Методи очищення стічних вод

2.7 Адсорбційні процеси очищення газових викидів

Поглинальна здатність компонента поверхневим шаром поглинача - адсорбента обумовлена неоднаковим складом молекул речовини на поверхні та всередині адсорбента. Неврівноваженість молекул на поверхні адсорбера створює надлишок вільної енергії, яка зменшується при адсорбції різних речовин.

Адсорбція буває фізичною та активованою. При фізичній адсорбції речовина на поверхні утримується молекулярними силами або силами Ван-дер-Ваальса. Фізична адсорбція відрізняється великою швидкістю, екзотермічністю, зворотністю, неспецифічністю.

При активованій адсорбції на поверхні адсорбента утворюється так звана поверхнева сполука з поглинутим компонентом. Молекули компонента входять до кристалічної решітки адсорбента, утворюючи завжди тільки один прошарок. Активована адсорбція відрізняється невеликою швидкістю, великою екзотермічністю (на рівні хімічної реакції), у більшості випадків незворотністю, специфічністю. Для початку активованої адсорбції необхідна активація (підвищення температури, опромінення і т.д.), а для збільшення швидкості - висока температура.

Швидку адсорбцію з одночасним перебігом хімічної реакції на поверхні та утворенням нової хімічної сполуки називають хемосорбцією.

При адсорбції пари в порах більш крупних розмірів спостерігається капілярна конденсація.

Активність адсорбентів характеризується кількістю речовини, яка поглинається одиницею маси або об'ємом адсорбента, і виражається у %.

Розрізняють активність:

рівноважну статичну;

максимальну, яка досягається в умовах рівноваги при постійних температурі та концентрації компонента у газі;

динамічну, яка визначається як час, протягом якого з'являється “проскок” при даних концентраціях, температурі і швидкості газу.

Найбільш розповсюджені адсорбенти: активоване вугілля, силікагель, алюмогель, цеоліти, мінеральні адсорбенти.

Активоване вугілля одержують з деревини, торфу, шкаралупи горіхів, матеріалів тваринного походження (кістки, кров).

Активація - це оброблення, яке збільшує адсорбційну поверхню та звільняє пори від зайвих речовин. Адсорбційна питома поверхня активованого вугілля складає від 600 до 1700 м2 на 1 г адсорбента. Вугілля марки АР використовують для поглинання органічних газів та пари, марки АГ, АР, СКТ - для адсорбції низькомолекулярних газоподібних компонентів.

Силікагель - продукт зневодення геля кремнієвової кислоти при температурі 100...150?С до вологості 5...7%. Силікагель буває дрібно-, середньо- та крупнопористий з порами відповідно 20...30; 40...70; 90...200A. Він використовується для поглинання органічних речовин та газів, вологи при осушенні газів.

Алюмогель одержують термічним обробленням гідроксиду алюмінію. Використовується для сушіння газу, хроматографії, каталізу.

Цеоліти - це мінерали, які є водними алюмосилікатами натрію або кальцію. Вода цеолітів рухлива, легко усувається при нагріванні та легко поглинається. Цеоліти мають маленькі пори (3...5 A), в які можуть проникнути тільки маленькі молекули, через це їх називають “молекулярними ситами”. Цеоліти одержують і синтетичні. Вони мають велику статичну та динамічну активність при поглинанні води. Виходячи з різного розміру молекул речовин, можна проводити селективну адсорбцію.

Адсорбери є періодичної та безперервної дії. Адсорбери періодичної дії працюють по циклу: адсорбція-десорбція.

Адсорбер періодичної дії в циліндричній частині має чавунну решітку, на яку покладені куски гравію (товщиною близько 100 мм), а потім адсорбент і зверху металева сітка. На рівні решіток розміщені люки для вивантаження гравію та адсорбента. Гостра пара подається в адсорбер знизу.

Адсорбційні установки безперервної дії бувають з рухомим поглиначем та з нерухомим його шаром. У колоні зверху вниз рухається адсорбент. Він проходить зони охолодження (холодильник), поглинання, підігрівання та десорбції. Вихідна суміш поступає в адсорбційну колону через штуцер і рухається протитечією до рухомого шару адсорбента.

Адсорбційний метод найбільш ефективний для очищення викидів від парів органічних речовин (метил сірчистих сполук, метанолу, формальдегіду, фурфуролу, парів розчинників та ін..); можливе його використання і для тонкого очищення газів від сірководню, діоксиду сірки. Цей метод має перспективу при очищенні вентиляційних викидів з наступним використанням іх як приточного повітря.

2.8 Окислювальні процеси знешкодження газів

До них належать сухі та мокрі окислювальні процеси, а також процеси каталітичного перетворення. Дуже часто окислювальні процеси використовуються для очищення газів від сірчнистих сполук.

Сухе очищення оксидом заліза

Забезпечує найбільш повне окислення сірководню з газів. Кінцева його концентрація 2...3 мг/м3 й нижче. Другою важливою перевагою цього процесу є низький гідравлічний опір апаратури для очищення газів.

2Fе2О3 + 6Н2S = 2Fе2S3 + 6Н2О

2Fе2S3 + 3О2 = 2Fе2О3 + 6S

Сумарне рівняння процесу: 6Н2S + 3О2 6Н2О + 3S2

Можуть перебігати й побічні реакції. Механізм реакції залежить від температури, вологості й рН очищеної речовини. Статична ємність оксиду заліза досягає 0,56 кг сірки на 1 кг Fе2О3. Для проведення процесу використовують адсорбери періодичної або безперервної дії. Виділену сірку відокремлюють випалюванням (в результаті одержують SО2, який переробляється в сірчану кислоту) або екстракцією сірководнем або перхлоретиленом (в результаті одержують елементарну сірку).

Залізосодовий процес є вдосконаленим методом очищення за допомогою оксиду заліза. Він грунтується на окисленні органічних сірчистих сполук в кисневі похідні сірки (сірчаний ангідрид) при підвищених температурах на каталізаторі, який складається з гідратованого окису заліза та карбонату натрію. Оксиди сірки взаємодіють з карбонатом натрію і утримуються на каталізаторі у вигляді сульфату натрію. Перед каталітичними реакторами вводять повітря для окислення сірковуглецевих сполук.

Очищення тіоарсенатними розчинами. Як поглинач використовують тіоарсенат натрію або алюмінію в нейтральних або слаболужних розчинах. Сірководень перетворюється при цьому в сірку. Основними реакціями процесу є

адсорбція : Nа4АsS5О2 + Н2S = Nа4Аs3S6 + Н2О та

регенерація : Nа4Аs2S6О + 0,5О2 = Nа4Аs2S5О2 + S

Використовуються і мокрі методи очищення: суспензіями оксиду заліза, розчинами перманганату та біохромату калію, лужними розчинами з добавкою гідрохінону, залізоцианідними розчинами. Каталітичне перетворення проводять з каталізаторами: алюмохромовими сполуками, Nі, ZnО, СuS, МgSО4.

3. Контроль промислових викидів

3.1 Загальні положення

Контроль промислових викидів полягає у визначенні залишкових кількостей забруднюючих речовин або їх концентрації, які направляються у водні обєкти або атмосферне повітря, і порівнянні їх з нормативними ГДС, ГДВ або з нормами скиду в одиницях концентрацій; в перевірці ефективності установок і споруд для очищення стічних вод, установок очищення газів та вентиляційних викидів. Крім того, стосовно стічних вод в задачу контролю входить визначення кількостей і концентрацій забруднюючих речовин в цехових стоках і загальному потоці стічних вод, який направляється на позамайданчикові очисні споруди.

Дійсні кількості забруднюючих речовин у викидах в атмосферу і водоймища не повинні перевищувати прийнятих для даного підприємства нормативів ГДВ і ГДС в грамах в секунду і кілограмах на годину. Стоки, які поступають на біологічне очищення, повинні задовольняти вимогам СНиП 2.0.4.03-85 “Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования”, а для стоків целюлозно-паперових підприємств додатковим вимогам, які наведені в тиабл. 3.1.

Вимір показників, які характеризують рівень скидів і ефективність роботи очисних споруд, здійснюється періодично або безперервно. Періодичність визначення величин, які контролюються, і карта технологічного контролю встановлюється для кожного підприємства і включається до технологічного регламенту з експлуатації очисних споруд. Основні показники, які нормуються (БСК, концентрація змулених речовин і розчиненого кисню, рН, температура), а також ХСК витрати стоків вимірюються кожного дня, аза наявності відповідних технічних засобів - безперервно. Періодичність інших аналізів визначається їх значущістю, терміном виконання та трудоємкістю, але не рідше 1 разу за місяць. Крім того, на великих очисних спорудах щорічно проводять комплексне обстеження із складанням повного матеріального балансу.

Таблиця 3.1. Допустимі концентрації шкідливих речовин в стічних водах ЦПП, які потрапляють на біологічне очищення в аеротенки

Вміст забруднюючих речовин у викидах в атмосферу повинен контролюватися на організованих (оснащених і неоснащених очищенням) і неорганізованих джерелах викидів. Найбільшим обємом вимірів характеризується контроль на джерелах, які оснащені очищенням.

Ефективність установок очищення газів і вентиляційних викидів оцінюється прямими і непрямими (побічними показниками). Прямими показниками є ступінь очищення ; залишкова концентрація забруднючих речовин С, г/м3; залишкова кількість М, г/с, забруднюючих речовин. Поряд з прямими, побічні показники дозволяють судити про ефективність установок, але без проведення вимірів, які вирізняються значною трудоємністю. Періодичність і обєм контролю ефективності газоочисних і пилоуловлюючих установок повинні відповідати вимогам “Правил експлуатації установок очищення газів”.

3.2 Контроль промислових стічних вод

Регулярне вимірювання витрат стічних вод, а також реагентів і активного мулу є обовязковою умовою оперативного управління ефективністю очищення і слугує джерелом звітності про роботу окремих установок і всього комплексу очисних споруд.

Витрату стічних вод в напірних трубопроводах при низькому вмісті механічних забруднень вимірюють відомими приладами: турбінними або поршневими витратомірами поплавкового типу і витратомірами змінного перепаду тиску, в яких як пристрої, що звужуються, використовують нормальні діафрагми або сопла Вен турі.

Якщо в рідині міститься велика кількість змулених речовин і різних механічних домішок, то використовують електромагнітні (індукційні) витратоміри.

Найпростіший метод визначення витрат стічних вод в колекторах і самотечійних трубопроводах - за швидкістю потоку і наповненням трубопроводу.

У відкритих каналах витрати стічних вод і осадів вимірюють за допомогою лотків Паршаля і водозливів.

Аналітичний контроль стічної води, яка поступає на окремих стадіях її очищення і, нарешті, перед скидом очищеної води у водоймище, здійснюється здебільшого відповідно «стандартним» методам, які рекомендуються в інструкції з проектування очисних споруд стічних вод підприємств целюлозно-паперових виробництв (ВСН-13-84) і які наведені в табл.. 3.2.

Таблиця 3.2 Перелік аналітичних методик, які рекомендуються для лабораторного контролю показників якості стічних вод целюлозно-паперових виробництв

З метою скорочення терміну та трудоємності аналізів, підвищення їх точності, оперативності та автоматизації контролю поряд із «стандартними» можуть використовуватися і інші методи.

Якщо до промислових стоків, які поступають на очищення, додається значна частина побутових стічних вод, які не були знезаражені, то обовязковим є проведення санітарно-бактеріологічного контролю. В стічних водах визначають вміст кишкової палички (колі-індекс) а в осадах - яєць гельмінтів.

За сучасними вимогами контроль процесів очищення стічних вод повинен починатися у виробничих цехах підприємств. При цьому кожний випуск стічних вод із цеху в каналізацію, крім випусків умовно чистих вод, і кожний потік стічних вод, які поступають на очисні споруди, повинні оснащуватися приладами, які контролюють кількість стічних вод і їх забрудненість хімікатами ( за рН та електропровідністю) та механічними (за каламутністю та кольоровістю) домішками.

2.3 Контроль промислових викидів в атмосферу

На підприємствах галузі кількість викидів та концентрації забруднюючих речовин переважно визначаються засобами контролю періодичної дії. Для таких засобів контролю характерні велика трудоємність та низька продуктивність. Особливо великі трудозатрати персоналу лабораторій в початковий період, коли на всіх джерелах викидів необхідно обладнати робочі місця для здійснення вимірювань.

Значною трудоємністю відрізняються роботи, які пов'язані з визначенням коефіцієнтів нерівномірності розподілу газового (повітряного) та пилового потоків для кожного робочого перерізу шляхом зняття «полів швидкостей» та «полів запиленості».

Однак, слід враховувати, що у всіх наступних вимірюваннях достатньо визначити швидкість і запиленість в одній точці, яка називається контрольною, а потім значення швидкості ?сер газів або їх запиленості ?сер розраховують як ?сер = ?к·? і ?сер = ?сер·? (? і ? - відповідно коефіцієнти нерівномірності «поля швидкостей» і «поля запиленості»).

За результатами швидкісних вимірювань розраховується кількість викидів V = ?сер·F (F - площа перерізу газоходу, м2).

При контролі хімічного складу газів, які відходять, і визначенні ефективності газоочисних установок використовують такі методи аналізу: фотометричні (фотоколориметричні, нефелометрничні та інші), електрохімічні (потенціометричний, полярографічний, амперометричний, високочастотне титрування, кулонометричний та інші), газохроматичний, лінійно-колористичний. Всі методи, за виключенням останнього, забезпечують похибку аналізу не більше 10% в будь-якому діапазоні концентрацій.

Методи вимірювання концентрації пилу в газах (повітрі) поділяються на дві групи:

ті, що ґрунтуються на попередньому осадженні частинок пилу та без попереднього осадження частинок пилу. Основною перевагою методів першої групи є можливість вимірювання масової концентрації пилу. До недоліків цієї групи належить циклічний характер вимірювань, великий термін відбору проб при вимірюваннях малих концентрацій пилу. Перевагами методів другої групи є відсутність необхідності у використанні пробовідбірних пристроїв, безперервність вимірювань, висока чутливість, можливість повної автоматизації процесу вимірювань; основний недолік - залежність результатів вимірювань від дисперсного складу пилу та інших його властивостей.

Для безперервного вимірювання концентрації пилу з попереднім осадженням часток розроблені такі методи: радіоізотопний, стрічковий фотометричний, п»єзоелектричний, а також методи, які грунтуються на уловлюванні пилу водою, на вимірюванні перепаду тиску на фільтрах. До методів вимірювання концентрації пилу без попереднього його осадження належать оптичні, електричні та акустичні.

Більшість приладів, які створені на основі перерахованих методів, призначені для вимірювання концентрації пилу в атмосферному повітрі та повітрі робочої зони виробничих приміщень.

Размещено на Allbest.ru