Контрольная работа по "Экологии"

     Отстойники. Различают отстойники: горизонтальные, вертикальные, радиальные, тонкослойные (трубчатые, пластинчатые).

     Горизонтальные  отстойники. Они представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения Вода движется с одного конца отстойника к другому.

     Осветлители. Их применяют для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют, в частности, осветлители со взвешенным слоем осадка, через который пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтом.

     Воду  с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвеси поднимаются  восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока – сечение 1–1. Выше этого сечения  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 в желоб, из которого ее направляют на дальнейшую очистку.

Очистка сточных вод фильтрованием

     Фильтрование  применяют для выделения из сточных  вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки.

     Фильтрование  через фильтрующие  перегородки. Выбор перегородок зависит от свойств сточной воды, температуры, давления фильтрования и конструкции фильтра.

     Фильтровальные  перегородки, задерживающие частицы, должны обладать минимальным гидравлическим сопротивлением, достаточной механической прочностью и гибкостью, химической стойкостью и не должны набухать и разрушаться при заданных условиях фильтрования.

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

     Процесс фильтрования состоит из трех стадий: 1) перенос частиц на поверхность  вещества, образующего слой; 2) прикрепление к поверхности и 3) отрыв от поверхности.

     По  характеру механизма задерживания взвешенных частиц различают два  вида фильтрования: 1) фильтрование через  пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности зерен загрузки; 2) фильтрование без образования пленки загрязнений. В первом случае задерживаются  частицы, размер которых больше пор  материала, а затем образуется слой загрязнений, который является также  фильтрующим материалом. Во втором случае фильтрование происходит в толще  слоя загрузки, где частицы загрязнений  удерживаются на зернах фильтрующего материала адгезионными силами.

     Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные и скоростные, открытые и закрытые. Высота слоя в открытых фильтрах равна 1 -2 м, в закрытых – 0,5–1,0 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насосами.

     Медленные фильтры используют для фильтрования некоагулированных сточных вод. Они представляют собой бетонные или кирпичные резервуары с дренажным устройством, на котором расположен зернистый слой. Скорость фильтрования в них зависит от концентрации взвешенных частиц: до 25 мг/дм» принимают скорость фильтрования 0,2–0.3 м/ч; при 25–30 мг/дм – 0,1–0,2 м/ч. Достоинством фильтров является высокая степень очистки сточных вод. Недостатки: большие размеры, высокая стоимость и сложная очистка от осадка.

     Скоростные  фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, у многослойных – из различных материалов.

     Сточную воду в фильтр подают внутрь фильтра, где она проходит через фильтрующий  материал и дренаж и удаляется  из фильтра. После засорения фильтрующего материала проводят промывку подачей  промывных вод снизу вверх. Дренажное  устройство выполняют из пористо-бетонных сборных плит. На нем размещают  фильтрующий материал (в 2–4 слоя) одного гранулометрического состава. Общая  высота слоя загрузки равняется 1,5–2 м. Скорость фильтрования принимается равной 12–20 м/ч.

     В многослойных скоростных фильтрах фильтрующий слой состоит из зерен разных материалов, например, из слоя антрацита и песка. Верхние слои имеют зерна большего размера, чем нижние. Конструкция этих фильтров мало отличается от конструкции однослойных. Они имеют более высокую производительность и большую продолжительность фильтрования.

     Выбор тина фильтра для очистки сточных  вод зависит от количества фильтруемых  вод, концентрации загрязнений и  степени их дисперсности, физико-химических свойств твердой и жидкой фаз и от требуемой степени очистки.

     Промывку  фильтров, как правило, производят очищенной  водой (фильтратом), подавая ее снизу  вверх. При этом зерна загрузки переходят  во взвешенное состояние и освобождаются  от прилипших частиц загрязнений. Может  быть произведена водо-воздушная  промывка, при которой сначала  зернистый слой продувают воздухом для разрыхления, а затем подают воду. Интенсивность подачи воздуха  изменяется в пределах 18–22 дм³ /(м²с), а воды – 6–7 дм³(м²с). Возможна и трехэтапная промывка. Сначала слой продувают воздухом, а затем смесью воздух-вода; на последнем этапе – водой. Продолжительность промывки 5–7 мин

     Химический  метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

     При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях – электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

     Физико-химические методы очистки сточных вод с  применением коагулянтов

     Эффективность реагентного способа очистки воды, в частности с использованием коагулянтов, можно повысить, установив долее строгий контроль за расходом реагентов в зависимости от количества загрязнений, присутствующих в сточных водах, и физико-химических характеристик этих загрязнений, в первую очередь от их заряда, характеризуемого x потенциалом. Внедрение автоматизированного контроля за расходом реагентов позволит повысить не только степень очистки воды, но и снизить расход реагентов.

     Очистка производственных сточных вод реагентным способом включает несколько стадий, основными из которых являются:

     1) Приготовление и дозирование  реагентов;

     2) Смешение реагентов с водой;

     3) Хлопьеобразование;

     4) Отделение хлопьевидных примесей  от воды.

     Перемешивание сточных  вод с реагентами

     Приготовленный  раствор через дозирующее устройство и смеситель вводят в воду. Перемешивание  воды с реагентами целесообразно  осуществлять в две стадии, причем первую стадию проводить в режиме, приближающемся к режиму идеального смешения, а вторую – в режиме идеального вытеснения по жидкой фазе. Это обусловлено тем, что на первой стадии должно быть обеспечено равномерное  распределение реагента по всему  объему очищаемых сточных вод, а  на второй – создание условий, исключающих  распад образовавшихся агломератов  частиц загрязнений. Первый режим можно  осуществить, например, а аппарате с интенсивно вращающейся мешалкой, а второй – в слое взвешенного осадка.

     Эффективность мгновенного перемешивания заключается  в изменении степени дисперсности продуктов гидролиза коагулянтов, абсорбирующихся на поверхности  частиц загрязнений. При более интенсивном  перемешивании увеличивается вероятность  сорбции на поверхности частиц загрязнений мелких частиц продуктов гидролиза коагулянтов, что приводит к экономии коагулянта и одновременному увеличению прочности связи частиц в микрохлопьях.

     При выборе режима смешения коагулянта необходимо учитывать состав и физико-химические свойства сточных вод, а также  вводимых реагентов. Важность определения  оптимальных параметров режима смешения обусловлена также большой ролью  ортокинетической стадии коагуляции в процессах агрегации частиц загрязнений. Вероятность столкновений между коагулирующими частицами возрастает с увеличением интенсивности перемешивания. Однако при достижении определенного скоростного градиента образующиеся хлопья начинают разрушаться. Для применяемых коагулянтов значение скоростного градиента составляет примерно 20–70 с^-1. В направлении интенсификации перемешивания воды с реагентами развивается и разработка смесителей.

     Быстрое перемешивание реагентов с водой  может быть достигнуто в смесителях с псевдоожиженной насадкой и предварительной электрообработкой смеси.

     Электромагнитные  смесители целесообразно применять прежде всего при контактировании воды с растворами электролитов, например с растворами кислот, щелочей, солей. Однако возможно перемешивание не электропроводимых реагентов, например полиакриламида с водой, в электромагнитных смесителях с псевдоожиженной или магнитоожиженной насадкой.

     Наиболее  просты в аппаратурном оформлении смесители, содержащие камеру электрообработки, в которой установлены два или несколько электродов. В результате воздействия электрического поля на растворы электролитов происходит эффективное смешение воды с коагулянтом, что позволяет существенно сократить время перемешивания, а также расход реагентов на очистку стоков. Электролиз проводят, как правило, в режимах без заметного выделения газов (кислорода и водорода)

     Другим  простейшим вариантом электромагнитного  перемешивания является использование  генераторов магнитного поля, устанавливаемых  на участке трубы, где одновременно подают воду и раствор коагулянта (электролита). Такие смесители весьма просты и их легко установить практически на любом участке технологической линии. Кроме того, смесители с использованием постоянных магнитов могут быть установлены в помещениях любой категории.

     Высокая интенсивность очистки достигается  в электромагнитных смесителях с  магнитоожиженной насадкой, состоящей из ферромагнитных частиц.

     В тех случаях, когда недопустимо  загрязнение очищаемой воды примесями  железа, вместо смесителей с магнитоожиженной насадкой можно применить электромагнитные смесители типа статора асинхронного двигателя с использованием в качестве насадки многоосетевого ротора с подвижными элементами.

     Отделение взвешенных частиц от воды

     Очистка воды от взвешенных коагулированных  частиц является многостадийным процессом, включающим, по крайней мере, образование  агрегатов и отделение их от воды. Процесс начинается с образования  агрегатов частиц, затем происходит их распад, переход агрегатов в  осадок, выпадение агрегатов частиц из осадка снова в жидкую фазу, выпадение  монодисперсных частиц из жидкости в  осадок, минуя стадию агрегатообразования. Процесс отделения агрегатов частиц от воды называется отстаиванием.

     В последнее время для очистки  сточных вод все чаще используют флотацию. Преимущество ее – достаточно высокая эффективность извлечения примесей из воды. процесс флотации зависит как от свойств частиц, так и от их размера, а также от ряда физико-химических свойств осветляемых токсидисперсных суспензий, включая и сточные воды. все это приводит к определенным трудностям внедрения флотационного способа очистки вод.

     Использование реагентов при флотации позволяет  в ряде случаев добиться высоких  показателей очистки. В практике флотационного разделения суспензий  известно достаточно много способов насыщения жидкости пузырьками газов (воздуха). Однако для очистки сточных  вод наибольший интерес представляет способ напорной флотации с образованием пузырьков газа в жидкости при  снижении давления, электронный способ аэрирования сточных вод, способ подачи сжатого воздуха через фильтры (пневматический), электролитический способ.