курсовая работа по процессам и аппаратам окружающей среды. ГПЭ-18_Линиченко_А_В_Процессы_и_аппараты_Курсовая. Курсовая работа по дисциплине Процессы и аппараты защиты водной среды 10 вариант 21. 05. 04 Горное дело
 Скачать 233 Kb.
|
 М инистерство науки и высшего образованияРоссийской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Инженерно-экономический факультет Кафедра «Природообустройства и водопользования» Курсовая работа по дисциплине «Процессы и аппараты защиты водной среды» 10 вариант 21.05.04 «Горное дело» специализация № 8 «Горнопромышленная экология»
Екатеринбург 2021 СодержаниеОбразование сточных вод 3 Состав загрязненных сточных вод 4 Концентрации загрязняющих веществ сточных вод 5 Очистка сточных вод горно-обогатительных комбинатов 6 Сточные воды металлургического производства 8 Расчет горизонтального отстойника 12 Образование сточных водСточными водами называются воды, загрязнённые отходами с промышленного или сельскохозяйственного производства и бытовыми отходами. Обычно сточные воды удаляются с территории населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным водам относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков и таяния снега в пределах населённых пунктов и промышленных объектов, иногда называемые ливневыми стоками. Современное металлургическое предприятие на производство 1 т стального проката расходует180-200м3 воды. Суточный оборот воды на отдельных предприятиях достигает 3 млн. м3 и более. Из этого количества около 48% приходится на охлаждение оборудования, 26% - на очистку газов, 12% - обработку и отделку металла, 11% - гидравлическую транспортировку и 3% - на прочие нужды. Безвозвратные потери, связанные с испарением и каплеуносом в системах оборотного водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в технологических процессах, составляют6-8%.Остальная вода в виде стоков возвращается в водоемы. Около60-70%сточных вод относятся к «условно-чистым» стокам, т.е. имеющим только повышенную температуру. Остальные сточные воды(30-40%)загрязнены различными примесями и вредными соединениями. Состав загрязненных сточных водВ предприятиях цветной металлургии сточные воды загрязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, ртуть, никель, и другие), мышьяком, хлоридами и другими загрязняющими веществами. При сбросе загрязненных сточных вод металлургических заводов в водоеме повышается количество взвешенных частиц, значительная часть которых осаждается вблизи места спуска, повышается температура воды, ухудшается кислородный режим, образуется маслянистая пленка на поверхности воды. Если в поступающих стоках содержатся кислоты, то повышается и кислотность воды, нарушается ход биологических процессов. Все это может привести к гибели водных организмов и нарушению естественных процессов самоочищения водоемов. В предприятиях горнодобывающей промышленности сточные воды загрязнены тяжёлыми металлами, кислотами, органическими растворителями. Промышленные сточные воды горных предприятий могут характеризоваться повышенной кислотностью, щелочностью, соленостью, жесткостью и мутностью. Они загрязнены твердыми и коллоидными частицами пород и полезных ископаемых; различными химическими соединениями; содержат органические и бактериальные загрязняющие вещества. Расширение применения в подземных выработках самоходного оборудования, а в открытых горных выработках мощного транспортного и технологического оборудования с двигателями внутреннего сгорания привело к повышению загрязнения шахтных и карьерных вод нефтепродуктами. Кроме образования большого количества загрязненных сточных вод, в процессе горных работ в локальных масштабах меняется распределение подземных и поверхностных вод. Концентрации загрязняющих веществ сточных водНа основании Постановления Правительства Российской Федерации от 29.07.2013 № 644 для сточных вод предприятий введены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ, превышение которых недопустимо. Сброс жидких отходов запрещён, если в них есть вещества, для которых ПДК не разработаны. Также запрещены превышение разрешённых объёмов сбросов сточных вод и сброс в неустановленных местах или на прилегающей к очистным сооружениям местности. Если ПДК загрязняющих веществ в сбрасываемых предприятием водах превышено, то на него может быть наложен штраф до 100 000 ₽ или запрет на деятельность сроком до 90 суток. Во втором случае сбросы отходов предприятий в водоёмы разделяют на слабозагрязнённые и загрязнённые, которые обязательно должны очищаться перед спуском в водоём. Уровень загрязнения определяется концентрацией примесей. Если предприятие сбрасывает загрязнённые воды в водоёмы или водотоки, то для каждого предприятия рассчитываются нормы предельно допустимого сброса, основанные на качестве воды выше места сброса и учитывающие объёмы сброса. Как правило, такая вода требуют очистки или отстаивания даже если используется исключительно для охлаждения. Расчёт предельно допустимых сбросов (ПДС) происходит в индивидуальном порядке.
Очистка сточных вод горно-обогатительных комбинатовОдними из основных загрязнителей сточных вод ГОКов являются органические и неорганические флотационные реагенты, а также продукты их взаимодействия с компонентами руды. При флотации в качестве реагентов используют даже кислоты, например, плавиковую, а при обогащении углей применяют керосин (нефтепродукты); при растворении минералов в сточные воды попадают ионы тяжёлых металлов (меди, железа, ртути, сурьмы, кобальта, кадмия, алюминия, цинка, никеля, свинца и др.). В качестве флотационных реагентов также применяют крезолы, фенолы, дитиофосфаты и другие органические соединения. Кроме того, в стоки ГОКа попадает пыль той породы, которую он обрабатывает, отмечают специалисты. Часто наиболее опасны не основные компоненты руды, а примеси, и поскольку их состав индивидуален для каждого месторождения, всякий раз нужно рассматривать конкретную ситуацию. Примеси породы обычно удаляют в прудах-отстойниках (естественно, при условии, что на предприятии соблюдаются нормы проектирования и эксплуатации). Помимо неорганических примесей, для стоков ГОК, как уже отмечалось выше, характерно присутствие органических флотореагентов, которые должны быть удалены из стока перед сбросом. Как правило, для этого применяют биологические очистные сооружения, либо, как дополнение, сорбционные фильтры. Если на ГОКе нет хорошо работающей биологической очистки и/или сорбции, то органические флотореагенты будут вызывать либо отравление микрофлоры, либо наоборот нежелательный её рост (в зависимости от реагента) в водоёмах, куда идёт сброс. Повторное использование такой воды в любом случае требует удаления флотореагентов и решения вопроса по утилизации получаемого концентрата. Научные и технологические разработки в сфере методик очистки сточных вод идут активно, есть и отработанные уже технологии (методы механической, химической, физико-химической и биологической водоочистки). Помимо непосредственно очищенных стоков, в соответствии с законом сохранения массы, формируется объёмный концентрат из всех тех веществ, которые были удалены из воды в процессе очистки. Проблема утилизации данного концентрата часто гораздо более сложна, чем та, которая возникает при утилизации стоков в исходном (разбавленном) виде. Также необходимо учитывать, что затраты растут экспоненциально с ростом степени очистки. В итоге может получиться, что будет затрачено много денег, энергии и химических реагентов с разделением стока на чистую воду и твёрдые опасные соли, однако соли будут отправлены на полигон твёрдых бытовых отходов (ТБО) и уйдут в окружающую среду после первого же дождя. По действующему законодательству, нормативы на объёмы и состав сбрасываемых сточных вод устанавливает местный орган экологического надзора. При этом он исходит из имеющихся в регионе природных водных источников, а также существующей промышленной нагрузки на них. То есть, высчитывает безопасный уровень разбавления имеющихся в регионе техногенных стоков природной водой. В этом случае, к водам, сбрасываемым новыми предприятиями, предъявляют требование быть абсолютно безопасными , что соответствует нормативам качества воды, применяемым для рыбохозяйств. Эти требования весьма жёсткие, и в итоге возникают ситуации, когда предприятие обязано вернуть в природный источник более чистую воду, чем оно взяло из него в целях производства. В таких случаях стоки, как правило, передают на переработку кому-то, у кого есть невыбранные квоты и свои технологии очистки (например, на муниципальные очистные сооружения или соседние крупные предприятия). Как отмечают эксперты, технически возможно установить систему замкнутого водооборота (нулевого жидкого сброса) на любом промышленном предприятии, включая ГОКи. Сточные воды металлургического производстваЧерная металлургия – один из крупнейших потребителей воды. Её водопотребление составляет 15-20% общего потребления воды промышленными предприятиями страны. Современное металлургическое предприятие на производство 1 т стального проката расходует 180-200 м3 воды. Суточный оборот воды на отдельных предприятиях достигает 3 млн. м3 и более. Из этого количества около 48% приходится на охлаждение оборудования, 26% - на очистку газов, 12% - обработку и отделку металла, 11% - гидравлическую транспортировку и 3% - на прочие нужды. Безвозвратные потери, связанные с испарением и каплеуносом в системах оборотного водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в технологических процессах, составляют 6-8%. Остальная вода в виде стоков возвращается в водоемы. Около 60-70% сточных вод относятся к «условно-чистым» стокам, т.е. имеющим только повышенную температуру. Остальные сточные воды (30-40%) загрязнены различными примесями и вредными соединениями. Расход воды по видам металлургического производства приведен в таблице ниже.  Вода, используемая металлургическими предприятиями, должна иметь определенные качественные характеристики: температуру, содержание взвешенных частиц, содержание масел и смол, водородный показатель рН. Все сточные воды загрязнены взвешенными частицами, образующимися при очистке от пыли, золы и других твердых материалов. Прокатное производство, кроме того, является источником загрязнения маслами, эмульсиями и травильными растворами. Большое количество потребляемой воды металлургическими производствами требует создания на предприятиях эффективных систем водоочистки. Несмотря на широкое использование системы оборотного водоснабжения на металлургических предприятиях, количество сточных вод велико. Они содержат механические примеси органического и минерального происхождения, в т.ч. Me(OH)2, нефтепродукты, токсические соединения. Примерный качественный состав сточных вод одинаков, а концентрация загрязняющих веществ изменяется широко в зависимости от технологического процесса. Наибольшее количество воды требуется в прокатном, доменном и сталеплавильном производствах. Взвесь сточных вод аглофабрики содержит железо, окись кальция, углерод. На коксохимических заводах сточные воды образуются от химических цехов (фенольные стоки) и от процесса тушения кокса. Расход свежей воды на 1 т кокса составляет 1,2-1,6 м3 . В процессе очистки коксового газа от сероводорода мышьяково-содовым методом образуется 4-6 м3 /час стоков, в которых содержатся фенолы, аммиак, сероводород, цианиды, бензолы, смолы. В доменном производстве сточные воды образуются при очистке доменного газа, гидравлической уборке осевшей пыли и просыпей, от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин. В этих стоках содержатся частицы руды, кокса, известняка, сульфаты, хлориды, осколки застывшего чугуна, окалины, графита, недогашенной извести. При выплавке ферромарганцевого чугуна стоки также содержат цианиды, радонистые соединения, аммиак. В сталеплавильном производстве сточные воды образуются при очистке газов мартеновских печей, конвертеров, электропечей, охлаждении и гидроочистке изложниц, установок непрерывной разливки стали и обмывке котлов-утилизаторов. Содержание взвешенных частиц в таких стоках достигает 7000 мг/л. Сточные воды ферросплавного производства характеризуются наличием взвешенных веществ, обладают щелочной реакцией, содержат фенолы, цианиды, роданиды, марганец, железо, хром, мышьяк, ванадий и др. В стоках литейных цехов содержатся большие количества глины, песка, зольных остатков от выгоревшей части стержневой смеси. В зависимости от применяемого оборудования и исходных формовочных материалов концентрация всех этих веществ может достигать 5000 мг/л. При сбросе загрязненных сточных вод металлургических заводов в водоеме повышается количество взвешенных частиц, значительная часть которых осаждается вблизи места спуска, повышается температура воды, ухудшается кислородный режим, образуется маслянистая пленка на поверхности воды. Если в поступающих стоках содержатся кислоты, то повышается и кислотность воды, нарушается ход биологических процессов. Все это может привести к гибели водных организмов и нарушению естественных процессов самоочищения водоемов.  Общий сток предприятия имеет следующие характеристики Экспериментально обнаружено, что поступление в организм с питьевой водой таких элементов как мышьяк, селен, цинк, радий, палладий, иттрий приводит к возникновению злокачественных опухолей у теплокровных животных. Такое же действие оказывают при поступлении в организм другими путями – хром, бериллий, свинец, ртуть, кобальт, никель, тантал, уран и ряд других элементов. Кроме того, кадмий, свинец, литий и галлий оказывают мутагенное действие. Многие неорганические соединения даже в малых концентрациях оказывают вредное воздействие на рыб и их кормовые ресурсы. Особенно опасно наличие неорганических соединений в питьевой воде. Расчет горизонтального отстойника 1 – подвод загрязненной воды (водоподводящий лоток); 2 – привод скребкового механизма; 3 – скребковый механизм; 4 – отвод очищенной воды (водоотводящий лоток); 5 – отвод осадка; 6 – приямок. Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделенный на несколько отделений .Обычно строят два или несколько параллельно работающих отделений отстой-пика, чтобы при чистке или ремонте одного из них не выключать из работы все сооружения. Скорость перемещения взвешенной частицы в отстойнике представляет собой равнодействующую вертикальной скорости осаждения частицы и под действием силы тяжести и скорости горизонтального движения воды в вдоль отстойника . Высота борта отстойника над поверхностью воды обычно не превышает 0,4 м. Между проточной и иловой частью отстойника предусматривается нейтральный слой высотой 0,4 м. Ширина отстойника принимается в зависимости от способа удаления из него осадка, однако с таким расчетом, чтобы число отделений отстойника было не менее двух. Обычно эта ширина не превышает 9 м. Ширину отстойника целесообразно увязывать с шириной аэротенков (б и 9 м), чтобы иметь возможность объединить эти сооружения в секции. Осадок из отстойников удаляется под гидростатическим давлением и с помощью различных механизмов (скребков, насосов, элеваторов и др.). Основными преимуществами горизонтальных отстойников являются: малая глубина, хороший эффект очистки, возможность использования одного сгребающего устройства для нескольких отделений. К недостаткам их относится необходимость применения большего числа отстойников вследствие ограниченной ширины. Достоинством горизонтальных отстойников является их относительно не высокий коэффициент использования объёма и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам 50-60%; возможность их компактного расположения и блокирования с аэротенками . Недостатками горизонтальных отстойников является неудовлетворительная надежность работы используемых в них механизмов для сгребания осадка тележачного или цепного типа, особенно в зимний период. Кроме того горизонтальные отстойники как прямоугольные сооружения при прочих равных условиях имеют более высокий (на30-40%)расхода железобетона на единицу строительного объёма, чем радиальные отстойники. В практике очистных сооружениях пропускной способностью 15-100м3 /сут. Расчет отстойника – это определение его размеров ( для прямоугольного отстойника: длина – L (м), ширина – B (м), глубина – H (м)), соответствующих расходу сточных вод: пропускная способность – q (м3/час), определение скорости потока воды – W (м/с), определение времени отстаивания - |