Файл: Анализ состава загрязняющих веществ цеха ремонта оборудования.pdf

4.1.2.1. Динамический отстойник

Отличительная особенность динамических отстойников заключается в отделении примеси, находящейся в воде, при движении жидкости.

В динамических отстойниках или отстойниках непрерывного действия жидкость движется в горизонтальном или вертикальном направлении, отсюда и отстойники подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

4.1.2.2. Тонкослойные отстойники

Чем больше высота отстойника, тем больше необходимо времени для всплытия частицы на поверхности воды. А это, в свою очередь, связано с увеличением длины отстойника. Следовательно, интенсифицировать процесс отстаивания в нефтеловушках обычных конструкций сложно. С увеличением размеров отстойников гидродинамические характеристики отстаивания ухудшаются. Чем тоньше слой жидкости, тем процесс всплытия (оседания) происходит быстрее при прочих равных условиях.

4.1.2.3. Трубчатые отстойники

Рабочий элемент трубчатого отстойника - труба диаметром 2,5-5 см и длиной около 1 м. Длина зависит от характеристики загрязнения и гидродинамических параметров потока. Применяют трубчатые отстойники с малым (10°) и большим (до 60°) наклоном труб.

Отстойники с малым наклоном трубы работают по периодическому циклу: осветление воды и промывка трубок. Эти отстойники целесообразно применять для осветления сточных вод с небольшим количеством механических примесей. Эффективность осветления составляет 80-85%.

4.1.2.4. Пластинчатые отстойники

Пластинчатые отстойники состоят из ряда параллельно установленных пластин, между которыми движется жидкость. Достоинства трубчатых и пластинчатых отстойников - их экономичность вследствие небольшого строительного объема, возможность применения пластмасс, которые легче металла и не корродируют в агрессивных средах.

4.1.3. Гидроциклоны

Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводят в гидроциклонах и центрифугах.

Для очистки сточных вод используют напорные и открытые (безнапорные) гидроциклоны.

При вращении жидкости в гидроциклонах на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока, силы сопротивления движущегося потока, гравитационные силы и силы инерции. Силы инерции незначительны и ими можно пренебречь. При высоких скоростях вращения центробежные силы значительно больше сил тяжести.

4.1.3.1. Напорные гидроциклоны

Промышленность выпускает напорные гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки применяют гидроциклоны больших диаметров. Эффективность гидроциклонов находится на уровне 70%.

---

Гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат, в котором они работают параллельно.

4.1.3.2. Безнапорные гидроциклоны

Одним из технических приспособлений для сбора нефтяной пленки с поверхности воды является безнапорный гидроциклон.

Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному по касательной в цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной внизу конической части гидроциклона.

4.1.4.Центрифуги

Центробежное фильтрование достигается вращением суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенках барабана. Его удаляют вручную или ножевым съемом. Такое фильтрование наиболее эффективно, когда надо получать продукт наименьшей влажностью и требуется промывка осадка.

Центрифуги могут быть периодического или непрерывного действия; горизонтальными, вертикальными или наклонными; различаются по расположению вала в пространстве; по способу выгрузки осадка из ротора (с ручной, с ножевой, поршневой или центробежной выгрузкой).

4.1.5.Фильтры

Метод фильтрования приобретает все большее значение в связи с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют после очистки сточных вод в отстойниках или после биологической очистки. Процесс основан на прилипании грубодисперсных частиц нефти и нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала. Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые или мембранные.

Фильтрование через различные сетки и ткани обычно применяют для удаления грубо дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне.

4.1.5.1.Каркасные фильтры

Фильтровальные процессы на каркасных фильтрах можно разделить на три большие группы:

- фильтрование через пористые зернистые материалы, обладающие адгезионными свойствами (кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические шлаки и др.);

- фильтрование через волокнистые и эластичные материалы, обладающие сорбционными свойствами и высокой нефтеемкостью (нетканые синтетические материалы, пенополиуретан и др.);

- фильтрование через пористые зернистые и волокнистые материалы для укрупнения эмульгированных частиц нефтепродуктов (коалесцирующие фильтры).

---

4.1.5.2. Фильтры с эластичной загрузкой

Для очистки нефтесодержащих сточных вод разработана новая технология с использованием эластичных полимерных материалов, в частности, эластичного пенополиуретана. Этот материал имеет открытоячеистую структуру со средним размером пор 0,8-1,2 мм и кажущуюся плотность 25-60 кг/м³. Эластичный пенополиуретан характеризуется высокой пористостью, механической прочностью, химической стойкостью, гидрофобными свойствами, что обеспечивает значительную поглощающую способность по нефтепродуктам.

4.1.5.3.Микрофильтры

Микрофильтры представляют собой фильтровальные аппараты, в качестве фильтрующего элемента использующие металлические сетки, ткани и полимерные материалы. Микрофильтры обычно выпускают в виде вращающихся барабанов, на которых неподвижно закреплены или прижаты к барабану фильтрующие материалы. Барабаны выпускают диаметром 1,5-3 м и устанавливают горизонтально. Очищаемая вода поступает внутрь барабана и фильтруется через фильтр наружу. Микрофильтры широко используют для осветления природных вод.

• 1. Физико-химическая очистка

     1. Коагуляция

Это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, то есть частиц размером 1-100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов.

4.2.2.Флотация

Флотация является сложным физико-химическим процессом, заключающимся в создании комплекса частица-пузырек воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя. Процесс флотации широко применяют при обогащении полезных ископаемых, а также при очистке сточных вод.

В зависимости от способа получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки:

- флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами);

- флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная);

- электрофлотация.

---

4.2.3.Сорбция

Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое – сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.

4.3.Химическая очистка

4.3.1.Хлорирование

Обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями – один из самых распространенных способов их очистки от ядовитых цианидов, а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.

4.3.2. Озонирование

Озон обладает высокой окислительной способностью и при нормальной температуре разрушает многие органические вещества, находящиеся в воде. При этом процессе возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды и насыщение ее кислородом. Преимуществом этого метода является отсутствие химических реагентов при очистке сточных вод.

Обоснование выбора оборудования

Для удаления мелкодисперсных и связанных нефтепродуктов обычно используют флотационные способы очистки, методы электрокоагуляции и электрофлотации. Использование этих методов позволяет снизить концентрацию нефтепродуктов в техногенных водах до значений 20 мг/л. Более глубокая очистка от мелкодисперсных, а особенно эмульгированных нефтепродуктов до 10 мг/л достигается в процессах фильтрования.

На рассматриваемом предприятии основой технологической очистки сточных вод цеха ремонтооборудования является отстойник. Такие показатели как: ионы аммония, железо нефтепродукты и взвешенные вещества превышают допустимую концентрацию i-го загрязняющего вещества при сбросе в Мосводоканал поэтому требуется более глубокая очистка стока.

Увеличить эффективность удаления нефтепродуктов из сточных вод можно при использовании метода фильтрования через природные зернистые загрузки после флотации с предварительной коагуляцией. Такая методика обработки приводит к снижению остаточной концентрации нефтепродуктов

---

Анализ сорбентов для загрузки в фильтрующее оборудование

Графит

Изучим подробно свойства выше приведенных сорбентов.

В настоящее время особый интерес в мире среди активных углей представляет графит. Ресурсы графита во всем мире составляет около 600 мил.т, а его ежегодная добыча 600 тыс.т. Основные запасы графита находятся в Мексике, Китае, Чехии, Бразилии, России, Украине, Южной Корее и Канаде.

Графит – одна из кристаллических модификаций углерода. Представляет собой систему плоских полиароматических слоев с углеродными атомами в sp²-гибридных состояниях.

Природные графиты обладают низкой реакционной способностью и слабой сорбционной емкостью, поэтому для развития их пористой структуры успешно используются методы химической модификации, в результате которой образуются соединения интеркалирования графита (СИГ).

СИГ – это соединения, получаемые внедрением в межслоевое пространство кристаллической решетки графита молекул и ионов определенных веществ (интеркалантов) без разрушения целостности углеродных слоев.

В качестве агентов для интеркалирования графита могут быть использованы щелочные металлы, хлориды и фториды некоторых металлов, фтор, серная кислота, азотная кислота, фосфорная кислота, хлорная кислота. Интеркалирование кислотами, как правило, проводят в присутствии окислителя: перекиси водорода, бихромата калия, оксида хрома (VI), перманганата калия, персульфата аммония.

В качестве исходного графитового материала могут быть использованы антрацит, природный графит, чешуйчатые разновидности пирографита или шунгит (например, шунгит I - разновидность шунгита с содержанием углерода более 96%).

Основная задача анализа – проанализировав литературу, выбрать наиболее экологичный способ который позволяет получить экологически чистый, химически и биологически инертный продукт, не содержащий токсических примесей.

Большинство известных способов получения графита, имеющего развитую поверхность (наиболее часто называемого "расширенным", "расщепленным" или "вспученным" графитом), содержат следующие этапы: - химическое или электрохимическое окисление графита интеркалирующим агентом; - концентрированной сильной кислотой, чаще всего в смеси с сильным окислителем, с целью получения интеркалированного соединения графита (соединения внедрения); - промывка окисленного графита от излишков кислоты с последующей сушкой; - расширение полученного окисленного графита под воздействием высоких температур или микроволнового излучения. Недостатком указанных способов является то, что в полученном веществе содержится большое количество химически активных и биологически вредных продуктов реакции, в частности соединений серы.

---