ыыы. Шпаргалки - Ответы к экзамену по технике защиты окружающей среды. Общие схемы построения технологических схем очистки

• Название: Общие схемы построения технологических схем очистки
• Дата: 05.01.2023
• Размер: 3.38 Mb.
• Имя файла: Шпаргалки - Ответы к экзамену по технике защиты окружающей среды.doc
• Тип: Документы; #873300
• страница: 6 из 8

Скорость движения воды в отверстиях v = 1 м/с, а в лотке за последней перегородкой г) = 0,6 м/с. Уровень воды за последней перегородкой H = 0,4—0,5 м.

1— подача воды; 2 — перегородка с отверстиями

Перегородчатый смеситель представляет собой лоток с перегородками, имеющими проемы. Расстояние между проемами равно двойной ширине лотка. Скорость движения воды в лотке v = 0,6 м/с, а в проемах v = 1 м/с. Время пребывания воды в смесителе 3—5 мин.

. Перегородчатый смеситель: / — подвод реагентов; 2 — подвод воды; 3 — перегородка

Вертикальный смеситель представляет собой цилиндр с коническим днищем. Перемешивание в нем достигается изменением скорости движения в конической части. Скорость в нижнем конусе сечения равна 1 м/с, а в верхней цилиндрической части — 25 мм/с. Время пребывания воды в камере t = 1,5—2 мин.

Вертикальный смеситель: / — подача сточных вод; 2 — подача реагентов; 3 — лоток; 4 — выпуск сточных вод

В механических смесителях - аппаратах с мешалками, процесс перемешивания должен быть равномерным и медленным, чтобы образовавшиеся хлопья не разрушались при вращении мешалки. Продолжительность пребывания воды в смесителях 1-2 мин.

50. Типы и конструктивные схемы камер хлопьеобразования


Камеры хлопьеобразования а – перегородчатая: 1 - сточная вода; 2 – отстойник; 3 - шиберы; 4 - коридоры;

5 - канал опорожнения б – вихревая: 1 - сточная вода; 2 - сборный лоток; 3 - отстойник; 4 - сборный канал осадка в – водоворотная: 1 - сточная вода; 2 - водоворотная камера хлопьеобразования; 3 - гаситель турбулентности потока; 4 - вертикальный смеситель; 5 - отвод осветленной воды; 6 - перилив; 7 - сборный лоток; 8 - отвод осадка
После смешения сточных вод с реагентом вода направляется в камеры хлопьеобразования, служащие для образования хлопьев коагулянтов. Используют перегородчатые, вихревые, водоворотные и с механическими мешалками камеры.

Перегородчатая камера представляет собой резервуар, разделенный вертикальными или горизонтальными перегородками на 8-10 коридоров, скорость движения воды составляет 0,2-0,3 м/с, продолжительность пребывания 20-30 минут. Такие камеры конструктивно объединяют с горизонтальными отстойниками. Вихревые камеры работают по принципу вихревых смесителей. Скорость движения воды в нижней конической части 0,7 м/с, в верхнем сечении 4-5 мм/с, продолжительность пребывания 6-10 мин.

Водоворотная камера хлопьеобразования конструктивно объединяется с вертикальными отстойниками, совмещаясь с его центральной трубой. В верхнюю часть смесителя вводится сточная вода с вращательной скоростью на выходе из сопла 2-3 м/с. В нижней части камеры перед выходом в отстойник находятся гасители вращательного движения воды. Продолжительность пребывания воды в камере 15-20 минут.
Вихревые камеры. Скорость движения воды в нижней конической части 0,7 м/с; в верхнем сечении — 4—5 мм/с. Время пребывания воды в камере б—10 мин. Размеры камеры определяют так же, как и размеры вихревого смесителя.



В зарубежной и отечественной практике распространение получили камеры хлопьеобразования с механическим перемешиванием. Для перемешивания обычно применяют горизонтальные или вертикальные лопастные мешалки. Продолжительность пребывания воды в этих камерах составляет 20— 30 мин, скорость движения воды — 0,15—0,2 м/с. Окружная скорость мешалок (в точках, лежащих в середине лопастей) для камер с горизонтальной осью вращения мешалок принимается равной 0,2—0,5 м/с, для камер с вертикальной осью — в 1,5—2 раза больше.

Схема отстойника с механической камерой хлопьеобразования: / — камера смешения; 2 — камера хлопьеобразования; 3— горизонтальная лопастная мешалка; 4 — камера осадка; 5 — отстойная камера
В лопастных камерах хлопьеобразования перемешивание воды достигается при помощи лопастей, вращающихся вокруг вертикальных или горизонтальных осей.
51. Осветлители с взвешенным слоем осадка: область применения, принцип действия, конструктивные схемы.

По принципу отстаивания работают осветлители со слоем взвешенного осадка. Они применяются при повышенном содержании в сточных водах труднооседающих веществ. В результате совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70 %.

Осветлитель со слоем взвешенного осадка 1 - осветлитель; 2 - водосборный желоб;3 - осадкоуплотнитель

Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляцией и агрегацией вод, так и без них, с совмещением этих процессов в одном аппарате. Воду, обработанную коагулянтами, подают в нижнюю часть осветлителя. Равномерно распределяясь по его площади, она поднимается вверх до тех пор, пока скорость выпадения частиц не станет равной скорости восходящего потока (сечение I-I). При этом образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветляемая вода. Происходит прилипание частиц взвесей к хлопьям коагулянта, за счет чего увеличивается объем взвешенного слоя. Для поддержания постоянной высоты слоя осуществляется непрерывный принудительный отсос избыточного осадка в осадкоуплотнитель. Осветленная вода поступает в желоб, откуда направляется на дальнейшую очистку.

Образование и уплотнение осадка осуществляется в условиях непрерывного поступления взвесей. При этом происходит: 1) стесненное осаждение частиц с образованием из них сплошной пространственной структуры, уменьшением ее объема из-за сжатия пустот между частицами; 2) уплотнение хлопьевидных частиц осадка с удалением воды, заключенной в ячейках хлопьев; 3) сжатие хлопьев. Последний процесс наиболее медленный и поэтому лимитирует уплотнение осадка в целом.

Конструкции осветлителей весьма разнообразны и отличаются: 1) по форме рабочей камеры (круглая или прямоугольная); 2) наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка; 3) способу удаления избыточного осадка (естественный и принудительный); 4) конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей (встроенные, выносные). Наиболее проста конструкция осветлителя коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем и принудительным отсосом осадка (рис.12.16).

осветлитель

коридорного типа

1 - камера осветления; 2 - осадкоуплотнитель; 3 - поступление воды; 4 - сборные желоба осветленной воды; 5 - сбор осветленной воды; 6 – осадкоотводящие окна; 7 - отвод уплотненного осадка

Он представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар, разделенный вертикальными перегородками на три коридора - две камеры осветления и осадкоуплотнитель. Сечение, в котором скорость восходящего потока становится равной 2 мм/с, условно определяет нижнюю границу взвешенного слоя. Нижняя кромка осадкоотводящих окон дает верхнюю расчетную границу взвешенного слоя.

В отечественной практике применяется осветлитель с естественной аэрацией (или отстойник-осветлитель), представляющий собой вертикальный отстойник с внутренней камерой флокуляции

Отстойник-осветлитель 1 - камера флокуляции; 2 - отстойная зона; 3 - сбор осветленной воды; 4 - центральная труба; 5 - лоток для отвода плавающих веществ; 6 - трубопровод для удаления осадка
В камере флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция загрязнений. В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Объем камеры флокуляции должен обеспечить 20-минутное пребывание в ней воды.
52. Основные способы утилизации осадков сточных вод. Типовые приемы, применяемые для обработки осадков производственных сточных вод.
В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются осадки, которые подлежат обработке и утилизации. В общем случае обработка осадков производственных сточных вод состоит из следующих стадий: уплотнение или сгущение, стабилизация, кондиционирование, обезвоживание, обезвреживание, ликвидация, обеззараживание, утилизация. Типовые процессы, применяемые для обработки осадков сточных вод

Осадки можно подразделить на три группы: в основном минерального состава, в основном органического состава и смешанные.

Как правило, осадки сточных вод представляют собой труднофильтруемые суспензии. Во вторичных отстойниках в осадке находится в основном избыточный активный ил, объем которого в 1,5-2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника.

Переработка осадка начинается со стадии уплотнения (сгущения), которая связана с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60 % свободной влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Для уплотнения осадка используют гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы, а также фильтрование или комбинации перечисленных методов. Гравитационное уплотнение применяют для избыточного активного ила и сброженных осадков, оно отлчается простотой и экономичностью. В качестве илоуплотнителей используют вертикальные или радиальные отстойники. Продолжительность уплотнения зависит от свойств осадка и составляет от 4 до 24 ч. Уплотненные осадки имеют влажность 85-97 %. Для интенсификации процесса используют коагулирование с хлорным железом, перемешивание стержневыми мешалками, совместное уплотнение различных видов осадков, нагревание до 80-90 оС.

Флотационный метод уплотнения осадков основан на прилипании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплывании вместе с ними на поверхность. Продолжительность процесса меньше, чем при гравитационном уплотнении, возможно регулировать процесс, изменяя подачу воздуха. Наибольшее распространение для уплотнения получила напорная флотация. Остальные методы уплотнения осадков прменяются значительно реже.

Стабилизация осадков проводится для разрушения биологически разрушаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду. Процесс ведут в аэробных или анаэробных условиях. В анаэробных условиях сбраживание проводится в септиках, двухъярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метантенках. Септики и отстойники применяются только при небольших производительностях. Наиболее широкое распространение получили метантенки. Аэробная стабилизация заключается в продолжительном аэрировании ила в аэрационных сооружениях типа аэротенков-стабилизаторов. Этот процесс проще анаэробного сбраживания, отличается простотой, устойчивостью, взрывобезопасностью, малыми капитальными затратами. Недостаток - высокие энергетические затраты. В результате аэробной стабилизации происходит распад (окисление) основной части биоразлагаемых органических веществ до СО2, Н2О и NH3. Оставшиеся органические вещества теряют склонность к загниванию, т.е. стабилизируются.

Кондиционирование осадков заключается в изменении структуры и формы связи воды, благодаря чему осадок лучше обезвоживается,т.е. это процесс подготовки осадков к механическому обезвоживанию.

Кондиционирование проводят реагентными и безреагентными методами. При реагентной обработке осадков происходит коагуляция - процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. При этом образуются крупные хлопья, изменяется форма связи влаги с осадком и улучшаются его водоотдающие свойства. В качестве коагулянтов используют соли железа и алюминия, а также известь. Вместе с коагулянтами применяют и флокулянты. К безреагентным методам относится тепловая обработка, замораживание с последующим оттаиванием, электрокоагуляция и радиационное облучение. Более широко применяется тепловая обработка, проводимая в герметическом резервуаре типа автоклава. Процесс ведут при температуре 150-200 оС в течение 0,5-2 ч. Осадок после тепловой обработки быстро уплотняется, приобретает хорошие водоотдающие свойства, хорошо обезвоживается на вакуум-фильтрах. Обезвоживание осадков осуществляется на иловых площадках и механическим способом. Иловые площадки представляют собой участки земли, окруженные земляными валами. Они занимают большие территории, процесс обезвоживания продолжителен, но они просты, имеют малые эксплуатационные затраты. Механическое обезвоживание осадков производится на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах, виброфильтрах. Чаще всего применяют фильтры различных конструкций и центрифуги. Из фильтров наибольшее распространение нашли вакуум-фильтры, на них можно обрабатывать практически любые виды осадков. Достоинством центрифугирования является простота, экономичность и управляемость процессом. Термическая обработка осадков заключается в их сушке. В качестве сушильного агента прменяют топочные газы, перегретый пар или горячий воздух, наиболее часто - дымовые газы при температуре 500-800 оС. Используют сушилки различных конструкций: барабанные, многоподовые, ленточные, с кипящим слоем, распылительные и др. Технологическая схема переработки осадков состоит из комбинации различных методов переработки. Выбор технологической схемы является сложной инженерно-экономической и экологической задачей.

Осадки, выделяемые при очистке сточных вод городов и населенных мест с малой долей неочищенных производственных стоков, по химическому составу относятся к ценным органо-минеральным смесям. Осадки городских сточных вод целесообразно использовать главным образом, в сельском хозяйстве в качестве азотно-фосфорных удобрений, содержащих необходимые для развития растений микроэлементы и

органические соединения. Попадая в почву, осадок минерализуется, при этом биогенные и другие элементы переходят в доступные для растений соединения. Активный ил представляет наибольшую ценность как органическое удобрение, особенно богатое азотом и усваиваемыми фосфатами. Содержание этих веществ в осадках определяется составом сточных вод и технологией ее очистки. Отношение общего органического углерода к азоту в среднем составляет 15:1. Накопления калия в почве не происходит, так как в осадках недостаточно этого элемента. Внесение осадков значительно уменьшает кислотность почв и увеличивает содержание азота, гумуса и фосфора. Особенно благоприятно действует на кислые почвы осадок, обработанный известью. Содержание большого количества органических веществ (40-70% массы сухого вещества) позволяет использовать осадки в качестве рекультиванта почв, у которых потерян верхний плодородный слой, что особенно важно для сохранения плодородия в условиях широкого применения минеральных удобрений, ухудшающих структуру почв, и возвращения сельскому хозяйству земель после использования их промышленностью. Наряду с применением осадков в агротехнике, перспективно использование их для получения кормовых добавок и препаратов для питания сельскохозяйственных животных, птиц, рыб и зверей ценных пород. Перспективным направлением утилизации осадков сточных вод является их переработка с целью получения продуктов, используемых в промышленном производстве и теплоэнергетике.

Пиролиз - процесс переработки углеродсодержащих веществ путем высокотемпературного нагрева без доступа кислорода. В результате пиролиза осадков остается полукокс, представляющий собой черную массу, легко рассыпающуюся в порошок. Содержание золы и беззольного вещества в этой массе примерно одинаковое. Полукокс, или пирокарбон, широко используется в промышленности. Его можно утилизировать как топливо, а также использовать в процессе получения азота и фосфора.

Наибольший интерес представляет образуемый при пиролизе первичный деготь, который при фракционной разгонке может дать такие ценные продукты, как парафины, асфальтены, карбоновые кислоты, фенолы, коксовую пыль, органические основания.

53. Уплотнение осадков: применяемые процессы и и оборудование
Переработка осадка начинается со стадии уплотнения (сгущения), которая связана с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60 % свободной влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Для уплотнения осадка используют гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы, а также фильтрование или комбинации перечисленных методов.

Гравитационное уплотнение применяют для избыточного активного ила и сброженных осадков, оно отлчается простотой и экономичностью. В качестве илоуплотнителей используют вертикальные или радиальные отстойники. Продолжительность уплотнения зависит от свойств осадка и составляет от 4 до 24 ч. Уплотненные осадки имеют влажность 85-97 %. Для интенсификации процесса используют коагулирование с хлорным железом, перемешивание стержневыми мешалками, совместное уплотнение различных видов осадков, нагревание до 80-90 оС.



Флотационный метод уплотнения осадков основан на прилипании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплывании вместе с ними на поверхность. Продолжительность процесса меньше, чем при гравитационном уплотнении, возможно регулировать процесс, изменяя подачу воздуха. Наибольшее распространение для уплотнения получила напорная флотация. Остальные методы уплотнения осадков прменяются значительно реже. Флотаторы для уплотнения избыточного активного ила обычно представляют собой резервуары круглые в плане диаметром 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 м и глубиной 2-3 м, различающиеся внутренним оборудованием.

Внутри корпусав верхней его части устраивается концентрическая, не достающая до дна перегородка, разделяющая его на флотационную и отстойную зоны.Флотационный метод илоуплотнения обладает двумя важными преимуществами: позволяет применять компактные сооружения с небольшой поверхностью и малым объемом; обеспечивает эффективное уплотнение осадков с коллоидной структурой, что очень важно для всей системы обработки осадка. К недостаткам метода относятся более высокие по сравнению с гравитационным уплотнением эксплуатационные затраты и невозможность накопления большого количества ила в уплотнителе.

54. Стабилизация осадков. Анаэробное и аэробное сбраживание осадков. Схема метатенка.
Стабилизация осадков проводится для разрушения биологически разрушаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду. Процесс ведут в аэробных или анаэробных условиях. В анаэробных условиях сбраживание проводится в септиках, двухъярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метантенках. Септики и отстойники применяются только при небольших производительностях. Наиболее широкое распространение получили метантенки.

Метантенки - сооружения, предназначенные для стабилизации осадков, отделяемых в процессах очистки сточных вод.

Одновременно в зависимости от принятой технологии в той или иной степени обеспечивается обеззараживание осадков. Биохимический процесс стабилизации осуществляется в анаэробных условиях и представляет собой разложение органического вещества осадков в результате жизнедеятельности сложного комплекса микроорганизмов до конечных продуктов, в основном метана и диоксида углерода.