Образование и очистка сточных вод промышленных предприятий

Высокотемпературное обезвреживание газов

Прямое сжигание легко окисляемых и дурно пазнущих веществ, используется в лакокрасочном производстве, химической, электротехнической, электронной промышленности и др.

На рисунке 33 приведены схемы термического уничтожения вредных компонентов отходящих газов.

Лекция 9

Процессы защиты гидросферы (очистка сточных вод)

В процессе хозяйственной деятельности все увеличиваются водопотребление и одновременное загрязнение водоемов промышленными и бытовыми отходами. Сейчас в мире уже используется 13 % речного стока. В результате во многих регионах наблюдается недостаток пресной воды, например, безвозвратное водопотребление в бассейнах рек Кубани, Дона, Урала, Терека и других превысило экологически безопасный уровень. Однако наибольший ущерб гидросфере наносится антропогенными загрязнениями.

Загрязнения: химическое, физическое, биологическое.

Химическое – изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганических (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органических (нефтепродукты, нефть, ПАВ, пестициды, органические остатки).

Физическое – изменение физических параметров водной среды (тепловые, механические, радиоактивные примеси).

Биологическое – изменение свойств водной среды в результате увеличения количества не свойственных ей видов микроорганизмов, растений и животных (бактерии, грибы, простейшие, черви), привнесенных извне.

В 1997 г. во все внутренние водоемы России сброшено 593 км³ сточных вод, в том числе 23 км³ загрязненных, в них содержалось: нефтепродуктов -7,8 тыс.т, взвешенных частиц – 542,1 тыс.т, общего фосфора – 31,2 тыс. т, СПАВ – 3,6 тыс. т, соединений железа – 19,6 тыс. т, соединений цинка – 0,7 тыс.т и т.д. 1 м³ таких вод загрязняет от 10 до 50 м³ пресной воды. Тяжелые металлы (свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий) активно поглощаются рыбами, в результате рыбы гибнут, передают их людям и т.д.

1\5 поверхности океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами. Каждая т разлитой нефти покрывает пленкой 12 км² поверхности и загрязняет до 1 млн. т воды.

Для защиты гидросферы от сброса промышленных сточных вод разрабатываются и внедряются безводные и маловодные технологические процессы: совершенствуются действующие предприятия с целью комплексного использования компонентов сырья и обеспечения соблюдения ПДК и ПДС вредных веществ в отходящих потоках; используются локальные методы эффективной очистки и доочистки сточных вод с утилизацией воды и всех уловленных веществ, внедряются оборотные и замкнутые системы водоснабжения предприятий. Последнее является наиболее перспективным направлением и связано с созданием эффективных локальных методов, аппаратов и оборудования для глубокой очистки и доочистки промстоков. Сброс сточных вод из таких систем не производится, а свежая вода потребляется лишь для покрытия потерь.

Ресурсы воды-

запас пресных поверхностных (речные, озерные, болотные, ледниковые) и подземных вод. Общее количество природной воды на Земле – 1386 млн.км³, 97,5 % из них – соленые, 35 млн.км³ – пресные, однако основная их часть недоступна для людей (например, полярные ледники).

Классификация вод по целевому назначению

Вода

↓ ↓ ↓

хозяйственно-питьевая → техническая ↔ поливная

↓

↓ ↓ ↓

энергетическая ↔ охлаждающая ↔ технологическая

подпи- оборотная средообразу- промывная реакционная

точная ющая

Охлаждающая – для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах (65-80 % расхода воды в промышленности), только в химической промышленности 20 млрд.м³\год.

Технологическая (непосредственный контакт с продуктами и изделиями):

а) средообразующая – для растворения и образования пульпы, в процессах обогащения и переработки руд, в качестве гидротранспорта продуктов и отходов производства;

б) промывная – промывка газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий;

в) реакционная – в составе реагентов, при азеотропной перегонке и т.д.

Энергетическая вода – вода, используемая для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов и т.д.

Оборотное водоснабжение- путь к снижению потребления свежей воды.

Схемы оборотного водоснабжения

ОХ

добавоч

добавочная добавочная ная вода

вода вода

а) б) в)

а) – с охлаждением воды;

б) – с очисткой воды;

в) – с очисткой и охлаждением воды.

П – производство; НС – насосная станция; воды

Применение оборотного водоснабжения позволит в 10-50 раз снизить потребление природной воды, например для производства 1 т каучука требуется 2100 м³ свежей воды, а при оборотном водоснабжении – 165 м³. При этом снижаются капитальные и эксплуатационные затраты.

Во всех отраслях доля оборотной воды растёт, в химической промышленности она составляет 82,5 %.

Эффективность использования воды в производстве оценивается: ОХ – охлаждение воды; ОС – очистка сточной

- процентом оборота воды:

;

- коэффициентом использования воды:

; К_и ≤ 1;

- кратностью использования воды:

; n > 1;

- безвозвратным потреблением воды и её потерями в производстве, (в %):

, где

Q_об – количество оборотной воды, м³\час;

Q_и – количество воды, забираемой из источника водоснабжения, м³\час;

Q_сб – количество воды, сбрасываемой предприятием, м³\час;

Q_с – количество воды, поступающей из сырья, м³\час.

Оборотная вода должна соответствовать определённым значениям показателей: карбонатной жесткости, рН, содержания взвешенных веществ и биогенных элементов, значению ХПК, определённой термостабильности и интенсивности биообрастаний в оборотной системе и др.

Основное требование к подпиточной воде – ограничение карбонатной и сульфатной жесткости, а также содержание взвешенных веществ. Для предотвращения коррозии оборудования лимитируется общее содержание солей, в отсутствии ингибиторов коррозии оно не должно превышать 2 кг/м³, для предотвращения биообрастаний вводят ограничение содержания биогенных элементов (N, P).

Качество подпиточной и оборотной воды и нормы по ней регламентированы (см.табл.1,2).

Технологическая вода

Её качество, как правило, выше, чем оборотной и по химическим, физическим, биологическим и бактериологическим показателям устанавливаются в каждом конкретном случае в зависимости от её назначения и требований технологического процесса (см.табл.3).

Например, в производстве солнечных батарей используется для промывки деталей воды с электрическим сопротивлением 30-50 кОм и 10-18 Мом.

Классификация и состав сточных вод

Сточная вода – вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию.

В зависимости от условий образования сточные воды:

-бытовые или хоз-фекальные (БСВ);

- атмосферные (АСВ);

- промышленные (ПСВ).

Хоз-бытовые сточные воды – стоки душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. (состав вод: около 58 % органических веществ, остальное – 42 % минеральные вещества).

Атмосферные сточные воды – образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекания с территорий предприятий. Они загрязнены органическими и минеральными веществами.

Промышленные сточные воды – жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья.

Источники сточных вод:

1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций);

2) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктов и выделяющиеся в процессах переработки;

3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;

4) маточные водные растворы;

5) водные экстракты и абсорбенты;

6) воды охлаждения;

7) сточные воды от вакуум-насосов, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, оборудования и помещений.

Количество и состав сточных вод зависит от вида производства (см.табл.4).

Загрязнители по ВОЗ делят на:

1) биологически нестойкие органические соединения;

2) малотоксичные неорганические соединения;

3) нефтепродукты;

4) биогенные соединения;

5) вещества со специфическими токсичными свойствами

Пути снижения количества загрязненных сточных вод:

1) разработка и внедрение безводных технологических процессов;

2) усовершенствование существующих процессов;

3) разработка и внедрение совершенного оборудования;

4) внедрение аппаратов воздушного охлаждения;

5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах

Замкнутые системы

Замкнутая система водного хозяйства промышленного предприятия – система, в которой вода используется в производстве многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем.

Замкнутая система водного хозяйства территориально-промышленного комплекса, района или центра – система, включающая использование поверхностных, очищенных промышленных и городских сточных вод на промышленных предприятиях, на земледельческих полях для орошения и выращивания сельскохозяйственных культур, для полива лесных угодий, для поддержания объема (уровня) воды водоемов, исключающая образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем.

Необходимость создания замкнутых систем вызвана:

А) дефицитом воды;

Б) исчерпанием ассимилирующей, разбавляющей и самоочищающей способности водного объекта, принимающего сточные воды;

В) экономическими преимуществами перед очисткой сточных вод до требований, предъявляемых водоохранным контролем.

Замкнутая система водоснабжения должна обеспечивать рациональное использование воды во всех технологических процессах, максимальную рекуперацию компонентов сточных вод, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, нормальные санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала, исключение загрязнения окружающей среды.

Таблица 1

Требования к качеству воды в охлаждающей системе

оборотного водоснабжения

Показатель	Рекомендуемые нормы для промыш­ленности
азотной	хлорной	нефтехими­ческой
Температура, °С	28—30	25—30	До 28
Жесткость, экв/м^3
Общая	1,5—2,5	5,5	До 15
Карбонатная	1,5—2,5		До 2,5
Общее солесодержание, г/m^3		800—1200
Щелочность, экв/м^3		2—4	3,5 - 4»
Окисляемость перманганатная (на O2), г/м^3		8 — 10	До 15
ХПК(на О2), г/м^3	—
Содержание, г/м ^3
Взвешенных частиц	20—30	10—20	До 30
Масла и смолообразующих веществ	0,3		—
ПАВ			—
Хлоридов (Сl^-)	До 350	150-300
Сульфатов (SO4^2-)		350-500
Фосфатов (на РО4^3-)		1,5-9	—
Соединений азота (на NH3)	2,4	0,12—2,4	—
Ионов тяжелых металлов	—		0,5
Растворенного кислорода (на О2)	—	6—8	—
Остаточного активного хлора	—	До 1,0	—
рН	6,5-8,5	6,5-8,5	7-8,5

Таблица 2

Требования к качеству воды для подпитки теплообменных систем

обо­ротного водоснабжения в химической промышленности

Показатель	Оборотная вода	Подпитывающая вода
при работе со сбросом 8% воды (с продувкой)	при работе без сброса (замкнутый цикл)
Жесткость, экв/м^3:
Карбонатная	2,5		0,9
Постоянная			1,9
Общее солесодержание, г/м^3
Окисляемость перманганатная (на O2), г/м^3	8—15	11,8—12,8	3-5,7
ХПК(наО2), г/м^3
Содержание, г/м^3:
Хлоридов (С1^-)
Сульфатов	350—500	277—395	119—187
Фосфора и азота (сумма)		2,4	1,1
Взвешенных частиц		23,6	11,2
Масла и смолообразующих веществ	0,3	0,25	0,10

Показатель	Промышлен­ность хими­ческих воло­кон	Химическая про­мышленность (наиболее жесткие требования)	Производст­во неотбе­ленной цел­люлозы	Производство пара в котлах высокого давления (5—10 МПа)
Общая жест­кость, экв/м^3	0,035	0,012		0,035
Содержание, r/м^3:
диоксида кремния	—			0,7
меди				0,05
марганца	0,03	—	—
железа	0,05	0,1	0,1	0,05
кислорода				0,3
нитратов и нитритов	—	—	—	—
рН	7—8	6,2-8,3	6—10	8—10
Цветость, град			—	—
Окисляемость, г/м^3		—	—	—

Таблица 3.

Требования к качеству технологической воды

Таблица 4.

Удельные расходы воды и объемы сточных вод для некоторых производств химической и нефтехимической промышленности (в м³ на 1 т продукции)

Вид продукции	Оборотная и последова­тельно исполь­зуемая вода	Свежая вода из источ­ника	Всею	Безвозв­ратное по­требление и потери воды	Сточная вода
Сложные удобрения				2,1	2.9
Азотные удобрения	57,3	4,3	61,6	3,4	0,9
Химические средства защиты растений				1,25	0,75
Сода
Кальциниро­ванная					15,2
Каустическая (известковый способ)		1.5	123.5	1,5
Серная кислота
Синтетические волокна
Поликарбонагные и по­лиформальдегидные смолы
Нефтехимические производства (на 1 т нефти)		1,4	52,4	1,1	0,3

Лекция 10

Дата добавления: 2014-01-07