Біохімічне очищення стічних вод - Производство и технологии дипломная работа

Главная

Производство и технологии
Біохімічне очищення стічних вод

Фізико-хімічні та технологічні особливості біологічного методу очищення стічних вод коксохімічного виробництва. Розробка проекту очисної установки: матеріальний, технологічний, механічний та гідравлічний розрахунки аеротенку та вторинного відстійника.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Приведено аналітичний огляд існуючих методів біохімічного очищення виробничих стічних вод та обґрунтування прийнятого методу біохімічного очищення. Детально розглянуті фізико-хімічні та технологічні особливості біологічного методу очищення. Обґрунтована технологічна схема очищення, наведений її опис і параметри процесу, розглянуті питання використання очищеної води на технологічні потреби.
Виконано матеріальний баланс процесу очищення виробничих стічних вод за окремими потоками. Наведений матеріальний, технологічний, механічний та гідравлічний розрахунки аеротенку та вторинного відстійника, визначені розміри апаратів, витрати циркулюючого активного мулу та повітря, детально розглянуте обладнання апаратів та технологічні режими їх роботи.
Розроблена частини автоматизації та керування очищенням. Для підтримання заданих параметрів, передбачена автоматизація та механізація технологічного процесу. Використання технологічного контролю та сигналізації забезпечує чітку роботу біологічної очистки.
У розділі охорона праці розглянуті питання безпеки праці робітників, пожежо- та вибухобезпека установки БХО, а також розроблені блискавкозахист, освітлення виробничої ділянки.
У організаційно-економічній частині проаналізовані основні елементи економічного механізму природокористування на підприємстві, зроблена порівняльна оцінка токсичності викидів промислових підприємств Дніпропетровської області, розраховані ефективності інвестицій у природоохоронні заходи підприємства, розрахунок платежів за порушення навколишнього природного середовища підприємством, проведена оцінка рівня екологізації підприємства.
Перед більш тонким очищенням стічні води проціджують через решітки і сита, що встановлюють перед відстійниками з метою витягу з них великих часток забруднювачів, що можуть засмітити труби і канали [1].
Зняті з решіток забруднення направляють на переробку. Для здрібнювання відходів використовують дробарки. Витрата енергії на роботу механізованих граблів, транспортерів і дробарок складає близько 1 кВт на 1000 м 3 стічних вод. Решітки-дробарки являють собою агрегат, що сполучає функції решіток і дробарки. Дробарки подрібнюють відходи, не витягаючи їх з води.
Для видалення більш дрібних зважених речовин, а також коштовних продуктів, застосовують сита, що можуть бути двох типів: барабанні чи дискові. Сито барабанного типу являє собою сітчастий барабан з отворами 0,5-1мм. При обертанні барабана стічна вода фільтрується через його зовнішню чи внутрішню поверхню в залежності від підведення води чи зовні усередину. Затримувані домішки змиваються із сітки водою і надходять у жолоб.
Продуктивність сита залежить від діаметру барабана і його довжини, а також від властивостей домішок. Сита застосовують у текстильній, целюлозно-паперовій, шкіряній промисловостях [3].
Для розподілу зважених часток на фракції можуть бути використані фракціонатори, основною частиною яких є вертикальна сітка, що розділяє ємність на двох частин. Діаметр отворів сітки 60-100мкм. Стічна вода через сопло надходить усередину фракціонатора і поділяється на грубу і тонку фракції. При розподілі 50-80% зважених часток залишається в грубій фракції.
Відстоювання застосовують для осадження зі стічних вод грубодисперсних домішок. Осадження відбувається під дією сили ваги. Для проведення процесу використовують пісколовки, відстійники та освітлювачи. В освітлювачах одночасно з відстоюванням відбувається фільтрація стічних вод через шар зважених часток [1].
Як правило, стічні води містять зважені частки різної форми і розміру. Такі води являють собою полідисперсні гетерогенні агрегативно-нестійки системи. У процесі осадження розмір, густина і форма часток, а також фізичні властивості системи змінюються.
Крім того, при злитті різних по хімічному складі стічних вод можуть утворюватися тверді речовини, у тому числі і коагулянти. Ці явища також впливають на форму і розміри часток. Усе це ускладнює встановлення дійсних закономірностей процесу осадження. Ступінь очщення стічних вод від зважених неорганічних речовин при відстоюванні складає 75-85%.
Фільтрування застосовують для виділення із стічних вод тонкодиспергованих твердих або рідких речовин, видалення яких відстоюванням затруднено. Розподіл відбувається за допомогою пористих перегородок, які пропускають рідину та затримують дисперговану фазу. Процес проходить під дією гідростатичного тиску стовпа рідини, підвищеного тиску над перегородкою або вакууму після перегородки.
Фільтрування через фільтруючі перегородки. Вибір перегородок залежить від властивостей стічної води, температури, тиску фільтрування та конструкції фільтру. Процес фільтрування відбувається з утворенням осаду на поверхні фільтруючої перегородки або з закупоркою пор фільтруючої перегородки [3].
Осади, які утворюються у процесі фільтрування, можуть бути такі, які сжимаються та несжимаються. Осади, що сжимаються, характеризуються зменшенням пірозності внаслідок ущільнення та збільшення опору зі зростанням перепаду тиску. У осадів, що несжимаються, пірозність та опір потоку рідини у процесі фільтрування остаються постійними. До таких осадів відносять речовини мінерального походження (пісок, сода та інш.) з розміром часток >100 мкм.
Продуктивність фільтру визначається швидкістю фільтрування, тобто об'ємом води, яка пройшла за одиницю часу одиницю поверхні. Для фільтрування використовують різні за конструкцією фільтри. Основні вимоги до них: висока ефективність видалення домішок та максимальна швидкість фільтрування [4]
Фільтрування є більш ефективним ніж відстоювання при очищенні від мілкодисперсних зважених речовин і складає 85-90%, але цей метод потребує додаткових затрат на завантаження, яке виконує роль фільтру.
1.1.2 Фізико-механічні засоби очищення
В основі флотаційного очищення стічних вод лежить здатність молекулярного злипання забруднених часток з пухирцями тонкодисперговане повітря. Комплекси, що утворяться при цьому, що складаються з часток забруднень і пухирців повітря, мають питому вагу менше первісного і спливають на поверхню рідини, що очищається. [3]
Процес флотації складається з утворення пухирців повітря, створення комплексів частка -- пухирець повітря і підйому їх на поверхню рідини. Утворення комплексів відбувається як у результаті прилипання пухирця до частки при їхньому зіткненні, так і при виділенні пухирця з перенасиченого розчину безпосередньо на поверхню частки.
Ефективність флотаційного очищення стічних вод залежить від змочуваності забруднюючих часток, що визначають їхню здатність прилипання до пухирців повітря, поверхневого натягу рідини, розмірів пухирців повітря і розподілу їхній в обсязі флотаційної рідини. Змочуваність часток може бути поліпшена введенням у стічні води необхідних реагентів.
Для ефективної флотації потрібно можливо тонке дисперговане повітря, тому що великі пухирці швидко спливають, не встигаючи закріпитися на поверхні забруднюючих часток. Граничним розміром пухирців повітря варто вважати 200 мкм. Зниження в'язкості рідини при підвищеній температурі поліпшує процес флотації. [3]
Флотаційну очистку стічних вод варто застосовувати для затримки нерозчинних забруднень, що унаслідок своєї питомої ваги не піддаються самовільному відстоюванню чи спливанню. На коксохімічних підприємствах флотація застосовується для очищення фенольних вод від мілкодисперсних забруднень смоли й олій, не затриманих у первинних відстійниках.
Практичне застосування одержали флотаційні установки двох типів, що відрізняються способами утворення пухирців повітря: механічного диспергування за допомогою зануреної в рідину обертової турбіни -- імпелерна флотація і диспергуваня шляхом зміни тиску -- напірна флотація. [3]
При проектуванні установок імпелерної флотації варто приймати тривалість флотації 20--30 хв, окружну швидкість імпелерної турбіни 12--15 м/с, сторону прямокутної камери, що обслуговується одним імпелером, не більш 6-кратного діаметра турбіни, питома витрата повітря 30--50 м 3 /год на 1 м 2 площі флотаційної камери.
Необхідна кількість флотаційних камер визначається з відношення годинного припливу стічних вод до продуктивності однієї камери. Перевагою імпелерної флотації є простота пристрою і надійність роботи, недоліком -- мала ефективність очищення (50--60 %) і велика витрата повітря, що викликає отдувку частини летучих забруднень (фенолів, аміаку, ціанідів, сірководню) в атмосферу.
Сутність напірної флотації полягає в утворенні пухирців шляхом попереднього насичення стічної води повітрям під надлишковим тиском і наступного зниження тиску до атмосферного. [3]
При проектуванні флотаторів варто враховувати, що зі збільшенням, швидкості витікання стічної води, насиченої повітрям, з відростків водорозподільника діаметр пухирців зменшується, кількість їхній зростає. Тривалість перебування стічної води в зоні флотації 5, у зоні відстоювання 15 хв. Висота шаруючи рідини не робить впливу на ефективність очищення стоків і звичайно приймається в межах 1,8--2,5 м.
Напірна флотація в сполученні з коагуляцією є високоефективним способом очищення стічних вод. У системах фенольних каналізацій коксохімічних підприємств очищення стічних вод ,від смол і олій на установках напірної флотації з коагуляцією сірчанокислим залізом забезпечується на рівні до 40 мг/л і менш. У зв'язку з високою ефективністю напірної флотації її варто застосовувати як завершальну стадію очищення фенольних вод від смол і олій після відстоювання. [3]
Флотація з виділенням повітря з розчину. Цей спосіб застосовують для очищення стічних вод, що містять дуже дрібні частки забруднень. Сутність способу полягає в створенні пересиченого розчину повітря в стічній рідині. При зменшенні тиску з розчину виділяються пухирці повітря, що флотують забруднення. У залежності від способу утворення пересиченого розчину повітря у воді розрізняють вакуумну, напірну і ерлифтну флотацію.
При вакуумній флотації стічну воду попередньо насичують повітрям при атмосферному тиску в аераційній камері, а потім направляють у флотаційну камеру, де вакуум-насосом підтримується розрідження 29,9-39,9 кПа (225-300 мм рт. ст.). Дрібні пухирці, що виділяються в камері, виносять частину забруднень. Процес флотації триває близько 20 хв [7].
Перевагою цього способу є: утворення пухирців газу і їхнє злипання з частками відбувається в спокійному середовищі (імовірність руйнування агрегатів пухирець -- частка зведена до мінімуму); витрата енергії на процес мінімальна. Недоліки: незначний ступінь насичення стоків пухирцями газу.
Зворотний осмос (гіперфільтрація) -- процес фільтрування стічних вод через напівпрониклі мембрани під тиском. При концентрації солей 2 г/л повинен бути тиск до 1МПа, а при концентрації солей 10-30 г/л -- близько 10 МПа.
Ультрафільтрація -- мембранний процес розділення розчинів, осмотичний тиск яких малий. Застосовується для очищення стічних вод від високомолекулярних речовин, завислих частинок та колоїдів [2].
1.1.3 Фізико-хімічні методи очищення
До фізико-хімічних методів очищення стічних вод відносять коагуляцію, адсорбцію, іонний обмін, екстракцію, ректифікацію, випарювання, дистиляцію, зворотний осмос і ультрафільтрацію, кристалізацію, десорбцію й ін. Ці методи використовують для видалення зі стічних вод тонкодисперсних зважених часток (твердих і рідких), розчинних газів, мінеральних і органічних речовин.
Як коагулянт для очищення фенольних вод варто застосовувати сірчанокисле залізо, тому що одноча сно з проявом властивостей солі, що коагулюють, заліза зв'язують ціаніди, що містяться у фенольних водах, у нетоксичні для біохімічного очищення ферроцианіди. При введенні залізного купоросу у воду утворяться малоростворюючі гідроксиди заліза: [3]:
Оскільки коагулюючою дією, володіє не гидроксид Fе(ОН) 2 , а гідрат окису заліза Fе (ОН) 3, при застосуванні двовалентного заліза його необхідно окислити в трьохвалентне:
Процес окислювання можна здійснити шляхом барботування повітрям при розчиненні коагулянту у воді. Оптимальне значення температури стічної води при коагуляції сірчанокислим залізом складає 30-40°С, рН 8-10 [3].
Дослідження коагуляції фенольних вод, проведені на промислових флотаційних установках, показали, що при дозі залізного купоросу 30--70 мг/л (у розрахунку на Ре50 4) і тривалості імпелерної флотації 17--20 хв очищення від олій забезпечувалося до 45 мг/л при початковому змісті 140--330 мг/л. Без коагуляції зміст олій знижувався до 85 мг/л. На установці напірної флотації очищення від олій забезпечується в середньому до 30 мг/л при дозі коагулянту 15--30 мг/л. Із приведених даних випливає, що застосування коагуляції дозволяє приблизно в два рази поліпшити кінцеві показники очищення.
У технологічній схемі очищення фенольних вод коагуляцію варто здійснювати на установках напірної чи імпелерної флотації і у вторинних відстійниках при необхідності очищення фенольних вод від бактеріального мулу. Оскільки кінцевий результат флотаційного очищення не залежить від концентрації забруднень у вихідній воді, коагуляцію в первинних відстійниках з метою додаткового зниження забруднення застосовувати не слід. Те ж може бути рекомендоване і для 1-й ступені імпелерного флотаційного очищення стічних вод. [3]
Введення розчину коагулянту в стічну воду на установках напірної флотації варто здійснювати перед напірними баками. В вторинних відстійниках коагулянт вводиться в чи лоток самопливний трубопровід перед розподільною камерою відстійників. У цьому випадку введення коагулянту повинне здійснюватися через змішуючий пристрій із тривалістю змішання 1--2 хв. Доза коагулянту залежить від дисперсності забруднюючих часток, температури середовища, концентрації забруднень і ін. Для проектних пророблень її варто приймати 50 мг/л на кожен цикл очищення, вважаючи по змісту чистого продукту, з обов'язковим наступним уточненням досвідченим шляхом стосовно до конкретних умов очищення.
Приготування водяного розчину коагулянту здійснюється в залізобетонних прямокутних резервуарах, розташованих у блоці з насосно-повітродувною станцією очисних споруджень. Розчинний резервуар з дерев'яними колосниковими ґратами передбачається для мокрого збереження і розчинення коагулянту водою.
Розчинність залізного купоросу у воді при температурі 20°С складає 265 г/л. При визначенні ємності розчинного резервуара варто виходити зі збереження в ньому 10--15-денної потреби. Ємність дозуючого резервуара повинна забезпечувати місткість не менш добової потреби 5--10%-ного розчину коагулянта. 3]
Коагулянт, що доставляється автомашинами, вивантажується на колосникову решітку розчинного резервуара, попередньо заповненого наполовину водою. Розчинення коагулянту в резервуарі здійснюється за допомогою барботажу повітрям, подаваним через перфоровані труби, що укладаються під колосниковими решітками. Для прискорення розчинення вода підігрівається через регістри, що обігріваються паром до 35--40С. Приготовлений розчин у міру необхідності передається в дозуючий резервуар, де розбавляється технічною водою до необхідної концентрації, потім подається насосами-дозаторами до місць використання.
Для зручності спостереження й обслуговування дозуючі насоси встановлюються в насосній очисних споруджень в одному приміщенні з іншими насосними агрегатами. Пуск і зупинка дозуючих насосів повинні мати автоматичне блокування з подачею стічних вод.
Розчин сірчанокислого заліза, маючи підвищену кислотність, є агресивним стосовно металу і бетону. Тому залізобетонні резервуари для мокрого збереження, готування і дозування розчином коагулянту повинні мати кислототривкий захист, а металеві арматура і трубопроводи протикислотну ізоляцію чи виконуватися із кислотостійких сталей. [3]
Сутність адсорбційного очищення полягає у витягу зі стічних вод органічних забруднень за допомогою пористих твердих тіл-сорбентів. Найбільш ефективними сорбентами, застосовуваними для очищення стічних вод, є різні сорти активних вугіль з розвитий пористістю. [3]
Адсорбційна здатність активних вугіль є наслідком сильнорозвинених їхніх поверхонь (400--900 мг/г) і пористості. Адсорбційні властивості сорбентів значною мірою залежать від структури, величини пір, розподілу їхній по розмірах. Найбільше значення для очищення мають мікропори, середній радіус яких 1,6-10" 7 , а питома поверхня -- сотні квадратних метрів на 1 р. Макропори і перехідні пори служать головним чином шляхами підведення сорбенту до мікропор.
Для очищення фенольних стічних вод рекомендується до застосування активне вугілля КАД-іодний -- продукт термічної обробки кам'яновугільного напівкоксу водяною парою. Крупність основної кількості зерен активного вугілля КАД-іодного знаходиться в межах 2-3,5 мм. Залежність (по експериментальним даним) адсорбційної здатності цього вугілля від концентрації у воді розчинених фенолів при змісті менш 0,5 г/л і постійній температурі 25 °С характеризується рівнянням Фрейндліха: [3]:
де а -- кількість фенолів, адсорбуємих активованим вугіллям, % від маси вугілля; З -- рівноважна концентрація фенолів у водяному розчині, г/л.
У промислових умовах адсорбційне очищення виробляється по періодичній, напівбезупинній і безупинній схемах. В установках, що працюють за періодичною схемою, адсорбція здійснюється в мішалках, де сорбент підтримується в рідині в зваженому стані шляхом механічного перемішування. Установки періодичної адсорбції застосовуються для очищення невеликих кількостей стічних вод. Активне вугілля після однократного використання звичайно не регенерується.
В установках, що працюють за напівбезупинною схемою, очищення здійснюється в нерухомому шарі сорбенту шляхом фільтрації через нього стічних вод. Продуктивність адсорберів (фільтрів) звичайно складає 2--6 м 3 /(м 2 -ч), висота шаруючи активного вугілля 1--6 м. Одним з істотних недоліків адсорбційного очищення в нерухомому шарі є утруднення, що виникають при регенерації сорбенту. [3]
Для коксохімічних підприємств, з огляду на великі кількості фенольних вод, становить інтерес безупинна адсорбція в шарі сорбенту, що рухається. Адсорбційні установки безупинної дії широко застосовуються для сорбційного очищення стічних вод у хімічній промисловості. Установка являє собою складний комплекс споруджень по розвантаженню, транспортуванню, дробленню, розсіву, активізації і термічній регенерації активного вугілля.
Основним очисним спорудженням установки є адсорбер безупинної дії із шаром дрібнозернистого активного, що рухається, вугілля крупністью 0,25-1,0 мм. Подавана в нижню частину адсорбера стічна вода рухається в ньому знизу нагору. Активне вугілля подається у верхню частину адсорбера, потім опускається вниз, чим досягається противоток стічної рідини і сорбенту.
Відпрацьоване активне вугілля у виді пульпи приділяється з нижньої частини адсорбера для зневоднювання, потім піддається термічної регенерації при температурі 800--900 °С для відновлення своєї сорбційною здатністю.
Позитивними якостями адсорбційного очищення є висока ефективність очище ння від органічних забруднень, порівняно легка що пристосовується^ до кількісних і якісних коливань стічних вод, можливість здійснення механізації й автоматизації в основних ланках очищення. [3]
Незважаючи на це, необхідність підготовки, зневоднювання і термічної реген ерації вугілля додають визначену технологічну громіздкість процесу очищення, здорожують його вартість. Тому на коксохімічних підприємствах адсорбційний метод не застосовується. У той же час сучасна спрямованість у питанні знешкодження промислових стічних вод шляхом створення безстічних підприємств для захисту водойм від забруднення вимагає освоєння і широкого використання методів глибокого очищення.
Хімічне очищення використовується як самостійний метод або як попередній перед фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності стічних вод, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окислення сірководню та органічних речовин, для дезинфекції води та її знебарвлення.
Іонний обмін базується на вилученні зі стічних вод цінних домішок хрому, цинку, міді за рахунок обміну іонами між домішками та іонітами (іонообмінними смолами) на поверхні поділу фаз "розчин - смола". За знаком заряду іоніти поділяються на катіоніти та аніоніти, котрі мають відповідно кислі та лужні властивості. Іоніти можуть бути природними та синтетичними. Практично застосовуються природні іоніти типу алюмосилікатів, гідроокислів та солей багатовалентних металів, іоніти з вугілля та целюлози та різноманітні синтетичні іонообмінні смоли [4].
Основною властивістю іонітів є їх поглинальна здатність -- обмінна ємність (кількість грам-еквівалентів у стічній воді, що поглинається 1 м 3 іоніта до повного насичення). Іонообмінне очищення застосовується для витягу зі стічних вод металів (цинку, міді, хрому, нікелю, свинцю, ртуті, кадмію, ванадія, марганцю та інш.), а також сполук миш'яку, фосфору, ціаністих сполук і радіоактивних речовин. Метод дозволяє рекуперирувати коштовні речовини при високому ступені очищення води. Іонний обмін широко розповсюджений при знесоленні в процесі водоподготовки [3].
Сутність іонного обміну. Іонний обмін являє собою процес взаємодії розчину з твердою фазою, що володіє властивостями обмінювати іони, що містяться в ній, на інші іони, що є присутніми у розчині. Речовини, що складають цю тверду фазу, звуться іоніти. Вони практично не розчинні у воді. Ті з них, що здатні відривати з розчинів електролітів позитивні іони, називаються катіонитами, негативні іони -- аніонітами. Перші мають кислотні властивості, другі -- основні. Якщо іоніти обмінюють і катіони, і аніони, їх називають амфотерними. Поглинальна здатність іонітів характеризується обмінною ємністю, що визначається числом еквівалентів іонів, що поглинаються одиницею чи маси об'єму іоніту. Розрізняють повну, статичну і дінамічну обмінні ємності. Повна ємність -- це кількість речовини, що поглинається, при повному насиченні одиниці об'єму чи маси іоніту. Статична ємність -- це обмінна ємність іоніту при рівновазі в даних робітничих умовах. Статична обмінна ємність звичайно менше повної. Динамічна обмінна ємність -- це ємність іоніту до «проскакування» іонів у фільтрат, обумовлена в умовах фільтрації. Динамічна ємність менше статичної.
Природні і синтетичні іоніти. Іоніти (катіонити та аніоніти) бувають неорганічні (мінеральні) і органічні. Це можуть бути природні речовини або речовини, отримані штучно. До неорганічних природних іонітів відносяться цеоліти, глинисті мінерали, польові шпати, різні слюди та інш. Їхні катіонообмінні властивості обумовлені змістом алюмосилікатів типу Na 2O-Al 2O 3-nSi 2-M 2O. Іонообмінними властивостями володіє також фторапатіт [Са 5(РО 4)з]Р и гідроксидапатіт [Са 5(РО 4)з]ОН. До неорганічних синтетичних іонітів відносяться силікагелі, пермутити, поганорозчинні окисли і гідроксиди деяких металів (алюмінію, хрому, цирконію та інш.). Катіонообмінні властивості, наприклад сілікагелю, обумовлені обміном іонів водню гідроксидних груп на катіони металів, що виявляються в лужному середовищі. Катіонообмінними властивостями володіють і пермутити, одержувані сплавкою сполук, що містять алюміній і кремній.
Органічні природні іоніти -- це гумінові кислоти ґрунтів і вугілля. Вони виявляють слабокислотні властивості. Для посилення кислотних властивостей і обмінної ємності вугілля подрібнюють і сульфірують у надлишку олеуму. Сульфовугілля є дешевими поліелектролітами, що містять сильно- і слабокислотні групи. До недоліків таких іонітів варто віднести їх малу хімічну стійкість і механічну міцність зерен, а також невелику обмінну ємність, особливо в нейтральних середовищах [1].
До органічних штучних іонітів відносяться іонообмінні смоли з розвинутою поверхнею. Вони придбали найбільше практичне значення для очищення стічних вод. Синтетичні іонообмінні смоли являють собою високомолекулярні сполучення, вуглеводородні радикали яких утворюють просторову сітку з фіксованими на ній іонообмінніми функціональними групами. Просторова .вуглеводнева сітка (каркас) називається матрицею, а іони, що обмінюються - протиіонами. Кожен протиіон з'єднаний із протилежно зарядженими іонами, називається фіксованими. Полімерні вуглеводні ланцюги, що є основою матриці, зв'язані (зшиті) між собою поперечними зв'язками, що додає міцність каркасу.При скороченому написанні іоніту матрицю позначають у загальному виді (R), а активну групу вказують цілком. Наприклад, сульфокатіонити записують як RSO 3H. Тут R -- матриця, Н -- протиіон, SO 3 -- анкерний іон.
Екстракція -- вилучення зі стічних вод цінних речовин за допомогою екстрагентів, які повинні мати наступні властивості: високу екстрагуючу здатність, селективність, малу розчинність у воді, густину, що відрізняється від густини води, невелику питому теплоту випаровування, малу теплоємність, бути вибухобезпечними та нетоксичними, мати невисоку ціну. Екстрагування речовин зі стічних вод здійснюється за одним із методів: перехресно-потоковим, перемінно-протипотоковим, безперервно-протипотоковим. Цей спосіб використовується для вилучення зі стічних вод фенола.
Рідинну екстракцію застосовують для очищення стічних вод, що містять феноли, олії, органічні кислоти, іони металів та інш. Доцільність використання екстракції для очищення стічних вод визначається концентрацією органічних домішок у них. Екстракція може бути економічно вигідним процесом, якщо вартість речовин, що відокремлюються, компенсує усі витрати на його проведення. Для кожної речовини існує концентраційна межа рентабельності витягу його зі стічних вод. У загальному випадку для більшості речовин можна вважати, що при концентрації вище 3-4г/л їхнє раціональніше відділення екстракцією, ніж адсорбцією. При концентрації менше 1 г/л екстракцію варто застосовувати тільки в особливих випадках.
Очищення стічних вод екстракцією складається з трьох стадій. Перша стадія - інтенсивне змішання стічної води з екстрагентом (органічним розчинником). В умовах розвинутої поверхні контакту між рідинами утворюються дві рідкі фази. Одна фаза - екстракт містить речовину, що витягається, і е кстрагент, інша - рафінат - стічну воду і екстрагент. Друга стадія -- поділ екстракту і рафіната; третя стадія - регенерація екстрагента з екстракту і рафінату. Щоб знизити вміст розчинених домішок до концентрацій, нижче гранично допустимих, необхідно правильно вибрати екстрагент і швидкість його подачі в стічну воду. При виборі розчинника варто враховувати його селективність, фізико-хімічні властивості, вартість і можливі способи регенерації.
Екстрагент повинний відповідати наступним вимогам [1]:
- розчиняти речовину, що витягається, значно краще, ніж вода, тобто мати високий коефіцієнт розподілу;
- володіти великою селективністю розчинення. Чим менше він буде розчиняти компоненти, що повинні залишитися в стічній воді, тим більше повно будуть витягатися речовини, яку необхідно видалити;
- мати по можливості найбільшу розчинюючу здатність стосовно компоненту, що витягається. Чим вона вище, тим менше буде потрібно екстрагента, тобто тим нижче будуть витрати на очищення;
- мати низьку розчинність у стічній воді і не утворювати стійких емульсій, тому що в протилежному випадку знижується продуктивність установки, утрудняється розподіл екстракту і рафинату, збільшується тривалість цього процесу, а також зростають утрати розчинника;
- значно відрізнятися по густині від стічної води (звичайно вона менше), оскільки тільки достатня різниця густин забезпечує швидкий поділ фаз;
- мати великий коефіцієнт дифузії. Чим він більше, тим вище швидкість масообміну, тобто швидкість процесу екстракції;
- регенеруватися простим і дешевим способом;
- мати температуру кипіння, що значно відрізняється від температури екстрагируемої речовини;
- не взаємодіяти з речовиною, що витягається, тому що це може утруднити регенерацію екстрагента і збільшити його втрати
- по можливості не бути шкідливим, вибуху- і вогненебезпечним і не викликати корозію матеріалу апаратів;
Екстрагент повинний рівномірно розподілятися в об'ємі стічної води. Швидкість подачі екстрагента в стічну воду повинна бути мінімальної. Вона залежить від ступеня очищення і коефіцієнта розподілу, що виражається відношенням розчиненої речовини в екстрагенті та у воді [3].
Це вираження є законом рівноважного розподілу і характеризує динамічну рівновагу між концентраціями екстрагуємої речовини в екстрагенті та воді при даній температурі. Коефіцієнт розподілу встановлюють дослідним шляхом, він залежить від природи компонентів системи, змісту домішок у воді та екстрагенті та температури. Це співвідношення справедливе, якщо екстрагент зовсім нерозчинний у стічній воді. Однак екстрагент частково розчинний у стічній воді, тому коефіцієнт розподілу буде залежати не тільки від температури, але і від концентрації речовини, що витягується, у рафінаті, тобто буде величиною перемінною.
При змісті в стічній воді декількох домішок доцільно витягати екстракцією спочатку один з компонентів - найбільш коштовний чи токсичний, а потім, якщо це необхідно, інший і т.д. При цьому для кожного компонента може бути різний екстрагент. При необхідності одночасної екстракції декількох речовин зі стічної води екстрагент не повинний володіти селективністю витягу, а мати близькі і досить високі коефіцієнти розподілу для всіх речовин, що витягаються. Проведення такого процесу очищення утрудняє вибір екстрагенту і його регенерацію [3].
Необхідність витягу екстрагента з екстракту пов'язана з тим, що його треба знову повернути у процес екстракції. Регенерація може бути проведена з застосуванням вторинної екстракції - з іншим розчинником, а також випарюванням, дистиляцією, хімічною взаємодією або осадженням. Не проводити регенерацію екстрагенту можливо у випадку, якщо немає необхідності повертати його в цикл. Наприклад, після витягу якої-небудь речовини можна використовувати екстракт для технологічних цілей чи як паливо. В останньому випадку екстрагуємі речовини при спалюванні руйнуються. Це доцільно робити, коли вони не представляють великої цінності.
Тому що зовсім нерозчинних у воді рідин немає, то в процесі екстракції частина екстрагенту розчиняється в стічній воді, стає новим забруднювачем її, тому не
Біохімічне очищення стічних вод дипломная работа. Производство и технологии.
Реферат: Петербургские театры миниатюр
Курсовая работа по теме Корректировка бутстраповской интервальной оценки математического ожидания равномерно распределенной случайной величины
Реферат: Симметрия и асимметрия
Лекция На Тему Усилительные Каскады Переменного Тока На Биполярных Транзисторах
Алгебра Геометрия Самостоятельные Контрольные Работы Ершова
Пушкин В Наше Время Сочинение
Старческий Возраст Реферат
Как Пишется Эссе Образец
Реферат по теме Человек и биосфера как объекты синергетической философии
Напишите Сочинение Интересная Встреча Озаглавьте Его
Реферат: Метод половинного деления
Итоговые Контрольные Работы Математика Школа России
Реферат: Глобальная цель организации и цель функционирования определенных подразделений
Реферат: Лицензирование при экспорте и импорте товаров. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Рак нижней челюсти
Реферат по теме Новаторская философия Иммануила Канта
Курсовые Работы По Физике Темы
Реферат На Тему Атмосферный Воздух Ростова И Ростовской Области
Сочинение: Духовные искания главных героев романа Л.Н.Толстого "Война и мир"
Курсовая работа: Разработать систему мероприятий по борьбе с рапсовым пилильщиком и рапсовым цветоедом на рапсе. Скачать бесплатно и без регистрации
Острый аппендицит в детском возрасте - Медицина реферат
Методы разрешения конфликтов на предприятиях - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Мотивація трудової діяльності - Менеджмент и трудовые отношения реферат