном облаке

 

МЭ = о  ,т

 

К – коэффициент зависящий от условий хранения вещества.

К – коэффициент равный отношению пороговой таксодозы хлора к пороговой таксодозе аммиака.

К – коэффициент вертикальной устойчивости воздуха.

Мо – количество аварийного вещества.

 

МЭ =  = 0,056 т

 

  1. Расчет количества аммиака во вторичном облаке.

 

М Э=  , т

 

К – коэффициент зависящий от времени испарения вещества.

 

К = Ти                  К = 1,362= 1,28

 

М Э =   = 0,4   т

 

  1. Расчет глубины зоны заражения первичным и вторичным облаком.

 

Г = 0,89 км                 Г = 2,77 км

 

  1. Расчет полной глубины зоны заражения.

 

Гт = Г + 0,5 Г   , км                Гт = 2,77 + 0,5  0,89  = 3,22   км

 

  1. Расчет предельно возможной глубины зоны заражения.

 

Гп = Сп * Ти  , км                              Гп = 5 * 1,362 = 6,81 км

 

Сп  - скорость переноса облака ветром ,

 

  1. Определение окончательной глубины зоны заражения.

 

Гзхз = 3,22 км                        Гт < Гп

 

Гзхз – за этот показатель принимается меньшая из сравниваемых между собой зон заражения  Гт и Гп  

 

  1. Определение формы площади зоны заражения.

 

                            

 

При скорости ветра 1 м/с

 

  1. Расчет площади зоны заражения

 

S = γ  , км

 

γ - угловые размеры зоны заражения

 

S = 180 =  16,27 км

 

  1. Расчет времени подхода облака к заданному объекту

 

t =   , час

 

t =  = 0,4  час

  1. Чертеж

 

  1.  Расчет продолжительности эвакуации из здания склада

По категории помещение относится к группе Д и 2 степени огнестойкости. Допустимая продолжительность эвакуации из здания τдоп из Приложения А не должно превышать 6 минут.

Время задержки начала эвакуации принимается 4,1 мин по приложению Б с учетом того, что здание не имеет автоматической сигнализации и оповещения о ЧС.

Для определения времени движения людей по первому участку, с учетом габаритных размеров кабинета 6*7 м, определяется плотность движения людского потока на первом участке по формуле

 

 

По Приложению В скорость движения составляет 100м/мин, интенсивность движения 1 м/мин, таким образом время движения по первому участку

 

Длина дверного проема принимается равной нулю. Наибольшая возможная интенсивность движения в проеме в нормальных условиях qmax=19,6 м/мин, интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле

 

 

qd<qmax поэтому движение через проем проходит беспрепятственно.

Время движения в проеме определяется

 

 

Так как на втором этаже работает 98 человек, плотность людского потока второго этажа составит

 

 

По Приложению Г скорость движения составит 80 м/мин, интенсивность движения 8 м/мин, таким образом время движения по второму участку (из коридора на лестницу)

 

 

Для определения скорости движения по лестнице рассчитывается интенсивность движения на  третьем участке по формуле

 

и это показывает, что на лестнице скорость людского потока снижается до 40 м/мин. Время движения по лестнице вниз (3-ий участок)

 

 

 

При переходе на первый этаж происходит смешивание с потоком людей, двигающихся по первому этажу. Плотность людского потока для первого этажа

 

 

при этом интенсивность движения составит около 8 м/мин.

При переходе на 4-ый участок происходит слияние людских потоков, поэтому интенсивность движения определяется по формуле

 

 

По Приложению Г скорость движения равняется 40м/мин, поэтому время движения по коридору первого этажа

 

 

Тамбур при выходе на улицу имеет длину 5 метров, на этом участке образуется максимальная плотность людского потока, поэтому согласно данным скорость падает до 15 м/мин, а время движения по тамбуру составит

 

 

При максимальной плотности людского потока интенсивность движения через дверной проем на улицу шириной более 1,6 м – 8,5 м/мин, время движения через него

 

 

Расчетное время эвакуации рассчитывается по формуле

 

 

Таким образом, исходя из того, что облако дойдет до заданного объекта за 15 минут, а люди успеют эвакуироваться из здания за 6,88 минут, то возможно избежать людские потери среди персонала.

 

 

Заключение

 

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасывание сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

Данный курсовой проект позволил расширить, систематизировать и закрепить знания, полученных при изучении методов очистки сточных вод.

В ходе курсового проекта были изучены методы очистки сточных вод, а также была предложена схема очистки сточных вод с помощью нейтрализационных и реагентных установок, произведен расчет по определению баков для коагулянтов.

 

Список использованных источников

 

  1. Смирнов Е.М. Исследование и разработка процессов очистки и повторного использования сточных вод производства двуокиси титана и железосодержащих пигментов// Е. М. Смирнов.-Л.,1978.-254 с.
  2. Когановский А.М. и др. Очистка промышленных сточных вод // А. М. Когановский. -Киев: Техника, 1974,- 257 с.
  3. Шабалин А.Ф. Очистка и использование сточных вод на предприя -тиях черной металлургии.-3-е изд.перер.и доп.//А. Ф. Шабалин.-М.:Металлургия, 1968.-505 с., ил.
  4. Ращук Н.Л. Использование феррохромового шлака в качестве ней -трализующего материала для очистки кислых железосодержащих стоков машиностроительных заводов. Научн.сообщ.ВНИЙ ВОДГЕО.-Сб. Очистка промышленных сточных вод,1963, 9-11 с.
  5. Васильев В.И. Исследование выделения взвеси из нейтрализованных кислых железосодержащих сточных вод- Дис. . канд.техн. наук.-Челябинск, 1972.
  6. Милованов Л.В. Очистка и использование сточных вод предприятий цветной металлургии.-М.:Металлургия,1971,-383 с.
  7. Шарков В.И. и др. Технология гидролизных производств. М.: Лесная пром-ть,1973.-407 с.
  8. Сибирцев Ю.А. Исследование причин образования минеральной накипи в процессе переработки сульфатных щелоков.-Дис. . канд техн.наук.-Свердловск, 1970.-195 с.
  9. Позин М.Е. и др. Новые исследования по технологии минеральных удобрений.-Л.:Химия,Ленингр.отд-ние,1970,-279 с.
  10. Позин М.Е. и др. Система гидротранспорта для удаления полу -гидрата сульфата кальция в производстве экстракционной фос -форной кис лоты.-Химическая промышленность, 1977.- 45-46 с.
  11. Очистка сточных вод // Экология: учебное пособие / под ред. проф. В.В. Денисова. - 2-е изд., исправленное и дополненное. - М.; Ростов-на-Дону, 2004. - 512 с.
  12. Филенков В.М. Макроэффект от микроорганизмов / В.М. Филенков, А.Л. Каплан - М.:Экология и жизнь. - 2005. - № 8(49). - 84 с.
  13. СПиН 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения/Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1988-28 с.
  14. МУ 09.26.-26-96 Курсовое и дипломное проектирование по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»:Методические указания/сост.: В.М. Макаров, Е.А. Фролова, Е.Л. Белороссов- М.:ЯГТУ.-Ярославль, 1996.-52 с.
  15. Карелин Я.А., Попова И.А., Евсеева Л.А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов/ Я.А/ Карелин, И.А/ Попова, Л.А. Евсеева- М.:Стройиздат, 1982.-321 с.
  16. Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов/ Г.А.Роев, В.А. Юфин - М.:Недра, 1987-365 с.
  17. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов/ Е.А.Стахов - М.:Недра, 2003-109 c.
  18. Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды/ Г.А. Роев - М.:Недра, 2007-305 c.
  19. Захаров С.Л. Очистка сточных вод нефтебаз / С.Л.Захаров- М.: Экология и промышленность России, 2009-37 с.

 

Приложение А

(справочное)

Нормативное время эвакуации из общественных помещений

 

 

 

Степень огнестойкости

Допустимая продолжительность эвакуации τдоп, мин

1 и 2

До 6

3 и 4

До 4

5

До 3

 

 

Приложение Б

(справочное)

Время задержки начала эвакуации

 

 

Тип и характеристика здания

Время задержки начала эвакуации, мин, при типах систем оповещения

W1

W2

W3

W4

Административные, торговые и производственные здания

Не более 1

3

Не более 4

Не менее 4

Магазины, выставки, музеи, досуговые центры и другие здания массового назначения

Не более 2

3

Не более 6

Не менее 6

Общежития, интернаты

Не более 2

4

Не более 5

Не менее 5

Отели и пансионаты

Не более 2

4

Не более 6

Не менее 6

Госпитали, дома престарелых и другие тому подобные заведения

Не более 3

5

Не более 8

Не менее 8

Примечание – Характеристика системы оповещения:

- W1 – оповещение и управление эвакуацией оператором;

- W2 – использование записанных заранее типовых фраз и информационных табло;

- W3 – сирена сигнализации;

- W4 – без оповещения

 

 

Приложение В

(справочное)

Зависимость скорости и интенсивности движения от плотности людского потока

 

 

Плотность потока D, м22

Горизонтальный путь

Дверной проем

Лестница вниз

Лестница вверх

V, м/мин

q, м/мин

q, м/мин

V, м/мин

q, м/мин

V, м/мин

q, м/мин

0,01

100

1,0

1,0

100

1,0

60

0,6

0,05

90

5,0

5,0

100

5,0

60

3,0

0,1

80

8,0

8,7

95

9,5

53

5,3

0,2

60

12,0

13,4

68

13,6

40

8,0

0,3

47

14,1

15,6

52

15,6

32

9,6

0,4

40

16,0

18,4

40

16,0

26

10,4

0,5

33

16,5

19,6

31

15,6

22

11,0

0,6

27

16,2

19,0

24

14,4

18

10,6

0,7

23

16,1

18,5

18

12,6

15

10,5

0,8

19

15,2

17,3

13

10,4

10

10,0

0,9 и более

15

13,5

8,5

10

7,2

8

9,9

 

 

 Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Курсовые по БЖД

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.