Очистка ливневых и сточных вод

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 101 лист, 34 источников литературы, графическая часть представлена на 7 листах.

Дипломный проект посвящён исследованию фильтровально-сорбционных  свойств сорбентов для очистки  сточных вод от нефтепродуктов.

Исследования по фильтрованию были проведены в лаборатории на модельных растворах. В качестве сорбентов были использованы: активированный уголь марки АГ-3, антрацит марки АК, а также разработанные на факультете ФПиХП «Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова» новые модифицированные материалы (терморасширенный графит, волокно активированное железом, марганцем и хромом).

Разработана методика анализа нефтепродуктов, изучены сорбционные свойства фильтровально-сорбционных материалов в статических и динамических условиях.

Предложена технологическая  схема очистки нефтесодержащих  вод на БТЭЦ-2. Проведена ее автоматизация.

Был предложен вариант  усовершенствования технологии очистки на БТЭЦ-2, путём замены сорбционной загрузки в фильтре. Проведён сравнительный анализ с существующей технологией, представленный в экономической части.

Осуществлена оценка воздействия на окружающую среду  разработанной станции очистки.

Рассмотрены вопросы  охраны труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ
Реферат
Введение
1 Теоретические основы  очистки нефтесодержащих вод
1.1 Характеристика нефтепродуктов
1.2 Методы очистки сточных  вод от нефтепродуктов
2 Фильтровально-сорбционные  материалы для очистки сточных вод от нефтепродуктов
2.1Активные угли
2.2 Сорбент на основе  промышленных отходов
2.3 Природные материалы
2.4 Бентонитовые глины
2.5 Базальтовое волокно
2.6 Сорбент «С-верад»
2.7 Сорбент нефти и нефтепродуктов  «Мегасорб»
2.8 Сорбент «Новосорб»
2.9 Сорбент на основе перлита
3 Цели и задачи исследования
4 Методика анализа  нефтепродуктов в воде
4.1 Методы определения  концентрации нефтепродуктов  в  воде
4.2 ИК-спектроскопический  метод анализа нефтесодержащих вод
5 Экспериментальная часть
5.1 Методика проведения  эксперимента
5.2 Изучение статической  ёмкости сорбентов
5.3 Изучение динамической  ёмкости сорбентов
6 Технологическая часть
6.1 Описание технологической схемы очистки нефтесодержащих вод на БТЭЦ-2
6.2 Конструкция фильтров
6.3 Проверочный расчёт основных параметров
7 Автоматизация производства
8 Организационно-экономический  раздел
8.1 Основные фонды и инвестиции в проект
8.2 Производственная программа
8.3 Расчёт затрат на производство и реализацию продукции
8.4 Затраты на оплату труда
8.5 Расчёт калькуляции себестоимости
8.6 ТЭП природоохранных (экологических) проектов
9 Охрана труда
9.1 Характеристика рабочего  места исследователя
9.2 Анализ вредных факторов
9.3 Анализ опасных факторов
10 Оценка воздействия  на окружающую среду
Вывод
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б

Приложение В

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Природная вода - не только источник водоснабжения, но и среда обитания животных и растений. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле.

Одна из наиболее острых проблем современности – загрязнение водных экосистем нефтью и продуктами ее переработки, которые, попадая в водоемы, подавляют жизнедеятельность флоры и фауны.

В теплоэнергетической промышленности и машиностроении происходит загрязнение  за счёт сброса в водоёмы нефтепродуктов, взвесей и других загрязнителей, образующихся после продувки и промывки аппаратов и других операций при работе гидрозолоудаления ТЭЦ.

БТЭЦ-2 — крупное энергетическое предприятие в Барнауле, Барнаульский филиал ОАО «Кузбассэнерго». Мощность очистных сооружений – 270 м³/ч. Очистные сооружения предназначены для очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов, и наиболее загрязненной части ливневых сточных вод от взвешенных веществ и плавающих нефтепродуктов.

Работа посвящена усовершенствованию существующей технологии очистки нефтесодержащих вод БТЭЦ-2 с применением новых фильтровально–сорбционных материалов путём снижения концентрации загрязняющих веществ на выходе и организации водооборотного цикла, что значительно уменьшит затраты на водопотребление.

 

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЧИСТКИ

НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД

1.1 Характеристика нефтепродуктов

Нефтепродукты — смеси углеводородов, а также индивидуальные химические соединения, получаемые из нефти и нефтяных газов. К их числу относятся различные виды топлива (бензин, дизельное топливо, керосин и др.), смазочные материалы, электроизоляционные среды, растворители, нефтехимическое сырьё [] .

Нефтепродукты относятся  к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ. Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организме человека, животном мире, водной растительности, физическом, химическом и биологическом состоянии водоема. В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН , ухудшается газообмен с атмосферой [].

Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами происходит на всех этапах хозяйственной деятельности. Трудность ликвидации такого рода загрязнения заключается в сложности извлечения из воды растворенных нефтепродуктов.

Большая группа нефтепродуктов – это топлива. Сюда относятся и горючие бензины, и различного рода газы (нефтепереработки, попутный), и лигроины, и мазут, и авиационное топливо. Еще одна большая группа нефтепродуктов, применяемых в строительстве – это битумы. Они представляют собой продукты жидкой или полутвёрдой консистенции. Бензин относительно хорошо растворим в воде, следовательно, его разлив особенно опасен.

Молекулярная растворимость  нефти и нефтепродуктов в воде связана, прежде всего, с их химическим составом и структурой молекул. Растворимость уменьшается со снижением содержания в нефтепродуктах ароматических углеводородов и повышением концентраций циклопарафиновых и особенно парафиновых составляющих [3]. В таблице 1 приведены значения растворимости наиболее распространенных нефтепродуктов в воде.

Таблица 1 – Растворимость различных нефтепродуктов в воде

Вещество	Число углеродных атомов   или химическая формула	Растворимость, мг/л
Нефть	С5-С40	10-50
Дизельное топливо	С14-С20	8-22
Керосин	С9-С18	2-5
Бензин	С5-С12	9-505
Мазут	С16-С40	0,01-2,00
Пентан	С5Н12	38,5
Бензол	С6Н6	1780,0
Толуол	С7Н9	515,0

Нефтепродукты находятся  в различных миграционных формах, растворенной, эмульгированной, сорбированной  на твердых частицах взвесей и  донных отложений, в виде пленки на поверхности воды. Обычно в момент поступления масса нефтепродуктов сосредоточена в пленке. По мере удаления от источника загрязнения происходит перераспределение между основными формами миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных, эмульгированных, сорбированных нефтепродуктов. Количественное соотношение этих форм определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются условия поступления нефтепродуктов в водный объект, расстояние от места сброса, скорость течения и перемешивания водных масс, характер и степень загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их вязкость, растворимость, плотность, температура кипения компонентов. При санитарно-химическом контроле определяют, как правило, сумму растворенных, эмульгированных и сорбированных форм нефти [4].

 

 

1.2 Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов

Очистка нефтесодержащих  сточных вод может осуществляться следующими методами:

• механическими (отстаивание, центрифугирование, фильтрование);
• физико-химическими (флотация, коагуляция и флокуляция, сорбция);
• химическими (хлорирование, озонирование);
• биологическими (с помощью микроорганизмов);
• электрохимическими (электрокоагуляция, электрофлотация).

Степень очистки сточных  вод от нефтепродуктов, достигаемая  на различных сооружениях приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Степень очистки сточных вод от нефтепродуктов на различных сооружениях

Сооружение	Содержание нефтепродуктов,поступающих  в сооружения, мг/л	Содержание нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л
Нефтеловушка	400-1500	50-100
Флотационная установка	50-100	15-20
Станция биологической  очистки	20-50	5-10
Установка озонирования	10-15	1-3

 

1.2.1Механические методы

Механическую очистку  сточных вод применяют для  отделения нерастворимых примесей. Механическая очистка обычно предшествует биологической, физико-химической и химической.

 

 

Отстаивание

Для очистки сточных  вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л  применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные  резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.

Центрифугирование

Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводят в гидроциклонах и центрифугах.

Сточные воды очищают  в открытых и закрытых (напорных) гидроциклонах. Открытые гидроциклоны обычно проектируют для очистки  сточных вод от тяжелых примесей. Обычно гидроциклоны применяют в  комплексе с другими очистными  сооружениями.

Решающее влияние на рабочий эффект открытого гидроциклона оказывают физические свойства частиц (размер, форма, плотность и др.), для задержания которых он предназначен, а также геометрические размеры гидроциклона и гидравлический режим его работы.

Промышленность выпускает  гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки применяют гидроциклоны больших диаметров. При целесообразности глубокой очистки сточной воды используют схему последовательного соединения различных типоразмеров гидроциклонов. При такой сложной схеме соединения гидроциклонов подача воды может осуществляться от одного насоса или от ряда насосов, установленных перед последующими гидроциклонами [].

Фильтрование

Метод фильтрования приобретает  все большее значение в связи  с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют после очистки сточных вод в отстойниках или после биологической очистки. Процесс основан на прилипании грубодисперсных частиц нефти и нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала. Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые или мембранные.

Фильтрование через  различные сетки и ткани обычно применяют для удаления грубо  дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно  осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне.

1.2.2 Физико-химические методы

Физико-химическая очистка  заключается в том, что в очищаемую  вводу вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или флокулянт). Вступая  в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений.

При этом уменьшается  концентрация вредных веществ в  сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обеспечивается окрашенная вода. Физико-химическая очистка дает возможность резко интенсифицировать механическую очистку сточных вод. В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химическая очистка может быть окончательной или второй ступенью очистки перед биологической.

Флотация

Флотация является сложным  физико-химическим процессом, заключающимся  в создании комплекса частица-пузырек  воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя.

В зависимости от способа  получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки:

- флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадными методами);