Схема очистки сточных вод цементного производства

Обновлено: 10.01.2025

Очистка сточных вод ЦБК

При разработке и проектировании систем очистки стоков необходимо учитывать некоторые специфические особенности целлюлозно-бумажного производства:

Наличие в стоках волокнистых примесей. Волокна сорбируют на своей поверхности газы и крупные органические молекулы, а в итоге усложняется промывка и изменяется состав волокнистых примесей. Эти явления могут привести к пенообразованию и появлению слизеобразующих микроорганизмов.
В стоках ЦБК присутствуют две группы органики — легко и трудноокисляемые биохимическими методами. В этой связи приходится внедрять комбинированные методы очистки — например, многоступенчатую биологическую очистку специально подобранными культурами микроорганизмов.
Сточные воды имеют повышенную температуру (30-40 °С), поэтому нужно предусматривать автономные охлаждающие системы.

Если на конкретном ЦБК производится только небеленая целлюлоза, то для такого предприятия можно создать замкнутую систему водопользования. Для предприятий, производящих беленую хлором целлюлозу и продукцию из нее, создание замкнутого водооборотного цикла затруднено или невозможно. Причина — попадание в оборотную воду хлорорганических соединений и хлорида натрия, нарушающих технологический процесс.

Решение проблемы замкнутой системы водопользования при производстве беленой целлюлозы может быть в принятии новых технологических схем — использовании для отбелки целлюлозы килорода, озона, и других кислород-содержащих окислителей. В этом случае сточные воды будет возможно вернуть в оборот.

Принципиальная схема очистки сточных вод целлюлозно-картонного производства, работающего по сульфатному методу, приведена по данным [7]. Схема включает в себя блоки химической, биологической и физико-химической очистки.

Предварительная механическая очистка воды от взвешенных веществ происходит в радиальных отстойниках, затем вода поступает в смеситель-нейтрализатор, где подкисляется серной кислотой до pH=8. Подкисленная вода направляется в усреднитель-преаэротор, где в течение 4 часов происходит отдувка сернистых соединений. В усреднитель может быть предусмотрен подвод осадка из первичных отстойников или избыточного активного ила, что снизит показатель БПК на 30%.
Затем очищаемая вода подается в смеситель для химической очистки воды реагентами (солями азота и фосфора).
Предварительно очищенные таким образом стоки готовы к поступлению на биологические очистные сооружения. Подготовленные стоки поступают в аэротенки-смесители. Сюда же могут подаваться бытовые сточные воды, прошедшие механический этап очистки. Иловая смесь из аэротенков поступает на вторичные радиальные отстойники, а затем аккумулируется в емкости для ила. Циркулирующий ил снова участвует в процессе очистки в аэротенках, а избыточный ил отводится для утилизации.
При проектировании биологических систем очистки предпочтение стоит отдавать многоступенчатым схемам. Например, когда на I ступени очистка идет в аэротенках-смесителях, а на II- в аэротенках-вытеснителях.
После этапа биологической очистки вода насосами подается на физико-химическую очистку. Этот этап проходит в реагентном смесителе и в камере хлопьеобразования. Реагентная очистка солями алюминия с полиакриламидом или известью позволяет удалить из воды высокомолекулярные соединения лигнина и его производные.
После физико-химической очистки вода поступает в горизонтальный отстойник и затем нейтрализуется в смесителе при помощи каустической соды. Шлам из отстойника отводится на шламоуплотнители, где отделенная вода возвращается в смеситель физико-химической очистки, а сгущенный шлам отправляется на утилизацию.
Очищенная вода дезинфицируется хлором и возвращается в систему оборотного водоснабжения. Обеззараживание хлором позволяет удалить из воды неприятный запах и нейтрализовать в стоках опасные цианиды, сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.

Технологическая схема очистки стоков ЦБК:

задержание крупного мусора на решетке;
очистка стоков в песколовках от тяжелых минеральных примесей;
очистка от азотных соединений в денитрификаторе;
биохимическая очистка в аэротенках с нитрификацией;
осветление стоков и удаление ила в вертикальном отстойнике;
удаление фосфора способом реагентной очистки;
глубокая доочистка стоков на биофильтре и биосорбере;
дезинфекция сточных вод хлорированием;

В зависимости от принятой схемы очищенная вода возвращается в оборотную систему водоснабжения или сбрасывается в водоем.

Снижение водопотребления и уменьшение объемов стоков ЦБП

Международные экологические организации разработали ряд рекомендаций для строящихся и модернизируемых ЦБП с целью уменьшения вредных выбросов, сбросов и минимизации водопотребления (по данным [2], [7]).

Для производств сульфатной целлюлозы:

сухая окорка древесины;
модифицированная варка целлюлозы;
эффективная промывка и замкнутый цикл очистки и сортирования для небеленой целлюлозы;
делигнификация кислородом;
отбелка без молекулярного хлора, либо полностью бесхлорная отбелка с рециркуляцией щелочи;
очистка конденсатов и их повторное использование в производстве;
обеспечение возможности выпарки или полного сжигания черного щелока;
системы повторного использования утечек и переливов;
сбор и повторное использование условно-чистых вод;
предусмотренные ёмкости для сбора и хранения переливов;
первичная очистка стоков;
биологическая очистка стоков.

Для производств сульфитной целлюлозы:

сухая окорка древесины;
удлиненная делигнификация — сочетание продленной варки и делигнификации кислородом;
эффективная промывка и закрытый цикл очистки и сортирования небеленой целлюлозы;
минимизация и сбор всех утечек и переливов;
частичное замыкание водооборотной системы отбельных цехов при варке на магниевом основании;
замкнутая система водооборота отбельных цехов при варке на натриевом основании;
полностью бесхлорная отбелка;
нейтрализация щелочи до выпарки;
отдельная биологическая очистка конденсатов для их полного повторного использования;
предусмотренные буферные емкости для хранения рабочих растворов и волокнистых масс;
первичная очистка стоков;
биологическая очистка стоков.

Общее снижение водопотребления производства может быть дополнено следующими мероприятиями: работа на высоких концентрациях целлюлозы, что позволяет снизить потребление свежей воды и повысить использование оборотной; последовательное применение воды в нескольких операциях с понижением требований к ее качеству; переход на безводную технологию формирования бумаги.

Водоотведение и очистка сточных вод завода по производству цемента

Содержание работы

1. Введение. 4
2. Производство цемента 5.
2.1. Технологических процесс производства цемента мокрым способом…………………………. …6
2.2. Водопотребление технологического процесса 8
3. Характеристика стоков цементного завода. 10 3.1. Основные технологические требования к качеству воды и стоков……..……………..10
4. Балансовая схема водопотребления цементного завода. 11
5. Определение качества и расходов сточной воды. 13
5.1. Определение расходов сточных вод от промышленного предприятия. 13
5.2. Расходы поступающей сточной воды на очистку. 14
5.3. Качество поступающей сточной воды на очистку. 14
5.4. Определение концентраций загрязнений в смеси промышленных СВ. 14
6. Очистка сточной воды. 15
6.1. Технологическая схема. 15
6.2. Расчет сооружений. 16
6.2.1 Тангенциальная песколовка. 16
6.2.2. Вертикальный отстойник. 17
6.2.3. Отстойник-нефтеловушка. 18 6.2.4. Станция обезвоживания осадка на фильтр-прессе. 21
Список литературы. 22

Водоотведение и очистка сточных вод завода по производству цемента

Содержание работы

Файлы: 1 файл

fedorovskaya.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

______________________________ ______________________________ __

Институт инженерно-экологического строительства и механизации

Кафедра: «Водоотведение и водная экология»

Направление подготовки: «Водоснабжение и водоотведение»

Специализация: 270112.01 "Системы и сооружения водоснабжения и водоотведения "

Дисциплина: “Водоотводящие системы промышленных предприятий”

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту:

"Водоотведение и очистка сточных вод завода по производству цемента"

В данном курсом проекте я буду рассказывать об отведении и очистки сточных вод завода по производству цемента. А так же о технологических процессах производства цемента, о его разновидностях, способах применения и технологических требованиях к качеству воды и стоков.

Далее к курсовому проекту будут прилагаться графические материалы балансовой семы водоснабжения и водоотведения предприятия, технологическая схема и схемы нефтеловушки и фильтр-пресса.

1. Введение. . . . . . 4

2. Производство цемента 5.

2.1. Технологических процесс производства цемента мокрым способом…………………………. …6

2.2. Водопотребление технологического процесса 8

3. Характеристика стоков цементного завода. . . ..10 3.1. Основные технологические требования к качеству воды и стоков……..……………..10

4. Балансовая схема водопотребления цементного завода. . . 11

5. Определение качества и расходов сточной воды. . . 13

5.1. Определение расходов сточных вод от промышленного предприятия. . 13

5.2. Расходы поступающей сточной воды на очистку. . . 14

5.3. Качество поступающей сточной воды на очистку. . . 14

5.4. Определение концентраций загрязнений в смеси промышленных СВ. 14

6. Очистка сточной воды. . . . 15

6.1. Технологическая схема. . . . . 15

6.2. Расчет сооружений. . . . . 16

6.2.1 Тангенциальная песколовка. . . . 16

6.2.2. Вертикальный отстойник. . . . 17

6.2.3. Отстойник-нефтеловушка. . . . 18 6.2.4. Станция обезвоживания осадка на фильтр-прессе. . . 21

Список литературы. . . . . 22

Перечень графических материалов:

Лист 1: Балансовая схема водоснабжения и водоотведения предприятия, схема фильтра-пресса.

Лист 2: Технологическая схема, схема нефтеловушки.

Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При затворении водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих - (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.

Цемент для строительных растворов - малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготовляют совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей.

Цемент получается при нагревании гашёной извести и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450 °С. Происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO2, 5% Al2О3, 3% Fe2O3 и 3% других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15-30%. Это двукальциевый силикат Ca2SiO4, модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Содержание алюминатной фазы составляет 5-10% для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат Са3Al2O6, существенно измененный по составу, а иногда и по структуре, за счет инородных ионов, особенно Si4, Fe3+, Na+ и К+. Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

Ферритная фаза составляет 5-15% обычного цементного клинкера. Это — четырехкальциевый алюмоферрит Ca2AlFeO5, состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

По наличию основного минерала цементы подразделяются:

романцемент - преобладание белита, в настоящее время не производится;

портландцемент - преобладание алита, наиболее широко распространен в строительстве;

глинозёмистый цемент - преобладание алюминатной фазы;

магнезиальный цемент (Цемент Сореля) - на основе магнезита, затворяется водным раствором солей;

смешанные цементы - цементы, получаемые путем смешения вышеприведенных цементов с воздушными вяжущими, минеральными добавками и шлаками, обладающими вяжущими свойствами.

кислотоупорный цемент - на основе гидросиликата натрия (Na2O·mSiO2·nH2O), сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

В подавляющем большинстве случаев под цементом имеют в виду портландцемент и цементы на основе портландцементного клинкера. В конце ХХ века количество разновидностей цемента составляло около 30.

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40*40*160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1 к 3 с кварцевым песком. Марки выражаются в числах М100 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см2 (10—60 МПа). В настоящее время цемент марки М300 и менее не выпускается. Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и сто́ит заметно больше марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и т.д.

Также по прочности в настоящее время цемент делится на классы. Основное отличие классов от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95% обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

2. Производство цемента

Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4∙2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1470°C в течение 2-4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь условно можно поделить на зоны:

- подогрева (200…650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3∙2SiO2∙2H2O → Al2O3∙2SiO2 + 2H2O; далее при температурах 600…1000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.

- декарбонизации (900…1200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО + СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твердофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;

- экзотермических реакций (1200…1350 °C) завершется процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4 основных минералов клинкера;

- спекания (1300→1470→1300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО образует минерал АЛИТ (С3S);

- охлаждения (1300…1000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

2.1. Технологический процесс производства цемента

На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера часто используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты. В этом случае технологическая схема производства цемента, в которой приведены основные технологические переделы без указания дозировочных и транспортных устройств и другого вспомогательного оборудования, выглядит следующим образом .

Начальная технологическая операция получения клинкера — измельчение сырьевых материалов. При использовании в качестве известкового компонента мела его измельчают в болтушках или в мельнице самоизмельчения. Если применяют твердый известняк, то его дробят в одну-две стадии в щековых дробилках. Глиняный шлам, полученный в болтушках или других агрегатах, направляют в сырьевую мельницу, куда подается для измельчения и известняк. В мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Чтобы получить сырьевой шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах или в потоке.

При мокром способе производства сырьевые материалы измельчают и сырьевую смесь смешивают с водой. Получаемая сметанообразная масса — сырьевой шлам — содержит 32—45% воды.

Выходящий из мельниц сырьевой шлам в виде сметанообразной массы насосами подают в расходный бачок в печной цех на обжиг. Из бачка шлам равномерно сливается во вращающуюся печь. При мокром способе производства для обжига клинкера используют длинные вращающиеся печи со встроенными теплообменными устройствами.

Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильников направляют непосредственно на помол в цементные мельницы. Перед помолом клинкер дробят. Дробление клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками.

Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа (цементные силосы). Отгружают цемент потребителю либо в таре (бумажных мешках по 50 кг), либо навалом в автоцементовозах или в специальных железнодорожных вагонах.

Водоотведение и очистка сточных вод завода по производству цемента

Содержание работы

Файлы: 1 файл

fedorovskaya.docx

Вода подается в тангенциальную песколовку 1 для извлечения песка, отделившийся песок поступает на песковые площадки 13 . Далее в воду дозируют коагулянт (50-70 мг/л А12(SO4)3·18H2O) с помощью реагентного хозяйства 2, реагент перемешивают с водой в вихревом смесителе 3, смесь подают в отстойник с тонкослойными блоками 4. В отстойной части от воды отделяются взвешенные вещества, удаляемые из приямков, и нефтепродукты, удаляемые с помощью пеносборного устройства 7. Предварительно очищенная вода проходит сквозь коалесцирующую загрузку 5, при этом происходит укрупнение капель нефти и их всплытие на поверхность воды. Доочистка происходит в фильтрующем блоке 6, выполненном из природных материалов с гидрофобными свойствами. Далее очищенная воды подается в оборотную систему промпредприятия.

Нефтепродукты, уловленные в отстойнике, поступают на обезвоживание(фильтрует бактерии и вирусы)в гидрофобный фильтр 9, далее - в накопитель 8, а вода - в отстойник промывной воды 11, где взвешенные вещества отделяются, после чего вода поступает в голову сооружения, а осадок на иловые площадки 12.

6.2. Расчет сооружений

6.2.1. Тангенциальная песколовка

Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане; подвод воды к ним осуществляется по касательной (тангенциально). Подвод воды по касательной и движение ее в сооружении по кругу вызывают вращательное движение потока. При одновременном поступательном и вращательном движении создается винтовое движение. Вращательное движение положительно сказывается на работе песколовок, так как оно способствует отмывке от песка органических веществ и исключает их выпадение в осадок. Благодаря этому осадок из тангенциальных песколовок содержит меньше органических загрязнений, чем в песколовках других типов. Она задерживает около 90 % песка, содержащегося в поступающей сточной воде.

Рис. 5. Тангенциальная песколовка с вихревой водяной воронкой 1 — осадочная часть; 2 — подвижный боковой водослив; 3 — телескопическая труба; 4 — рабочая часть; 5 — заглушка; 6 — шнек; 7 — отверстие для сброса отмытых органических веществ; 8 — электродвигатель с редуктором; 9 — штуцер для отвода песка; 10 и 11 — подающий и отводящий лотки

Расчет тангенциальных песколовок осуществляется по гидравлической нагрузке на поверхность песколовки в плане.

Необходимая площадь песколовок в плане определяется по формуле:

где Q = 30- расчетный расход сточных вод, м 3 /ч;

q₀ - расчетная гидравлическая нагрузка, м 3 /(м 2 ∙ ч).

Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность тангенциальных песколовок в плане рекомендуется принимать в границах 90-130 м 3 /(м 2 ∙ ч) (на маленьких очистных станциях – 60-80 м 3 /(м 2 ∙ ч)).

По СНиП 2.04.03-85 расчет тангенциальных песколовок рекомендуется осуществлять по гидравлической нагрузке 110 м 3 /(м 2 ∙ч)

Диаметр песколовки должен составлять: , м,

где N – количество песколовок (не менее двух). Принимаем 2 песколовки.

Диаметр тангенциальных песколовок не должен превышать 6 м, а рабочая глубина принимается не большей величины радиуса.

6.2.2. Вихревой смеситель

В смесителе следует предусматривать переливной трубопровод, а также трубопровод для опорожнения и выпуска осадка.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителей, м 2 , рассчитывают по формуле:

q - часовой расход воды, м 3 /ч;

V_B – скорость движения воды в верхней части, м/ч.

Принимаем один смеситель площадью 0,3 м 2 , смеситель круглый в плане.

Для круглого в плане смесителя диаметр верхней части

Диаметр трубопровода, подающего воду в смеситель, принимаем по секундному расходу 8,3 л/с и скорости движения воды 1-1,35 м/с. Условный диаметр трубы –100мм, скорость – 1,26м/с.

Высота пирамидальной части смесителя при

_где: _bН _{– ширина (диаметр) нижней части смесителя, равная наружному диаметру подающего трубопровода,} _м_;

_a _{- угол между наклонными стенками днища.}

Объём пирамидальной части смесителя, м, вычисляем по формуле:

_где: _F_{B – площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя,} _{м 2} _;

_F_{н – площадь горизонтального сечения в нижней части смесителя,} _{м 2} _.

_{Полный объем смесителя,} _{м 3} _{, рассчитывают по формуле:}

Очистка цементосодержащих сточно-оборотных производственных вод

Современное оборудование для приготовления и транспортировки цементных растворов нуждается в профессиональном его обслуживании и, в первую очередь, в отмывании его от остатков цемента при прекращении работы [1, 2].

Возрастающие объемы вод, используемых для этих целей, требуют разработки технологий их очистки от взвешенных и растворенных веществ, коррекции рН, утилизации осадков и др. [3, 4]. Воды, образующиеся после мойки бетоносмесительного оборудования, представляют собой сложную двухфазную систему. [5, 6, 7]. Жидкая фаза таких вод является концентрированным раствором силикатов, алюминатов и ферритов кальция, натрия и калия, а также их щелочей [8, 9]. Твердая фаза, состоящая из нерастворенных частичек клинкера, присутствует в этих водах в значительных количествах и гидролизуется в пределах растворимости отдельных ее компонентов. Нерастворимые частички клинкера в воде адсорбируют различные ионы, и их поверхность приобретает определенный ξ (дзета) потенциал, от величины которого зависит агрегационная устойчивость суспензии [10, 11].

В данной работе изучались физико-химические характеристики сточных вод после мойки бетоносмесительного оборудования с целью дальнейшего использования этих характеристик при разработке процессов их очистки.

Исследованиям подвергали исходную суспензию, образующуюся в результате мойки водой бетоносмесительного и бетонотранспортного оборудования на узле мойки одной из крупных строительных организаций Санкт-Петербурга. Массовые показатели (содержание твердой фазы и солесодержание жидкой фазы) определялись гравиметрическим методом. Измерения водородного показателя рН (как воды, так и суспензий) проводили потенциометрическим методом на рН-метре [9, 12]. Кислотно-основные свойства суспензий и растворов оценивали методом титрования с применением стандартной процедуры и оборудования [13]. Определение скорости оседания твердых частиц суспензии проводили в мерном цилиндре с высоты 200 мм [14].

Характеристики исходной сточной воды, представленные в табл. 1, свидетельствуют о том, что исходная сточная вода содержит значительное количество взвешенных частиц и растворенных солей в жидкой фазе, имеет сильно щелочную реакцию и высокую скорость осаждения частиц твердой фазы.

При контакте с углекислым газом воздуха на поверхности надосадочной жидкости исходного продукта образовывалась пленка карбонатов белого цвета со скоростью 1,8 ÷ 2 мг/см2 в сутки. При хранении исходного продукта в закрытой герметичной и полностью заполненной таре образование пленки карбонатов не происходило.

Осадок твердой фазы исходного продукта при длительном хранении в течение 1 месяца в условиях отсутствия перемешивания схватывался и цементировался в монолитный блок на дне сосуда, где он хранился.

Проверка возможности механической фильтрации исходного продукта через зернистый песчаный и картриджный фильтры не дала положительного результата. Даже при минимальных линейных скоростях движения жидкой фазы (менее 0,1 м/ч.) через слой кварцевого песка (фракция 0,3 ÷ 0,8 мм) происходил проскок твердой фазы суспензии в фильтрат.

Следует отметить, что надосадочная жидкость исходного продукта является сильнощелочной и крайне агрессивной, что приводит к медленному растворению кварцевого песка и довольно существенному растворению алюмосиликатного песка (цеолитового и др.). Эти процессы при длительном контакте песка с жидкой фазой исходного продукта в процессе фильтрации могут существенно увеличивать солесодержание насадочной жидкости.
Оценку дисперсного состава частиц твердой фазы суспензий проводили при помощи подсчета количества частиц заданного размера в поле зрения измерительного микроскопа в проходящем свете при различных увеличениях и определения линейных размеров этих частиц (по фотографиям в черно-белом монохромном изображении частиц) [15, 16]. Фотографии получали при помощи цифровой фотокамеры для микроскопа фирмы Webbers с чувствительным элементом 1,3 МПс, максимальным разрешением 1 280 х 1 024 Пс и USB-интерфейсом для вывода изображений на компьютер с целью их дальнейшей обработки. Калибровку микроскопа при всех увеличениях проводили при помощи обьект-микрометра проходящего света ОМП-1. После подсчета количества частиц (для каждой выборки не менее 100 штук) и определения их размеров по фотографиям строили зависимости (распределения) количества частиц по их размерам.

Исходная суспензия была подвергнута процедуре гидроседиментационного фракционирования, заключавшейся в осаждении твердой фазы в дистиллированной воде в цилиндрических сосудах с высоты 120 мм в течение 1, 2.5, 5, 10 и 20 мин. [8, 10].

Более 20 мин. осаждения не проводились ввиду отсутствия в суспензии частиц, которые имели бы время осаждения более 20 мин.

Зависимости распределения частиц по размерам для этих фракций (рис. 1а) очень похожи друг на друга тем, что во всех фракциях наблюдаются частицы различных размеров (от 1 до 35 мкм), хотя основное их количество приходится на интервал 2–3 мкм. Такая ситуация, притом что частиц, осаждающихся за время более 20 мин. практически нет в суспензии, говорит об интенсивной агрегации мелких частиц твердой фазы суспензии в более крупные хлопья, которые довольно быстро осаждаются. Фотографии препаратов (рис. 1б) подтверждают тот факт, что крупные частицы фракций на самом деле представляют собой агрегаты мелких частиц размером 2–5 мкм (для сравнения: время осаждения алюмосиликатных частиц размером 2–3 мкм при рН = 6 – 7 составляет более 3 час.).

Визуальные наблюдения суспензии после интенсивного диспергирования подтверждают вышесказанное. Даже обычное перемешивание исходной суспензии (стеклянной палочкой или магнитной мешалкой) разбивает образующиеся хлопья до однородного гомогенного состояния, после чего вновь происходит интенсивное образование хлопьев и их дальнейшее седиментационное осаждение со скоростью 0,69–0,7 мм/сек. Высокое значение рН = 12,56 свидетельствует также о том, что в исходном продукте присутствуют щелочи типа NaOH и КОН, которые и позволяют достичь этого значения рН, т. к. величина рН насыщенного раствора Са(ОН)2 составляет 12,41 ед рН.

Поскольку исходный продукт является высокощелочной суспензией (рН = 12,56), то была проведена попытка его нейтрализации до значений рН, приемлемых для сброса воды в канализационный коллектор или повторного использования его жидкой фазы в качестве оборотной различными кислотами. В качестве кислот были взяты наиболее доступные и дешевые: соляная, серная и ортофосфорная. Применение серной и фосфорной кислот было продиктовано возможностью перевода в осадок части растворенного в воде кальция в виде нерастворимых гипса и фосфатов. Результаты титрования суспензии и надосадочного раствора этими кислотами представлены на рис. 2, 3 и 4.

Для всех трех случаев обработки исходной суспензии растворами кислот были получены седиментационные кривые (кривые осаждения), которые представляли собой зависимости скорости оседания частиц твердой фазы суспензии от величины рН.

Кривая титрования надосадочной жидкости соляной кислотой представляет собой кривую титрования сильной щелочи сильной одноосновной кислотой, причем образование твердой фазы (хлопьев) в этом случае не происходит (рис. 2). Титрование суспензии в этом случае представлено более сложной кривой, на которой можно выделить четыре области, причем увеличение скорости оседания частиц практически
совпадает с областью полной агрегации частиц суспензии (т. е. области рН получения прозрачной жидкой фазы над фронтом седиментирующего осадка.)

Результаты титрования надосадочной жидкости и суспензии раствором серной кислоты (рис. 3) очень похожи на предыдущие для соляной, однако выпадение гипса, как следовало бы ожидать в данном случае, не происходит. Титрование суспензии представлено более сложной кривой, аналогичной кривой титрования раствором HCl.

На рис. 4 кривая титрования надосадочной жидкости ортофосфорной кислотой представляет собой кривую титрования сильной щелочи сильной двухосновной кислотой только на участке 1, а на участке 2 — уже как одноосновной кислотой. Такая ситуация связана с существованием в области высоких значений рН-иона НРО42-, а в области низких значений рН-иона Н2РО4-, что дает характерный перегиб на кривой, который свидетельствует об образовании соединения Са(Н2РО4)2, имеющего значительно большую растворимость, чем соединение СаНРО4. Это подтверждается визуальными наблюдениями образования осадка до значений рН = 5,5–5,1 и его полного растворения при более низких значениях рН.

Титрование суспензии в этом случае представлено более сложной кривой, на которой можно выделить пять областей.

Для серной и ортофосфорной кислот область полной агрегации соответствует нисходящей части кривой осаждения, то есть низким значениям скорости осаждения частиц твердой фазы суспензии.

Для уменьшения солесодержания жидкой фазы и оптимизации ее рН была также проведена обработка надосадочной жидкости и исходной суспензии раствором соды.

Обе кривые титрования имеют соответствующие перегибы (рис. 5), что свидетельствует о сложных процессах образования карбонатных фаз, происходящих как в жидкой фазе, так и на поверхности твердых частиц суспензии. Обе кривые апроксимационно (при увеличении количества NаНСО3) стремятся к значению рН = 7,98 для 0,5 М раствора NаНСО3.

Следует отметить, что начало образования осадка в жидкой фазе при обработке содой происходит уже при рН = 12,49–12,45 (как и в случае обработки ортофосфорной кислотой), т. е. практически сразу после добавления раствора NаНСО3 к водной фазе суспензии. Область полной агрегации в этом случае, как для серной и ортофосфорной кислот, соответствует нисходящей ветви кривой осаждения, однако довольно узка (0,3–0,4 ед. рН).

Обработку исходной суспензии и надосадочной жидкости газообразным СО2 проводили путем барботажа воздуха в течение определенного времени. Процесс образования твердой фазы в надосадочной жидкости становится визуально заметным только через 20 мин. после начала барботажа воздуха и практически завершается через 8–10 часов обработки. Зависимость скорости осаждения частиц твердой фазы суспензии от времени обработки ее воздухом свидетельствует о непрерывном и значительном снижении скорости седиментации при небольшом уменьшении значения рН (всего на 0,6 ед. рН). Частицы твердой фазы суспензии при этом обладают малой агрегационной способностью, которая характерна для высокодисперсных мелкокристаллических карбонатов.

Проведенные исследования надосадочной жидкости и суспензии позволяют сравнить различные способы их обработки по таким параметрам, как эффективность осаждения твердой фазы суспензии, снижение общего солесодержания надосадочной жидкости, нейтрализация щелочного характера стоков, а также скорость проведения седиментационных процессов осаждения твердой фазы.

Результаты исследований по химической обработке сведены в табл 2. Из таблицы видно, что обработка исходной суспензии соляной кислотой до нейтральной реакции приводит к сильному растворению осадка с одной стороны и, соответственно, к увеличению минерализации (солесодержания) надосадочной жидкости. Скорость оседания оставшейся массы взвешенных частиц уменьшается незначительно.

Обработка исходной суспензии серной кислотой хотя и дает небольшой прирост массы осадка, но значительно увеличивает солесодержание надосадочной жидкости. Оптимальное для образования гипса (СаSO4) значение рН = 5,5÷5,6 лежит все же в кислой области, а скорость седиментации твердой фазы суспензии уменьшается при этом довольно значительно.

Обработка исходной суспензии фосфорной кислотой вызывает небольшое уменьшение массы осадка, но значительно уменьшает солесодержание надосадочной жидкости. Скорость оседания частиц твердой фазы при этом минимальна.

Обработка суспензии раствором гидрокарбоната дает самые лучшие показатели процесса: минимальное солесодержание надосадочной жидкости, небольшое уменьшение массы осадка, хорошую кинетику образования осадка.

Обработка суспензии углекислым газом воздуха при его барботаже через жидкую фазу приводит к небольшому увеличению массы осадка и значительному снижению солесодержания надосадочной жидкости. Вместе с тем, при этом значения скоростей седиментации образовавшихся частиц карбонатов имеют небольшие значения, а рН окончания процесса имеет сильно щелочной характер, и эффект достигается только при достаточно длительной обработке воды (т. е. при значительном расходе воздуха).

Приведенные результаты исследований могут быть использованы при разработке и проектировании конкретных узлов очистки сточных вод с учетом возможностей реальных производственных предприятий по накоплению и выпуску этих вод.

58.2. Заводы железобетонных конструкций

Сточные воды заводов железобетонных конструкций делятся на загрязненные, образующиеся при промывке оборудования и бетонопроводов, в пропарочных камерах (конденсат), постах формования труб и на испытательных стендах, и незагрязненные, образующиеся при охлаждении оборудования и сварочных агрегатов.

Загрязненные сточные воды сбрасываются неравномерно (коэффициент часовой неравномерности 1,5—3). Концентрация механических примесей (песок, цемент и др. ) колеблется в пределах 3—15 г/л.

Незагрязненные стоки сбрасываются равномерно и, как правило, направляются в систему оборотного водоснабжения с охлаждением на градирне.

В стоках пропарочных камер и постов формования труб содержатся нефтепродукты (эмульсол) концентрацией 50—500 мг/л.

В связи с большой неравномерностью сбрасываемой воды и концентрации в ней загрязнений требуется устройство усреднителя. Удельное количество сточных вод на заводах железобетонных конструкций и их характеристика приведены соответственно в табл. 58.4 и 58.5.

Для очистки загрязненных сточных вод у мест их образования целесообразно применять отстойники, встроенные в технологические узлы формования железобетонных конструкций. Время отстаивания 0,5—1 ч; сбор осадка в контейнеры, установленные в осадочной части отстойника.

Общий загрязненный сток подвергают усреднению с гидравлическим или пневматическим взмучиванием воды, равномерной перекачке, отстаиванию в течение 3—4 ч с удалением плавающих нефтепродуктов, фильтрованию через сетчатые контейнеры с загрузкой из дробленой бетонной крошки крупностью 1—3 мм cо скоростью до 5 м/ч. Осадок передают на иловые площадки-отстойники. Подсушенный осадок вывозят на свалку инертных отходов.

Для очистки загрязненных производственных сточных вод, а также отведения дождевых вод с территории предприятий возможно применение соответствующих типовых проектов для сточных вод автохозяйств.

В случае возврата в производство очищенных сточных вод концентрация взвешенных веществ в них не должна превышать 50 мг/л, нефтепродуктов — 10 мг/л.

Сантехнический скотч, так называемый «duct tape» предназначен для: 1. Обматывания труб, укрепления стыков и щелей в трубах, устранения протечек, герметизации корпусов, панелей и…

Шамот — oгнeупopная глина, кaoлин, обожжённые до пoтepи плacтичнocти, удaления xимичeски cвязaннoй воды и довeдённaя до нeкoтоpoй степени спекания. Дaннoe нaимeнoвaние пpимeняeтcя также…

Комплекс работ по реставрации деревянных окон старых типов и конструкций предполагает на выходе результат, при котором сохраняются все особенности самих оконных конструкций и их элементов.

Дизайн интерьера (интерьерный дизайн) — отрасль дизайна, направленная на интерьерпомещений с целью обеспечить удобство и эстетически приятное взаимодействие среды с людьми.

Читайте также: