Интегральные характеристики способов очистки сточных вод

Тема: СНС и макроэкономические показатели

Тема: СНС и макроэкономические показатели

Располагаемый личный доход составит _____ ден. ед. при условии, что валовой национальный доход (ВНД) равен 9225 ден. ед., амортизационные отчисления 800 ден. ед., валовая прибыль 3250 ден. ед., трансфертные платежи 700 ден. ед., чистые косвенные налоги 1535 ден. ед., индивидуальные налоги 300 ден. ед., взносы на социальное страхование 1275 ден. ед.

ЗАДАНИЕ N 15

Располагаемый личный доход составит _____ ден. ед. при условии, что валовой национальный доход (ВНД) равен 6850 ден. ед., амортизационные отчисления 750 ден. ед., валовая прибыль 1150 ден. ед., трансфертные платежи 650 ден. ед., чистые косвенные налоги 1675 ден. ед., индивидуальные налоги 600 ден. ед., взносы на

1. Коэффициент полезного действия установок очистки (степень очистки) – η, % или доли единицы:

С_1,2 – концентрация ЗВ до и после очистки, кг/м³, мг/л.

2. Производительность способа очистки сточных вод (g) – объем сточных вод, проходящих очистку в единицу времени, м³/с, м³/мин, м³/год.

Часто производительность связана со степенью очистки – повышение g сопровождается снижением η и наоборот:

8. Экономичность очистки (Э)– соотношение результата очистки (уловленной вредности) к эксплуатационным издержкам, усл.т/грн

Р – приведенная масса ЗВ, усл.т/т,

Р = М(ЗВ)∙А(ЗВ)

А(ЗВ) – показатель относительной опасности вещества

И – эксплуатационные издержки – расходы на обслуживание процесса очистки, зарплата, стоимость реактивов, стоимость воды, электроэнергии, текущих ремонтов и т.д., грн.

9. Эффективность способа очистки:

У_пред. - предотвращенный ущерб, который м.б. нанесен ОС за время t лет, грн;

П – прибыль, полученная от продажи уловленного ЗВ, замены им исходного сырья и т.д. за время t лет, грн;

И – издержки от эксплуатации очистного оборудования, грн;

К – капитальные затраты – приобретение или изготовление очистного оборудования, контрольно-измерительных приборов, монтаж и т.д. (одноразовые), грн;

α_t – коэффициент дисконтирования (приведения разновременных затрат).

Т – процентная ставка банковского кредита.

Классификации методов очистки сточных вод

Существуют разные классификации методов очистки сточных вод. Рассмотрим 3 из них.

Классификация методов очистки воды Лапшина М.И. рассматривает метод очистки относительно определенного технологического процесса. Все методы очистки разбиты на 3 группы:

1 – основанные на выделении примесей,

2 – основанные на превращении примесей,

3 – биохимические методы.

Методы 1-й группы удаляют примеси из сточных вод без изменения их химического состояния и подразделяются на подгруппы:

а) непосредственное выделение примесей из воды (механическое отделение крупных примесей, процеживание, центрифугирование, фильтрование, флотация, мембранные методы);

б) разделение после изменения фазового состояния воды или примесей. По характеру разделения фаз выделяют дегазацию, отгонку, выпаривание, экстракцию, сорбцию, коагуляцию.

Методы 2-й группы делятся на подгруппы:

а) методы, основанные на образовании труднорастворимых соединений;

б) методы, основанные на образовании малодиссоциированных соединений;

в) методы, основанные на окислительно-восстановительных процессах, в том числе электрохимические процессы.

Методы 3-й группы делятся на:

- аэробные,

- анаэробные.

Следующая классификация методов очистки воды Кульского Л.А., основана на классификации примесей сточных вод по фазово-дисперсному состоянию:

Группа примесей	Размер частиц, м	Краткая характеристика примеси
Гетерогенные загрязняющие вещества
I - взвеси	10^-3 – 10^-5	Суспензии и эмульсии, обусловливающие мутность воды; микроорганизмы, планктон
II – коллоидные растворы, высокомолекулярные соединения (ВМС), вирусы	10^-7– 10^-8	Коллоиды и ВМС, обусловливающие окисляемость и цветность воды; вирусы
Гомогенные загрязняющие вещества
III – молекулярные растворы	10^-9	Газы, растворимые в воде; органические вещества, придающие воде запахи и вкусы
IV – ионные растворы	10^-10	Соли, основания и кислоты, придающие воде минерализованность, щелочность или кислотность

Для удаления примесей используют различные методы, сгруппированные в соответствии с классификацией примесей сточных вод по фазово-дисперсному состоянию.

Группа примесей	Используемые методы очистки
I - группа	Механическое безреагентное разделение (отстаивание, процеживание, центрифугирование, фильтрация), флотация, коагуляция.
II - группа	Диализ, ультрафильтрация, окисление, электрофлотация, коагуляция, электрокоагуляция, флокуляция.
III - группа	Окисление, экстракция, адсорбция, обратный осмос, диализ, ультрафильтрация, биохимическое разложение.
IV - группа	Перевод ионов в малораствормые соединения, обработка на ионообменных смолах, перевод в малодиссоциирующие соединения, электродиализ.

Классификация методов очистки сточных вод по видам процессов, на которых они основаны:

- механические (физические),

- физико-химические,

- химические

- биохимические.

В основе механических (физических) методов лежит использование инерционных и центробежных сил, сил тяжести, т.е. сугубо физические силы и процессы: процеживание, отстаивание, фильтрация, центрифугирование.

К физико-химическим методам относятся методы, использующие физико-химическое взаимодействие для удаление примесей из потока сточных вод: адсорбция, экстракция, флотация, коагуляция, флокуляция, ионный обмен, мембранные методы.

К химическим методам относятся нейтрализация сточных вод, реагентные методы обезвреживания, окисление, электрохимическое окисление.

К биохимическим методам очистки относятся аэробный и анаэробный метод обезвреживания сточных вод.

Механические методы очистки

Механическую очистку применяют для выделения из СВ нерастворимых минеральных и органических загрязнений, которые отделяют путем

Ø процеживания,

Ø отстаивания,

Ø фильтрования,

Ø центрифугирования.

Обычно они используются как предварительные методы очистки. При этом обеспечивается выделение взвешенных веществ на 90-95% и снижение органических загрязнений (по БПК полн.) на 20-25%.

В комплексе очистных сооружений применяют усреднители. Большинство предприятий характеризуется постоянством расхода и состава СВ, но могут иметь место кратковременные изменения технологических процессов, залповые сбросы отработанных технологических растворов, быстрое таяние снега или обильные дожди. Эти причины могут вызвать существенные изменения в расходах и составе СВ. В качестве буферов используют усреднители. Усреднение достигается смешением СВ разной концентрации барботажем воздуха или механическими мешалками.

Процеживание. Первичная стадия очистки СВ, предназначенная для выделения крупных нерастворимых, плавающих примесей размером до 25 мм. Попадание таких примесей в последующие очистные сооружения может привести к поломке движущихся частей оборудования, засорению труб и каналов. Для этого на пути движения СВ устанавливают решетки, которые изготавливают из металлических стержней с зазором между ними 15-20 мм. Их устанавливают в коллекторах вертикально или под углом 60-70º к горизонту. При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться. Решетки с ручной очисткой устанавливают, если объем изымаемых загрязняющих веществ не превышает 0,1 м³/сут. При большем количестве загрязнений устанавливают решетки с механическими граблями. Примеси, снятые с решеток либо измельчают на специальных дробилках и сбрасывают в поток СВ перед решеткой, либо направляют на переработку.

Пропускная способность решеток 12-28- м³/сут.

Отстаивание. Для осаждения грубодисперсных примесей используют песколовки, в которых под действием сил тяжести удаляются частицы диаметром более 0,25 мм. Глубина песколовок 0,25 – 1 м. Скорость движения потока не более 0,3 м/с. Осадок собирается в углублении на дне, откуда его направляют в отвал или на переработку. Применяют при расходах до 7000 м³/сут.

Для выделения частиц размером менее 0,25 мм используют отстойники. Это основное сооружение механической очистки СВ. Различают первичные отстойники, которые устанавливают перед сооружениями биологической или физико-химической очистки и вторичные, которые служат для отделения осадка после химических методов очистки, активного ила или биопленки.

При расходах СВ порядка 15000 м³/сут используют горизонтальные отстойники – прямоугольные резервуары, через которые протекает очищаемый поток. Их ширина 3-6 м, глубина 1,5-4 м, отношение длины к глубине изменяется в пределах 8-12. Эффективность отстаивания достигает 60%.

При расходах СВ более 20000м³/сут используют радиальные отстойники – круглые в плане резервуары, в которых вода движется от центра к периферии. Глубина отстойника 1,5-5 м, отношение диаметра к глубине от 6 до 30 (возможные диаметры 18, 24, 30 м).

Осветлители. Через них пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтами. Одновременно с отстаиванием происходит фильтрация СВ через слой взвешенных частиц. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и взвешенные вещества поднимаются восходящим потоком до тех пор, пока скорость их выпадения не становится равной скорости восходящего потока. Выше этого уровня отстойника образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается процесс прилипания частиц взвеси к хлопьям коагулянта. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает на дальнейшую очистку.

Очистку от всплывающих примесей проводят в нефте-, смоло- и маслоловушках. Очистка от всплывающих примесей аналогична осаждению, различие состоит в том, что плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды.

Фильтрование. Предназначено для очистки СВ от тонкодисперсных примесей с небольшой концентрацией, не осевших при отстаивании, а также после физико-химической или биологической очистки. Разделение происходит с помощью пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную твердую фазу.

По характеру задержания взвешенных частиц различают два вида фильтрования:

- фильтрование через слой загрязняющих веществ, который образуется на внешней стороне слоя загрузки. В этом случае сначала задерживаются частицы, размер которых больше пор фильтрующего материала. Такой процесс характерен для медленных фильтров, особенность которых заключается в очень малых скоростях фильтрования (0,1 - 0,2 м/час) и использовании фильтрующего материала (обычно кварцевого речного песка) с мелкими фракциями (0,25-0,35мм);

- фильтрование без образования слоя загрязняющих веществ. В этом случае процесс происходит в толще загрузки, взвешенные вещества удерживаются на зернах фильтрующего материала за счет адгезии. Такой механизм фильтрации характерен для быстрых фильтров. В отличие от медленного фильтрования скорость процесса составляет 5 - 10 м/час, фильтрующий материал содержит более крупные фракции (0,5-1,00 мм). Величина адгезии зависит от:

Ø крупности и формы зерен загрузки,

Ø шероховатости поверхности зерна,

Ø химического состава поверхности зерен,

Ø скорости потока и температуры жидкости,

Ø свойств отделяемых примесей.

Осадки, получаемые в процессе фильтрования, могут быть сжимаемыми и несжимаемыми. Для сжимаемых осадков характерно уменьшение количества и размера пор из-за уплотнения и увеличения сопротивления осадка. У несжимаемых осадков поры и сопротивление потоку жидкости в процессе фильтрования остаются постоянными. К таким осадкам относятся вещества минерального происхождения (песок, мел) с размером частиц более 100 мкм.

Для фильтрования используют различные по конструкции фильтры. Основные требования к ним: высокая эффективность выделения примесей и максимальная скорость фильтрования.

Фильтр с зернистой перегородкой – это резервуар, в нижней части которого есть дренажное устройство для отвода очищенной воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Загрузка фильтров м.б. однослойной или многослойной. Более эффективно работают многослойные фильтры. Их грязеемкость (количество загрязняющих веществ в кг, удаляемых 1 (одним) м² поверхности фильтрующего слоя в единицу времени) в 2-3 раза больше, чем однослойных.

В процессе фильтрования происходит накопление загрязняющих веществ в слое загрузки. В какой-то момент наблюдается вынос частиц из объема фильтра с ухудшением качества фильтрата. Продолжительность работы фильтра до проскока называется временем защитного действия загрузки. После этого фильтр продувается сжатым воздухом и промывается водой.

При фильтровании происходит снижение содержания взвешенных веществ на 95%.

Для удаления из СВ ферромагнетиков применяют магнитные фильтры, которые обеспечивают степень очистки 80%.

Фильтрование эмульгированных веществ (масел, нефтепродуктов) производят через фильтры с загрузкой из пенополиуретана. При фильтровании эмульсий большое значение имеет характер поверхности фильтра – гидрофобный или гидрофильный. При гидрофобной поверхности адгезия отделяемых частиц на загрузке фильтра сильнее, чем при гидрофильной, т.к. на гидрофильной поверхности имеется гидратная пленка и прилипание частиц ЗВ происходит только там, где она нарушена.

Интенсификацию процесса осаждения взвешенных частиц осуществляют воздействием центробежных сил в гидроциклонах и центрифугах.

Гидроциклоны делятся на низконапорные (открытые) и напорные. Центробежные силы возникают в тангенциально направленном вращающемся потоке. Вращательное движение жидкости приводит к сепарации частиц, их отбрасывает к периферии потока, они агломерируют (увеличиваются в размерах). Часть потока с тяжелыми частицами уходит из нижней части гидроциклона. Осветленная часть потока разворачивается и выходит из верхней части гидроциклона. В центре формируется воздушный столб с давлением меньше атмосферного. Эффективность гидроциклонов находится на уровне 70%. При увеличении вязкости СВ скорость осаждения частиц в гидроциклонах снижается.

Открытые гидроциклоны применяют для отделения крупных примесей, для них характерна высокая производительность и небольшое гидравлическое сопротивление. Скорость потока на входе до 0,5 м/с. Диаметр циклонов 2-10 м, поэтому они обладают большой пропускной способностью.

Напорные гидроциклоны применяют для отделения частиц, которые не разрушаются в сильно турбулизированном потоке. Скорость потока на входе до 20 м/с, диаметр от 25 до 500 мм, сепарирующая способность повышается с уменьшением диаметра. Для защиты внутренней поверхности гидроциклоны футеруют износостойкими материалами.

Центрифуги. Отделение осадка в них происходит в результате вращения суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на внутренней поверхности барабана.

Центрифуги периодического действия применяют при расходах суспензий до 5 м³/час в широком диапазоне концентраций твердых примесей. Цикл работы: наполнение, центрифугирование, выгрузка осадка.

Из центрифуг непрерывного действия осадок выгружают пульсирующим или шнековым способом.

Физико-химические методы очистки

Дата добавления: 2015-07-13