WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 23 |

Примеры. Добавки к бензину смеси спиртов уменьшают содержание CO у карбюраторных двигателей. Добавки, содержащие барий, снижают выброс сажи из дизельных двигателей на 70–90%.

Горячие водяные пары способствуют более полному сгоранию топлива, уменьшают детонацию. Замена жидкого топлива на газы, которые сгорают практически полностью, уменьшает содержание CO в выхлопных газах в 3–4 раза.

Очистка выхлопных газов. Очистка выхлопных газов от загрязнений – наиболее реальный и перспективный путь уменьшения загазованности городской атмосферы. Применение находят два способа очистки: нейтрализация загрязнений растворами реагентов; каталитическая нейтрализация примесей выхлопных газов.

Жидкостная нейтрализация – это взаимодействие токсичных веществ с раствором сульфита Na 2SО3 или карбоната натрия Na 2CO3 при пропускании через раствор выхлопных газов. Эффективность очистки составляет: от оксида серы SO2 – до 100%, альдегидов – 50–98%, оксидов азота – около 30–50%, сажи – 60–80%.

Недостатки способа: большие размеры и масса нейтрализатора, нет очистки от оксида углерода CO, мала эффективность очистки от оксидов азота. Раствор надо часто менять, жидкость интенсивно испаряется.

Каталитическая нейтрализация – это восстановление и окисление примесей выхлопных газов с образованием безвредных паров воды и газов: азота, СО2. Для восстановления оксидов азота применяют катализаторы на основе меди, хрома, кобальта, никеля и их сплавов. Для окисления СО и углеводородов используются катализаторы из платиновых металлов.

На рисунке 4.4б показана схема двухкамерного каталитического нейтрализатора. В первой камере помещен восстановительный катализатор из медно-никелевого сплава (1а), во второй камере – окислительный, платиновый (1б). Сначала в восстановительной среде выхлопных газов оксиды азота (в основном NO) восстанавливаются до свободного азота:

NO + CO = N2 + CO2; NO + H2 = N2 + H2O.

Во второй части аппарата в газовый поток вводится воздух, кислород которого окисляет, с участием платинового катализатора, оксид углерода и углеводороды:

CO + O2 = CO2; CnHm + (n + m)O2 = nCO2 + mH2O.

Каталитические нейтрализаторы уменьшают содержание СО на 70–90%, углеводородов – на 50–85%, оксидов азота – на 70– 85%.

Улавливание сажи. Выпуск дизельных грузовых и легковых автомобилей в мире постоянно растет. Основной недостаток дизелей, связанный с использованием высокомолекулярных углеводородов, – большое количество сажи в выхлопных газах. Для улав ливания сажи используют фильтры в виде сотовой конструкции из ячеек прямоугольного сечения (рис. 4.5а) или в виде нескольких последовательно расположенных пористых перегородок (рис. 4.5б).

Вход Выход Вход Выход Ячейка Фильтр а б Рис. 4.5. Схемы сотового (а) и перегородчатого (б) фильтров сажи Материал сотового фильтра – пористый кордиерит. Он механически прочен, химически стоек, термически стабилен, в 30–раз уменьшает содержание твердых частиц (эффективность очистки до 75%). Регенерацию фильтра проводят путем сжигания сажи при нагреве фильтра до 500 оС примерно через 100 км пробега, заменяют его через 10000 км пробега.

Другие методы. Это мембранные методы раздельного улавливания газов, например, водорода – палладиевой мембраной, органических растворителей из воздушных выбросов покрасочных камер – мембранным модулем из полидиметилсилооксана на полисульфоне. Для дезодорации (лат. des – уничтожать, odor – запах) дурно пахнущих газовых выбросов используют их обработку озоном, а также биохимические методы. Последние методы очистки газов основаны на способности микроорганизмов употреблять в своей жизнедеятельности различные органические и неорганические соединения, что приводит к их разрушению и преобразованию. Эти процессы будут рассмотрены в следующем разделе, посвященном очистке от загрязнений сточных вод.

4.3. Методы очистки воды от загрязнений 4.3.1. Общие сведения Источники загрязнения воды и виды загрязнителей гидросферы приведены в п. 2.2.3. Ими являются атмосферные и талые воды городов, бытовые и промышленные сточные воды, животноводческие стоки и грунтовые воды, загрязненные удобрениями и пестицидами. Основные загрязнители морей – разливы нефти из танкеров, стоки прибрежных городов.

Критерии качества воды. Качество воды – характеристика свойств и состава воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. Критерий качества воды – признак, по которому оценивается качество воды.

В зависимости от прозрачности воды, содержания в ней кислорода, нитратов, аммиака определяют 4 класса воды: I – чистая питьевая вода; II – чистая техническая вода; III – умеренно загрязненная вода для водопоя скота, пригодная для промышленных нужд; IV – недопустимо загрязненная вода.

В таблице 4.2 приведены нормативы качества питьевой воды.

Таблица 4.Нормативы качества питьевой воды (СанПиН 2.1.4.559-96) ПДК, ПДК, ПДК, Показатель Ед. изм. Вещество Вещество не более мг/л мг/л Кислотность рН 6,5–8,5 Нефть 0,1 Марганец 0,Сухой остаток мг / л 1000 ПАВ* 0,5 Медь 1,Общая Альдегид2* 0,05 Молибден 0,жесткость ммоль/л 7 Акриламид 2,0 Мышьяк 0,Окисляемость мгО2 / л 5 Анилин 0,2 Никель 0, Хлор своб. 0,3–0,5 Ртуть -радио- 110–Бк / л 0,1 Озон остат. 0,05 Свинец активность 0, ССl4 0,006 Селен 0,-радиоБк /л 1,0 ДДТ, изомеры 0.002 Стронций 7,активность 0,002 Хром -ГХЦГ3* 0,Запах.

Баллы 2 0,03 Цинк 2,4-Д4* 5,Привкус град 20 0,25 Нитраты Фенолы Цветность мг/л 1,5 0,5 Силикаты Алюминий Мутность 0,1 Сульфаты Барий Микробное В 1 мл Фосфаты 50 Берилий 210–4 3,число – Фториды Отсут- Бор 0,5 1,2–1,Колифаги, споХлориды ствие Железо 0,3 ры, бактерии Цианиды Кадмий 0,001 0,* – поверхностно-активные вещества; * – формальдегид;



* – линдан; 4* – 2,4-дихлорфено-уксусная кислота.

Сточная вода – это вода, бывшая в бытовом, промышленном или сельскохозяйственном употреблении или прошедшая с загрязнением через какую-либо территорию.

По размеру твердых частиц в сточных водах различают:

грубые суспензии – >100 мкм, тонкие суспензии – 10–100 мкм, весьма тонкие суспензии – 1–10 мкм, мути – 0,1–1 мкм, коллоиды – <0,1 мкм.

Производственные стоки по содержанию примесей делят на 4 группы: I – до 0,5 г/л; II – 0,5-5 г/л; III – 5-30 г/л; IV – более 30 г/л.

В технологических процессах образуются различные сточные воды: реакционные, промывные, охлаждающие воды, маточные растворы, водные экстракты, абсорбционные жидкости и др.

Наибольшее количество воды в промышленности – 65–80% – тратится на охлаждение веществ в теплообменниках. В промышленных стоках наибольшую долю составляют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности, около 20%, химической промышленности – 17%, теплоэнергетики – 13%.

В мире ежегодно сбрасывается в водоемы около 30 млрд мнеочищенных вод.

В Российской Федерации в 90-х гг. в поверхностные водоемы ежегодно сбрасывается от 28 до 24 млн м3 загрязненных сточных вод. Из них сбросы городских канализаций составляют около 50%, промышленные – 35%, сельскохозяйственные – 13%.

Норма водопотребления – это оптимальное количество воды, необходимое для производственного процесса, установленное на основании передового опыта или научно обоснованного расчета.

Например, средние удельные расходы воды (м3/т) на производство стали составляют 220–245, чугуна – 280, никеля – 4000, серной кислоты – около 100, пластмассы – 500–1000.

Норма водоотведения – это установленное среднее количество сточных вод, отводимое от производства в водоем при оптимальной норме водопотребления. Например, укрупненная норма водоотведения при выплавке 1 т стали или чугуна равна 0,1 мсточных вод, при добыче нефти – 0,4 м3, угля – 0,3 м3, при производстве соды – 8–10 м3, вискозного волокна – 230 м3, при выработке 1 МВтч электроэнергии – 5 м3.

Нормирование выпуска сточных вод. Допустимая степень загрязнения сточных вод и их сбрасываемое количество зависят от возможностей водоема, куда они сбрасываются, и от санитарных требований к воде этого водоема. Это количество определяется расчетами в соответствии с технологическим регламентом.

Расчет допустимого состава сточных вод по концентрации взвешенных веществ Св,взв проводится по формуле ПДС = Qст Cст:

Со,взв Св,взв + nПДКвзв, (4.7) где Со,взв – допустимая концентрация взвешенных частиц в сточной воде; Св,взв – их концентрация в водоеме до сброса сточной воды;

ПДКвзв – предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в водоеме; n – кратность разбавления сточных вод в водоеме.

Расчет состава сточных вод по концентрации вредных веществ:

Со,A n(Сm,A – Св,A) + Св,A, (4.8) где Со,A – допустимая концентрация вредного вещества A; Св,A – концентрация вредного вещества A в воде водоема до сброса сточных вод; n – кратность разбавления; Сm,A – максимально допустимая концентрация вредного вещества A в присутствии других i-х вредных веществ одного лимитирующего показателя вредности, Сm,A = ПДКA [1 – (Сm,i–A / ПДКi)].

Расчет кратности разбавления сточных вод:

n = (Со – Св) / (С – Св), (4.9) где Со – концентрация загрязняющих веществ в сточной воде; Св и С – концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после спуска в него сточных вод.

Расчет кратности разбавления для водоемов с направленным течением:

n = (mQв + Qv) / Qv, (4.10) где Qв – объем воды, расходуемый водоемом; Qv – объем сбрасываемых сточных вод; m – коэффициент смешения, показывающий долю воды в водоеме, затрачиваемой на смешение.

При условии полного перемешивания сточных вод концентрация примесей в водоеме С в произвольный момент времени равна:

С = t(Co Qv + Cв Qв) /V, (4.11) где V – объем водоема; t = V / (Qv + Qв – Qп) – период полного обмена воды в водоеме; Q п – потери чистой воды водоема, например при испарении.

Очистка сточных вод. Очистка – это разрушение или удаление загрязнений из воды. Обеззараживание – уничтожение в сточных водах патогенных организмов.

Для очистки сточных вод используют: гидромеханические, физико-химические, химические, электрохимические, термические, биохимические методы. Конкретный способ их очистки зависит от количества вод, от вида и концентрации в них загрязняющих веществ.

Для отделения нерастворимых примесей, кроме отстойных сооружений, применяют гидроциклоны, центрифуги, фильтры, флотаторы.

Физико-химические методы очистки: коагуляция, окисление, сорбция, ионообмен, экстракция, мембранные способы. Они позволяют удалять ионы тяжелых металлов, растворенные соли, кислоты, щелочи, биогенные соединения.

Биохимические методы используют для разложения органических веществ, поскольку некоторые микроорганизмы способны употреблять органические вещества сточных вод для питания.

Очистку ведут с применением аэротенков, биофильтров, окситенков; биологических прудов и полей.

Возможности очистки сточных вод разными методами иллюстрирует таблица 4.3.

Таблица 4.Степень очистки промышленных сточных вод Степень очистки,% Методы очистки по нерастворимым по БПКп веществам Гидромеханические 60–90 30–Химические 80–90 40–Физико-химические 90 50–Биологические 90 80–БПКп – биологическая потребность в кислороде.





4.3.2. Гидромеханические методы очистки сточных вод Для очистки сточных вод от твердых примесей используются гидромеханические методы: процеживание, отстаивание, осветление, центрифугирование, фильтрование.

Процеживание – начальная стадия очистки сточных вод от нерастворимых примесей размером до 25 мм и волокнистых загрязнений. При этом используются решетки для крупных отходов (обломки древесины, бумага, тряпье, мусор, камни) и сита для более мелких примесей. Решетки изготовляют из металлических стержней с зазором 15–20 мм. Их устанавливают в клетках сточных вод вертикально или под углом 60–70о. Скорость движения сточных вод 0,8–1 м/с. Специальными граблями решетки очищают от накоплений, которые измельчают в специальных дробилках и снова возвращают в поток. Сита могут быть барабанными, дисковыми, ленточными. Их изготовляют из латунной или нержавеющей проволоки диаметром от 0,3 мм до 1–1,5 мм, размер ячеек от 0,3х0,3 до 5х5 мм. Скорость движения воды для плоских сит 0,2–0,4 м/с, для вращающихся – 0,8–1,2 м/с. Эффективность очистки 40–45%.

Отстаивание – удаление твердых частиц размером 0,15–0,мм под действием сил гравитации. Аппаратура для отстаивания:

песколовки, отстойники, нефтеловушки, осветители, илоуплотнители и др. Нефтеловушки соответствуют отстойникам: горизонтальным, вертикальным, радиальным, но отходы всплывают вверх.

Эффективность очистки – до 60%.

Пропускная способность песколовок (рис. 4.6а) 70–280 тыс.

м3/сут. Скорость движения воды 0,15–0,3 м/с. Из приямка песок удаляют гидроэлеваторами или песковыми насосами.

6 7 аб Рис. 4.6. Горизонтальная песколовка (а) и вертикальный отстойник (б):

1 – ввод сточной воды; 2 – цилиндрическая перегородка;

3 – корпус отстойника; 4 – отражательное кольцо; 5 – сборник шлама;

6 – кольцевой водосборник; 7 – трубопровод для вывода очищенной воды; 8 – трубопровод для вывода шлама В отстойнике (рис. 4.6 б) цилиндрическая перегородка 2 и отражательное кольцо 4 обеспечивают криволинейное движение сточной воды сначала вниз, а затем вверх к кольцевому водосборнику 6. Центробежные силы на повороте потока способствуют оседанию твердых частиц в сборнике шлама 5. Шлам отсасывается через трубопровод 8. Эффективность очистки 50–70%.

В радиальных отстойниках сточная вода поступает снизу через патрубок с расширяющимся диаметром и движется из него в радиальном направлении. Значительное уменьшение скорости движения потока приводит к осаждению твердых частиц. Осевший шлам направляется вращающимся скребком в сборник шлама и затем периодически удаляется из аппарата. Очищенная вода выводится из отстойника через верхний трубопровод.

Всплывающие примеси – нефть, масла, жиры, смолы и т.п. – удаляются из сточной воды в нефтеловушках. Их глубина 1,5–3 м, высота слоя всплывающих примесей около 0,1 м, скорость всплывания 0,15–0,6 мм/с. Эффективность очистки 60–70%.

Фильтрование. Это часто заключительный процесс для удаления тонкодисперсных примесей. Обычно применяются зернистые фильтры: песок, керамзит, шлак. Их классификация: по размеру зерен: мелко- (до 0,4 мм), средне- (0,4–0,8 мм) и грубозернистые фильтры (более 0,8 мм); по производительности – медленные (0,1– 0,3 м/ч), скорые (5–12 м/ч), сверхскоростные (более 25 м/с); по напору – гравитационные (открытые), напорные (с внешним давлением);

по числу слоев – одно-, двух-, трех- и многослойные фильтры.

Каркасно-насыпной фильтр. Это аппарат высотой до 5 м.

Он состоит: из нижнего слоя гравия, в слое которого помещен коллектор для сбора и отвода профильтрованной воды; днищаперегородки с мелкими отверстиями, опирающегося на этот слой гравия; фильтрующего слоя песка на днище с диаметром зерен 0,52 мм, слоя мелкого и затем более крупного гравия. Сточная вода подается сверху через кольцевой трубопровод с отверстиями. Высота фильтрующего слоя 0,4–2 м, слоя воды над ним – более 2 м.

Скорость фильтрования 5–12 м/ч. Регенерацию фильтра осуществляют через 8–12 ч продувкой сжатого воздуха, подаваемого через трубопровод с отверстиями, размещенный под слоем песка. Затем – обратная промывка водой через коллектор отвода воды.

Для отделения твердых примесей в поле действия центробежных сил также используются открытые или напорные гидроциклоны и центрифуги. Эффективность очистки до 70%.

Ультрафильтрация. Она используется для концентрирования и выделения относительно ценных компонентов и очистки воды от весьма токсичных веществ: цианидов, ионов хрома, никеля, меди, свинца и т.п. Установка включает два элемента: насос, для создания давления жидкости в 1–10 МПа, камеру с полупроницаемыми мембранами. Мембраны изготавливают из различных полимерных материалов (полиамиды, полиуретаны, полиакрилонитрилы, эфиры целлюлозы), пористого стекла, металлической фольги.

По способу расположения мембран различают фильтрпрессы с плоско камерным фильтрующим элементом, с трубчатым и рулонным фильтрующим элементом, с мембранами в виде полых волокон. Фильтр-прессы могут быть непрерывные, периодические, прямоточные, циркуляционные.

4.3.3. Химические методы В химических методах очистки сточных вод используются реакции нейтрализации, окисления и восстановления.

Нейтрализация щелочных и особенно кислых сточных вод до pH 6,5–8,5 – наиболее распространенная и обязательная операция перед сбросом этих вод в водоемы. Используются следующие виды очистки стоков нейтрализацией.

1. Смешение между собой кислых и щелочных сточных вод.

2. Добавление к кислым растворам сточных вод щелочных реагентов: известкового молока, раствора соды:

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 23 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.