Очистка сточных вод машиностроительного завода

 

2.1. Описание схемы канализования предприятия

 

Под системой канализования подразумевается комплекс сооружений, предназначенных для отведения сточных вод трех основных категорий, к которым относят бытовые, производственные и ливневые сточные воды [2].

Водоотведение от предприятия осуществляется по раздельной системе. На предприятии машиностроительного  завода образуется 3 вида  вод:

1) производственные  – использованные в технологическом  процессе;

2) бытовые  – от санитарных узлов производственных  и непроизводственных корпусов  и зданий, от столовых, а также  от душевых установок, имеющихся  на территории предприятия;

3) промышленно-ливневые  – дождевые и от таяния снега.        

Производственные  сточные воды разделяем на 3 потока:

I поток – кислотно-щелочные сточные воды, содержащие ионы тяжелых металлов, кислоты и взвешенные вещества;

II поток – общий поток, содержащий нефтепродукты, взвешенные вещества и БПК;

III поток – хромсодержащие сточные воды.

Производственные  сточные воды очищают на заводских очистных сооружениях, после чего очищенную воду I потока пускают в оборот, а II и III потоков выпускают в водоем.

Поверхность территории предприятия машиностроительного  завода загрязнена, поэтому ливневые сточные воды  вместе с бытовыми должны пройти очистку на городских очистных сооружениях. После очистки эти сточные воды сбрасывают в водоем.

 

Рис. 2.1. Схема канализования предприятия

 

2. Описание блок-схемы очистки сточных вод

 

Для очистки  сточных вод машиностроительного  завода используем механические и физико-химические методы очистки. Сточные воды разделяем  на 3 потока с производительностью: I поток – 3750 м³/сут, II поток – 3750 м³/сут, III поток – 3750 м³/сут.

Кислотно-щелочные сточные воды, содержащие ионы тяжелых металлов, кислоты и взвешенные вещества направляем на ионообменную установку, перед которой установлены барьерные фильтры, задерживающие взвешенные вещества и ионы железа. Эффективности очистки составляют: по взвешенным веществам – 80%, по Fe – 70%. Остаточную концентрацию веществ определяем по формуле:

,  (2.1)

где С₁ – исходная концентрация, мг/л;

       С₂  – остаточная концентрация, мг/л;

       Э – эффективность очистки, %.

Взвешенные  вещества: мг/л

Fe: мг/л

Эффективность очистки ионообменной установки  от ионов металлов и кислот составляет 99%. Допускается подача на установку взвешенных веществ до    8 мг/л.

Zn²⁺: мг/л

Fe³⁺: мг/л

Ni²⁺: мг/л

Al³⁺: мг/л

Cu²⁺: мг/л

SO₄^2-: мг/л

Содержание  веществ в полученной воде не превышает  ПДК пуска воды в оборот. Очищенную  воду пускаем в гальванический цех  для промывки деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Сводная таблица концентраций и ПДК загрязняющих веществ I потока

 

Наименование вещества	Концентрация до очистки, мг/л	Концентрация поле барьерных фильтров, мг/л	Концентрация поле установки ионного  обмена, мг/л	ПДК пуска в оборот, мг/л
Zn2+	10,7	10,7	0,107	1
Fe3+	0,9	0,27	0,0027	0,02
Ni2+	10	10	0,1	1
Al3+	9	9	0,09	0,25
Cu2+	1,5	1,5	0,015	0,3
SO42-	100	100	1	-
Взвешенные вещества	40	8	8	8

 

В сточных  водах III потока содержится хром (VI), от которого в результате очистки мы должны избавиться полностью, так как шестивалентный хром очень токсичен. Осуществляем это восстановлением хром (VI) до хром (III), используя Na₂SO₃. Сточная вода, содержащая только хром (III), объединяется со II потоком.

Так как  pH<3 после восстановления хрома (VI), то для нейтрализации H₂SO₄ используется известковое молоко, которое подается в смеситель.

 

Таблица 2

Сводная таблица концентраций загрязняющих веществ III потока

 

Наименование вещества	Концентрация до очистки, мг/л	Концентрация после реактора, мг/л
Хром (VI)	80	-
Хром (III)	10	90
H2SO4	90	-

 

В сточных  водах II потока содержится большое количество взвешенных веществ и нефтепродуктов. Сточную воду направляем в нефтеловушку. Это сооружение очищает от крупнодисперсных взвешенных веществ, от нефтепродуктов и снижает БПК. Эффективности очистки составляют: по нефтепродуктам - 99%, по взвешенным веществам - 70%, по БПК - 70%.

Нефтепродукты: мг/л

Взвешенные  вещества: мг/л

БПК: мг/л

Концентрации  веществ достаточно велики, поэтому  отправляем воду в осветлитель. Процессы осветления протекают более эффективно при пропуске обрабатываемой воды, смешанной с коагулянтом. Эффективности очистки составляют: по взвешенным веществам - 90%, по БПК - 50%, хром (III) – 98%.

Взвешенные  вещества: мг/л

БПК: мг/л

Хром (III): мг/л

Концентрации  веществ еще превышают ПДК  спуска в водоем, поэтому отправляем воду в горизонтальный отстойник. Эффективности очистки составляют: по нефтепродуктам - 70%, по взвешенным веществам - 70%, по БПК - 50%, хром (III) – 75%.

Нефтепродукты: мг/л

Взвешенные  вещества: мг/л

БПК: мг/л

Хром (III): мг/л

После отстойника  получаем достаточно чистую воду, соответствующую  ПДК спуска в водоем.

 

Таблица 3

Сводная таблица концентраций и ПДК загрязняющих веществ II и III потоков

 

Наименование вещества	Концентрация до очистки, мг/л	Концентрация после нефтеловушки, мг/л	Концентрация после осветлителя, мг/л	Концентрация после отстойника, мг/л	ПДК спуска в водоем, мг/л
Нефтепродукты	100	1	1	0,3	0,3
Взвешенные вещества	410	123	12,3	3,69	6
БПК	40	12	6	3	3
Хром (III)	90	90	1,8	0,45	0,5

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание технологической схемы

 

3.1. Приемный резервуар

 

3.1.1. Назначение приемного резервуара

 

Для усреднения расхода и количества загрязняющих сточных вод на станциях очистки  устанавливаются приемные резервуары. Они обеспечивают постоянный расход выходящей из них воды.

Поступление на очистные сооружения производственных сточных вод с постоянным расходом и усреднённой концентрацией  загрязнений создаёт ряд преимуществ  – повышение эффективности очистки  сточных вод. В результате этого достигаются более высокие качественные показатели очищенной воды.

При очистке  сточных вод, образующихся на машиностроительном предприятии, на всех потоках устанавливаем  приемные резервуары [3].

 

3.1.2. Расчет приемного резервуара

 

Производительность  каждого потока составляет м³/сут. Рассчитываем на время пребывания в резервуаре сточной воды ч.

Часовой расход сточной воды определяем по формуле:

. (3.1)

 м³/ч.

Объем приемного  резервуара определяем по формуле:

. (3.2)

 м³.

Принимаем по 4 резервуара на всех потоках объемом  м³ каждый.

Пусть глубина приемного резервуара составляет м. Тогда площадь резервуара  определяем по формуле:

. (3.3)

м².

Используем  резервуары длиной м и шириной м.

 

3.2. Барьерные фильтры

 

3.2.1. Описание барьерных фильтров

 

В качестве барьерных фильтров используем напорные фильтры, которые представляют собой закрытые стальные резервуары, рассчитанные на внутреннее давление до 6 атм. Их применяют для частичного осветления воды или для осветления маломутных вод, а также при обезжелезивании.

Обрабатываемая  вода поступает на фильтр под давлением, которое обеспечивает преодоление  сопротивлений в фильтре и  подачу фильтрата непосредственно  в сеть потребителя. При потерях  напора в фильтре около 10 м его  включают на промывку. На напорных фильтрах целесообразно производить водовоздушную  промывку. Для подачи воздуха обычно предусматривают отдельную систему.

Напорные  фильтры применяются без гравийных подстилающих слоёв, с трубчатым дренажем. Кроме дренажной системы для отвода фильтрованной воды и распределения воды при промывке устраивается распределительная система, по которой подаётся сжатый воздух. Если конструкция дренажа обеспечивает равномерное распределение сжатого воздуха, отдельную воздушную распределительную систему можно не предусматривать. Дренаж представляет собой коллектор, проходящий по оси поперечного сечения фильтра, с ответвлениями через 250–300 мм [3].

 

3.2.2. Расчет барьерных фильтров

 

Производительность  кислотно-щелочного потока м³/сут.

Расчетную общую площадь фильтров определяем по формуле:

, (3.4)

где – общий коэффициент неравномерности поступления сточной воды;

  – скорость фильтрования, м/ч.

Принимаем и м/ч, тогда

м². 

Используем  вертикальные напорные фильтры наружным диаметром 2 м (площадь фильтра  м²) с высотой загрузки 1,2 м.

Расчетное количество рабочих фильтров определяем по формуле:

. (3.5)

шт.

Принимаем 3 рабочих и 1 резервный  напорные механические (песчаные) фильтры  и 3 рабочих и 1 резервный сорбционные (угольные) фильтры [3].

 

3.3. Ионообменная установка

 

3.3.1. Процесс ионного обмена

 

Ионный обмен – это процесс  обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, и ионами, присутствующими на поверхности  твердой фазы – ионита. Ионообменные установки предназначены для обессоливания и очистки сточных вод от ионов металлов.

Очистка производится с применением ионитов – синтетических ионообменных смол, выпускаемых в виде гранул размером 0,2–2мм. Иониты представляют собой практически нерастворимые в воде полимерные  вещества, имеющие подвижный ион (катион или анион), способный в определенных условиях вступать в реакцию обмена с ионами того же знака, находящимися в растворе. Различают следующие виды ионитов:

• сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы SO₃H, и сильноосновные аниониты, содержащие четвертичные аммониевые основания;
• слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные COOH и фенольные группы, диссоциирующие при pH>7, а также слабоосновные аниониты, содержащие первичные NH₂ и вторичные NH аминогруппы, диссоциирующие при pH<7.
• иониты смешанного типа, проявляющие свойства смеси сильной и слабой кислот или оснований.

При контакте с водой иониты набухают и увеличиваются в объёме (обычно в 1,5–2 раза). Большинство ионитов хранят во влажном состоянии или под слоём воды [4].

Ионообменную очистку производят последовательным фильтрованием через катиониты и аниониты. Если катиониты находятся в Н-форме или Na-форме, обмен катионитов будет проходить по реакциям: