Методы очистки завода по производству минеральных удобрений

Экозащитная техника и технологии. Системы очистки воздушных выбросов. Системы очистки сточных вод. Утилизация твердых бытовых отходов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Мая 2013 в 19:04, практическая работа

Краткое описание

1.Газообразные выбросы металлургического комбината содержат пыль и сернистый газ. Какие можно предложить методы очистки выбросов?
2.Сточные воды предприятия по мойке машин содержат моющие средства и нефтепродукты. Какие можно применять методы очистки?
.
5.Сточные воды завода по производству синтетического волокна содержат ацетон. Какие методы очистки можно предложить?

Вложенные файлы: 1 файл

blank экол практикум №2 .doc

Практикум №2 по теме «Экозащитная техника и технологии. Системы очистки воздушных выбр осов. Системы очистки сточных вод. Утилизация твердых бытовых отходов»

Задания для самостоятельной работы студентов

1.Газообразные выбросы металлургического комбината содержат пыль и сернистый газ. Какие можно предложить методы очистки выбросов?

Ответ: С целью предотвращения загрязнения атмосферы разработаны мероприятия, обеспечивающие установку на промышленных предприятиях очистных сооружений. Помимо предохранения воздуха от загрязнения, очистные сооружения позволяют экономить сырье и возвращать в производство многие ценные продукты. Например, улавливание серы из выделяющихся газов дает возможность увеличить выпуск серной кислоты.

Существующие методы очистки газов от SO2 можно разделить на три группы: методы, основанные на окислении и нейтрализации SO2 без последующего ее выделения; циклические и комбинированные методы.К первой группе относятся методы очистки газов от SO2 с переработкой ее в серную кислоту или сернистокислые соли (Известковый,Щелочной,Содовый метод) . К циклическим относятся методы, позволяющие извлекать SO2 из разбавленных газов при низкой температуре и выделять поглощенную SO2 при последующем нагреве поглотителя(Водный,Аммиачный, Магнезитовый,Цинковыйметоды). При использовании комбинированных методов поглощение двуокиси серы производится различными основаниями с последующим действием на них сильных кислот, в результате чего выделяется концентрированная двуокись серы и соответствующие соли — Аммиачно-сернокислый метод).

Выбор метода извлечения двуокиси серы зависит от концентрации SO2, температуры, влажности, наличия в газе других примесей, а также от специфических местных условий. При выборе метода необходимо учитывать масштабы производства, наличие местного сырья для приготовления поглотительных растворов, возможность реализации получаемых при очистке продуктов и т. д. Наиболее простыми и выгодными являются методы прямой нейтрализации и окисления. На втором месте стоят комбинированные методы. Из циклических методов наиболее перспективными являются аммиачный и ксилидиновый.

Недостаток всех перечисленных методов — их громоздкость и большие капитальные затраты. Стоимость очистки выхлопных газов с малой концентрацией SO2 может быть значительно снижена, если применить эффективное оборудование и получать продукт, пользующийся большим спросом в народном хозяйстве. Полые распылительные абсорберы при меньшей стоимости и меньшем гидравлическом сопротивлении в 3—4 раза превосходят по эффективности аппараты насадочного типа; полые башни проще в изготовлении, имеют меньший вес и не засоряются в процессе эксплуатации. Применяемый для поглощения двуокиси серы водный раствор сульфита аммония отличается большой химической емкостью. При очистке газов от SO2 указанным методом получается ценное удобрение для сельского хозяйства — сульфат аммония.

2.Сточные воды предприятия по мойке машин содержат моющие средства и нефтепродукты. Какие можно применять методы очистки?

Ответ: Основные загрязнители сточных вод, образующиеся при мойке автомобилей – механические примеси и нефтепродукты, представленные моторными маслами, различными видами топлива, частицами асфальта и песка, СОЖ, ПАВ, солями тяжелых металлов, а также моющими веществами (ПАВ), используемыми при мойке. Концентрация углеводородов в сточных водах достигает 10 мл/л.Существуют два основных направления в способах очистки сточных вод – локальная очистка и оборотное водоснабжение.

Для снижения нагрузки на очистные сооружения предлагается проводить локальную очистку сточных вод от мойки автомобилей на установке с безотходной утилизацией отходов. Установка осуществляет непрерывный процесс пиролиза углеводородсодержащих отходов в цепные углеводороды с возможностью их дальнейшего использования в газогенераторах и котлах утилизаторах. В качестве адсорбента предлагается верховой сфагновый торф с последующей утилизацией (1т торфа сорбирует до 6т нефти и нефтепродуктов, в пересчете на сухое вещество). Установка может работать в автоматическом режиме. Установка является экологически безопасной, т.к. лабораторные исследования показали, что в атмосферу выбрасывается CO, SO₂, NO₂ с концентрацией, ниже ПДК в 4 – 25 раз. Предлагается способ механобиологи-ческой очистки сточных вод в аэрируемом отстойнике, аэротенке и двух последовательно установленных вторичных отстойниках. Часть очищенных сточных вод после дополнительной фильтрации собирается в накопительной емкости для повторного использования на стадии мойки автомашин. Другая часть сточных вод возвращается в аэрируемый отстойник и циркулирует через контур всех ступеней очистки.заключается в громоздкости конструкций и больших затратах времени на очистку воды.

На сегодняшний день в большинстве способов предлагается осуществлять оборотное водоснабжение. Эти способы позволяют повторно использовать 90-95% исходной воды и обеспечить бессточный цикл мойки автомобилей. Водопроводную воду применяют только в конце мойки машины.

Это также связано с необходимостью уменьшения расхода питьевой воды не по назначению Водопроводную воду добавляют в систему только для восполнения потерь (15% от всей используемой воды).

Мобильная установка мойки легковых автомобилей с оборотным водснабжением представляет собой комплекс, состоящий из двух блоков-модулей:

– блока мойки легковых автомобилей с применением водо-воздушной смеси с подогретой водой и системой сушки автомобилей после мойки;

– блока двухступенчатой очистки стоков, загрязненных от мойки автомобилей.

Первая ступень очистки обеспечивает отстаивание взвеси механических примесей, очистку стоков на напорном гидроциклоне от мелкодисперсных частиц и нерастворимых нефтепродуктов, очистку стоков низконапорной флотацией.

Вторая ступень очистки включает в себя фильтрацию на фильтре с текстильно-волокнистой загрузкой, бактерицидную обработку стоков гипохлоритом натрия и финишную очистку в адсорбере с активированным углем и дехлорированием стока на подслое дробленого антрацита марки АС.

Метод очистки стоков мойки автомобилей – физико- химический с применением следующего оборудования:

–узла низконапорной флотации;

–фильтра с текстильно-волокнистой загрузкой;

–узла адсорбции на активированном угле;

–узла бактерицидной обработки воды;

–узла приготовления и дозирования флокулянта.

Очистка сточных вод производится после прекращения операций по мойке машин и осуществляется раздельно по ступеням до достижения необходимого качества.

– экономия водопроводной воды 96 – 98%;

– очень высокое качество очищенной воды;

– возможность установки моек с одним или несколькими постами, то есть с разной производительностью.

– использование дорогостоящих реагентов (флокулянт ВПК 402, гипохлорит натрия);

– использование адсорбера с активированным углем экономически не выгодно;

– способ очистки включает в себя энергоемкие процессы (флотация);

– установка мойки занимает большую площадь, в результате чего ее установка возможна только на свободной территории.

ыбор схемы очистки стоков, прежде всего, должен основываться на следующих факторах: количество, состав и свойства сточных вод; возможность их достаточной очистки для повторного использования. Схема очистки стоков мойки должна обеспечивать полный водооборот очищаемых стоков и исключать сброс воды на грунт и в окружающую среду. Извлечение поступающих примесей или их нейтрализация с целью полного использования воды в оборотном водоснабжении должно позволить существенно сократить не только негативное воздействие на окружающую среду, но и обеспечить при этом максимальную экономию водопотребления.

3.Газообразные выбросы завода по производству минеральных удобрений содержат золу и окислы азота. Какие методы очистки можно предложить?

Существующие методы очистки подразделяются на три группы: поглощение окислов азота жидкими сорбентами, поглощение окислов азота твердыми сорбентами и восстановление окислов азота до элементарного азота на катализаторе.

Наиболее распространенным методом в нашей стране является очистка газов от окислов азота путем поглощения их растворами Na2CO3 и Са (ОН)2 , сравнительно реже — NaOH и КОН.

Метод щелочной очистки требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов, но главный его недостаток в том, что степень абсорбции окислов азота не превышает 60—75% и, таким образом, этот метод не обеспечивает санитарной нормы очистки газов. Полученные в процессе очистки щелока нуждаются в дальнейшей многостадийной переработке для получения из них твердых солей.Метод поглощения окислов азота твердыми сорбентами — силикагелем, алюмогелем, активированным углем и другими твердыми поглотителями — не нашел промышленного применения из-за сложности, малой надежности и дороговизны.Метод каталитического восстановления окислов азота начал применяться только в последние годы и пока является наиболее совершенным методом. Главными его недостатками являются:большие капитальные затраты; громоздкость оборудования, изготовляемого из дефицитной нержавеющей стали; необходимость применения дорогостоящего катализатора; большие потери катализатора при регенерации; значительные расходы газов восстановителей (Н2, СН4 или СО). В результате каталитической очистки в атмосферу выбрасывается другой ядовитый газ — окись углерода в количестве 0,10-0,15 %. Кроме того, каталитическая очистка не предусматривает утилизацию окислов азота и применима лишь в случае очистки слабо концентрированных газов, содержащих лишь до 0,5 % NO+NO2 и до 4-5 % кислорода.Бескатализаторный метод восстановления окислов азота имеет меньшие перспективы для промышленного внедрения, вследствие большого расхода горючего газа-восстановителя. Восстановление окислов азота в потоке плазмы. Отличительная особенность этого метода в том, что нагрев газа производится в потоке низкотемпературной плазмы и добавки к газу — восстановителя производятся в количестве, необходимом для реакции восстановления окислов азота. Эта реакция протекает при 2100—2300° С Процесс разложения окислов азота протекает в плазмотроне, работающем на постоянном или переменном токе. Окисление окиси азота озоном. Реакция окисления окиси азота протекает с большой скоростью даже при незначительном содержании озона в газе. Основная трудность окисления и поглощения окислов азота по этому способу состоит в сложности получения больших количеств озона.

4Сточные воды пищевого комбината содержат жирные соединения. Какие методы очистки можно предложить?

Ответ:Сточные воды предприятий пищевой промышленности относятся к категории высококонцентрированных стоков по органическим загрязнителям. Они содержат многочисленные и различные по природе загрязнения: жир, молоко, чешую, шерсть, кровь, кусочки тканей животных, соли, минеральные нерастворимые примеси, моющие средства и др. Эти воды характеризуются высокими показателями БПК, ХПК, взвешенных веществ, жиров и др. Для очиски сточных вод,содержащих значительные количества органических веществ, применяют сооружения первичной (механической, физико-химической, электрохимической) и вторичной (биологической) очистки. Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. Для такой очистки используют решетки, сита, песколовки, отстойники, жироловки, различные фильтры.Из физико-химических способов очистки наиболее распространенны флотационный и сорбционный методы, а также метод коагуляции.Процесс очистки сточных вод флотацией заключается в образовании комплексов частицы-пузырьки, всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности воды. При очистке стоков применяют компрессионный (напорный), механический и пневматический виды флотации, отличающиеся способом введения в жидкость пузырьков воздуха. Для очистки сточных вод применяют метод коагуляции. При коагуляции применяют традиционные неорганические вещества (соли двух- и трехвалентного железа, алюминия). Для интенсификации процесса широко применяют флокулянты, добавление которых к минеральным коагулянтам приводит к уменьшению расхода последних и повышает плотность и прочность образующихся агрегатов. К электрохимическим методам относят электрофлотацию и электрокоагуляцию. Сущность электрофлотационного метода заключается в том, что насыщение очищаемой жидкости пузырьками происходит при электролизе сточных вод. Электроды располагаются таким образом, что газовые пузырьки, поднимаясь вверх, пронизывают весь объем обрабатываемой жидкости.Электрокоагуляция является частным случаем электрофлотации, когда применяют растворимые алюминиевые или железные электроды.Описанные методы используют для очистки стоков в различных комбинациях с учетом характера сточных вод.

5.Сточные воды завода по производству синтетического волокна содержат ацетон. Какие методы очистки можно предложить?

Ответ:В производствах синтетических волокон очистку сточных вод ведут на локальных установках с использованием механических, физико-химических и биологических методов.В производстве синтетических волокон для очистки сточных вод применяют флотацию, а также химические и физико-химические способы после регенерации роданистого натрия экстракцией.Для очистки сточных вод от аммиака применяют методы электродиализа,паровой отдувки,ионного обмена.очищенная вода может быть использована в системах оборотного водоснабжения.

Источник

Очистные сооружения химических предприятий

Очистка сточных вод по отраслям

Сточные воды фармацевтической промышленности

Сточные воды образуются на всех этапах производства и включают в себя минеральные соли, кислоты и щелочи, органические продукты и продукты полураспада растительного и животного происхождения, минеральные взвеси. Большинство из загрязнителей являются токсичными для аэробных и анаэробных организмов.

Сточные воды фармацевтических производств образуют две группы:

1. Стоки от технологических процессов. В зависимости от ассортимента препаратов их количество может варьироваться в пределах 50 — 91200 м3 на тонну готового продукта.
2. Стоки от вспомогательных производств (объекты энергетики, склады. лаборатории, бытовые сточные воды). Объем стоков составляет от 10 до 40 % от количества сточных вод первой группы.

Сложный многоступенчатый процесс производства лекарственных препаратов дает неравномерный состав и расход стоков, различную концентрацию загрязняющих веществ при поступлении на сооружения очистки.

В условиях неравномерного сброса стоков устанавливаются усреднители в которых происходит также и нейтрализация поступающих загрязненных вод. На локальных установках производится фильтрование и осаждение токсичных веществ.

Основным методом очистки стоков фармацевтической промышленности является биологический метод , который осуществляется на аэротенках и биофильтрах. Анаэробная очистка осуществляется в анаэробном биореакторе и доочистка в мембранном биореакторе. При высоких концентрациях загрязняющих веществ и при производстве антибиотиков производится очистка в анаэробном биореакторе.

Для извлечения растворимых загрязнителей используется ультрафильтрация и высоконапорный обратный осмос и доочистка на угольных фильтрах.

Сточные воды заводов по производству минеральных удобрений

Производство минеральных удобрений формирует стоки с определенным составом, который зависит от используемого сырья, технологических процессов, состава продуктов промежуточных этапов производства, а также состава конечного продукта. В целом, технологичные воды предприятий по производству минеральных удобрений включают в себя следующие компоненты:

• фторид-анионы;
• фосфаты (по фосфору);
• сульфат-ионы;
• аммоний-ионы;
• нитрат-анионы;
• хлорид-ионы.

Минеральные удобрения по составу делят на три основные группы:

1. Азотные (Карбамид).
2. Фосфорные (Простой, гранулированный и двойной гранулированный суперфосфат).
3. Калийные (Хлорид калия).

В состав сточных вод производства карбамида входит большое количество реакционной воды, конденсат острого пара из паровых эжекторов и других аппаратов, вода от охлаждения плунжерных насосов и неорганизованные стоки. Загрязнителями являются аммиак и карбамид. Образование стоков 210 — 240 м3 на 1 т карбамида.

Для очистки стоков от карбамида проводят гидролиз карбамида при высокой температуре, а затем ректификацию аммиачной воды с извлечением аммиака с последующим возвращением его в производственный цикл. Загрязненные воды после очистки используются в оборотном водоснабжении.

Сточные воды производства карбамида можно использовать как ценное сырье в сельском хозяйстве:

• нейтрализация стоков азотной кислотой позволяет в последующем применять их в качестве жидких азотных удобрений;
• при разведении в стоках карбамида водорослей можно получать кормовые белки.

Перед сбросом в водоемы удаление азота из стоков путем денитрификации и нитрификации происходит в биореакторе на синтетической загрузке.

Стоки производства фосфорных удобрений содержат большое количество фосфора. Большая часть исходной воды расходуется на охлаждение и последующую конденсацию в барометрических конденсаторах, а также на охлаждение получаемых продуктов. Образуются сточные воды в количестве 45 — 55 м3/т готового удобрения с невысоким содержанием загрязнений.

Образующиеся стоки подвергают адсорбции и полученный раствор кремнефтористоводородной кислоты, которая является основным загрязнителем, направляют для производства кремнефторида натрия. После нейтрализации загрязненные воды используют в оборотном водоснабжении.

Для удаление фтора из сточных вод применяют также электрохимический метод и метод ионного обмена с предварительным отстаиванием суспензированных частиц фтора вместе с частицами шлама в отстойниках или гидроциклонах.

При производстве калийных удобрений образуются минерализованные сточные воды с содержанием солей 300 -350 г/л, в том числе соединений брома 0,5 г/л. Очистка сточных вод калийных предприятий состоит из двух стадий механической очистки:

1. Извлечение из стоков калийной соли на шламохранилище.
2. Последовательное отстаивание стоков в прудах-отстойниках.

Основным сырьем для производства хлористого калия являются природные калийные соли: сильвинит и карналлит, которые практически не разлагаются, поэтому стоки сбрасываются в водоемы после разбавления в допустимой концентрации.

Сточные воды производства полимеров и синтетических изделий

Предприятия по производству полимеров включает в себя два направления:

1. Производство собственно полимеров и продуктов промежуточного синтеза.
2. Переработка полимеров в синтетические изделия.

Сточные воды включают в себя большое разнообразие химических загрязнителей, состав которых определяется технологическим процессом и видом выпускаемой продукции. К таким загрязнителям следует отнести:

• метанол;
• бутанол;
• фенол;
• формальдегид;
• ацетаты;
• сульфаты и хлориды;
• соединения хрома и нефтепродукты.

В качестве локальной очистки применяют методы, которые позволяют извлечь из стоков ценные примеси и в то же время вернуть очищенные воды в оборотный цикл. К таким методам относятся:

• ректификация: извлекаются из стоков метанол, формальдегид, фенол и прочие углеводороды;
• флокуляция и коагуляция: удаление из сточных вод сульфатов и хлоридов;
• электрокоагуляция: соединения хрома и нефтепродукты.

Реагентные методы часто заменяют электрокоагуляцией, что значительно удешевляет процесс очистки и минимизирует сброс стоков в водоем.

Сточные воды заводов по производству кислот

В химической промышленности особое место занимает производство кислот, в частности:

• азотной кислоты;
• соляной и серной кислот;
• фосфорной кислоты;
• синтетических жирных кислот .

Основными загрязнителями сточных вод при производстве азотной кислоты являются азотная и серная кислоты. Загрязнения поступают в сточные воды от промывки аппаратуры, башен, а также от холодильников. Состав стоков зависит от степени концентрации азотной кислоты. При производстве слабоконцентрированной кислоты образуется 90 -170 м3 на тонну продукции, при производстве концентрированной — 80 — 90 м3/т. В последнем случае к азотной кислоте в составе стоков 0,8 — 1 г/л добавляется серная кислота 0,2 — 3 г/л.

Серную кислоту получают двумя способами (башенным и контактным) из серного колчедана — пирита. Сточные воды образуются при промывке технологического оборудования и содержат в своем составе серную кислоту, минеральные взвеси, иногда селен, мышьяк и сернокислые соли металлов. На тонну серной кислоты приходится 45 — 70 м3 сточных вод.

При производстве соляной кислоты образуется 12 — 13 м3 на 1 т продукта. В составе стоков преобладает соляная кислота, в среднем 2 — 10 мл/л, а также небольшое количество механических примесей.

Для производства фосфорной кислоты используются природные фосфаты, которые вступают во взаимодействие с серной кислотой. Сточные воды образуются в результате охлаждения конденсаторов, причем поверхностные конденсаторы сводят к минимуму образование стоков. Стоки содержат соединения фтора, концентрация которого незначительна. Это позволяет использовать загрязненные воды в оборотном цикле.

В цехах производства неорганических кислот располагаются локальные станции нейтрализации, которые обеспечивают степень очистки стоков для сброса в водоемы. Механические примеси удаляются отстаиванием.

В производстве синтетических жирных кислот базовым продуктом является парафин, который подвергается жидкофазному каталитическому окислению азотной кислотой или кислородом воздуха. На 1 т переработанного парафина приходится 8 м3 сточных вод, которые подразделяют на две группы:

1. Сульфатные сточные воды. Содержат сульфат натрия, низкомолекулярные жирные кислоты, 1,5 % от массы переработанного парафина, из них 30 % до 80 % приходится на долю уксусной кислоты;
2. Кислые сточные воды. Имеют в своем составе кислоты, кетоны, эфиры, спирты, а также низкомолекулярные жирные кислоты, 17 — 20 % от массы переработанного парафина.

Очистка всех видов сточных вод осуществляется на локальных очистных сооружениях.

Для очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот, в частности, кислых, применяются следующие методы:

• экстракция;
• сорбция;
• ионный обмен;
• азеотропная и экстрактивная ректификация.

Азеотропная ректификация с изоамилформиатом проходит в несколько этапов, включающих в себя образование осадка, отделение его методом вакуум-фильтрования и возвращение осадка после промывки в производство. Очищенная вода после освобождения от изоамилформиата возвращается в оборотный цикл.

При отгонке осадка образуется черная кислота, при ректификации которой извлекаются муравьиная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты невысокого качества. Для получения кислот высокого качества необходимо применять двухстадийную схему.

Биологическая очистка осуществляется в аэротенке, где жирные кислоты и соответствующие им альдегиды легко разрушаются под действием микроорганизмов.

Сточные воды гальванического производства

Сточные воды гальванического производства содержат тяжелые металлы как основной загрязнитель.

В зависимости от состава сточные воды гальванического производства подразделяют на четыре группы:

1. Кислые стоки. Загрязнителями являются HCl, H₂SO₄, иногда HNO₃ и H₃PO₄, соли Fe и других металлов. Концентрированные стоки содержат 16 — 22 г/л минеральных взвесей.
2. Щелочные стоки. Содержат в своем составе 0,6 — 1,2 г/л масел и нефтепродуктов, взвешенных веществ 10 — 20 г/л, а также гидроксиды, карбонаты, ортофосфаты, метасиликаты натрия.
3. Цианистые стоки. Содержат 60-120 мг/л цианидов тяжелых металлов. не обладают сильной агрессивностью, но соединяясь с кислыми стоками способны образовывать особо токсичные вещества, одним из которых является синильная кислота.
4. Хромсодержащие стоки. Загрязнителем является хром (VI) в концентрации 10-100 мг/л.

Применение химических реагентов для очистки сточных вод в гальваническом производстве позволяет удалять из раствора ионы тяжелых металлов.

Для повышения концентрации хрома в сточной воде с последующим возвращения его в производство используют мембранные методы. Обратный осмос в этом случае позволяет увеличить показатель удаления хрома из стоков до 92 %.

Сточные воды нефтехимической промышленности

Сточные воды нефтехимической промышленности особо токсичны и плохо поддаются очистке. В своем составе имеют фенолы, нафтеновые кислоты, сульфиды, меркаптаны, нефтепродукты и масла. Это обуславливает особый подход к очистке сточных вод нефтехимического производства.

Очистка стоков осуществляется в 3 этапа:

1. Механическая очистка от твердых и жидких грубодисперсных примесей.
2. Физико-химическая очистка, которая включает в себя нейтрализацию стоков, обезвреживание сернисто-щелочных вод и удаление коллоидных частиц.
3. Биологическая очистка и доочистка сточных вод.

Возвращение загрязненных вод в оборотный цикл имеет большое значение для снижения антропогенного воздействия предприятий нефтехимической промышленности на водные объекты.

Источник