Разработка и обоснование применения очистных сооружений для очистки цианистых сточных вод гальванического цеха предприятия

Разработка и обоснование применения очистных сооружений для очистки цианистых сточных вод гальванического цеха предприятия

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 2

1.1 . Химическое загрязнение природных вод 3

1.2 . Неорганическое загрязнение 4

1.3 . Органическое загрязнение 5

1.4 . Вывод 7

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА В ЦЕХЕ 8

3. ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ ДАННОГО

ПРОИЗВОДСТВА 10

4. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И

ВОДООТВЕДЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ 12

5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И

СИСТЕМЫ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ.ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ 15

5.1 . Химические методы очистки сточных вод 15

5.2 . Электрохимические методы 18

5.3 . Ионообменный метод 20

5.4 . Другие методы очистки 21

5.5 . Выбор вариантов очистки и системы водоснабжения 22

6. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 23

6.1 . РЕЖИМ РАБОТЫ УЧАСТКА СТОЧНЫХ ВОД 23

6.2 . ФОНДЫ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ 23

6.2.1 . Календарный фонд времени (Фк) 23

6.2.2 . Номинальный фонд времени (Фн) 24

6.2.3 . Эффективный фонд времени (Фэф) 24

6.3 . Производственная мощность (ПМ) участка и ее использование 24

6.4 . Капитальные вложения в ОФ природоохранного объекта 25

6.5 . СОСТАВ ОБСУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА И ФОНД ОПЛАТЫ ТРУДА 27

6.5.1 . Основные рабочие 27

6.5.2 . Вспомогательные рабочие 28

6.5.3 . РСС 28

6.5.4 . Фонд оплаты труда 29

6.6 .ЗАТРАТЫ НА ХИМИКАТЫ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ 31

6.7 . ЗАТРАТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЮ ОБОРУДОВАНИЯ 32

6.8 . ЦЕХОВЫЕ РАСХОДЫ 33

6.9 СЕБЕСТОИМОСТЬ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 33

6.10 . ОЦЕНКА СНИЖЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМА 35

6.11 . РАСЧЕТ ЭКОНОМИИ ПЛАТЕЖЕЙ ЗА СБРОС СТОЧНЫХ ВОД 36

6.12 . ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛОЖЕННОЙ СИСТЕМЫ ПОМ 39

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 41

ВВЕДЕНИЕ

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим

миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное

вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого

вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной

опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья

повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них

строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в

хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь.

Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному

воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных

процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

[pic]

Рисунок A. Загрязнение поверхности океана нефтью

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение

среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них -

газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения.

Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее

развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону

повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов

и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами,

достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких

размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между

гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического

загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к

распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно

приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы,

происходящие в биосфере.

1 . Химическое загрязнение природных вод

Среди загрязнения различных видов окружающей среды, химическое

загрязнение природных вод имеет особое значение. Достаточно сказать, что

без воды человек живет считанные часы. Поэтому рассмотрим подробнее

химическое загрязнение природных вод. Всякий водоем или водный источник

связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия

формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные

природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное

строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека.

Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых,

несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.

Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в

зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют

химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение

представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет

увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической

(минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и

органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки,

поверхностноактивные вещества, пестициды).

2 . Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и

морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для

обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути,

хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате

человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а

затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей

гидросферы представлен на рисунке 2:

[pic]

Рисунок B. Степень токсичности некоторых веществ

Степень токсичности (примечание):

0 - отсутствует;

1 - очень слабая;

2 - слабая;

3 - сильная;

4 - очень сильная.

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной

среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие

широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять

рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и

морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди

основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и

биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности

и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16

млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год.

Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у

берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы

территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную

продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,

содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или

эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой

ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так,

печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную

японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в

заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с

техногенной ртутью.

3 . Органическое загрязнение

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение

для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные

элементы, но и органические остатки.Вынос в океан органического вещества

оценивается в 300 - 380 млн.т./год.Сточные воды, содержащие суспензии

органического происхождения или растворенное органическое вещество,

пагубно влияют на состояние водоемов.Осаждаясь, суспензии заливают дно и

задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных

микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении

данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие

вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды

в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь

воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных

требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней

необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все

загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания

кислорода в воде.Поверхностноактивные вещества - жиры, масла, смазочные

материалы- образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует

газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды

кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из

которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с

промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и

водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о

содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах

предоставлена на рисунке 3.

[pic]

Рисунок C. Органические загрязнители

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным

строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной

эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.

Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или

непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде,

органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода,

загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной

для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что

являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия,

холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если

бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то

содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня,

необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

4 . Вывод

Охрана природы, и водных ресурсов в частности, - задача нашего века,

проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности,

грозящей водной среде, но до сих пор многие из нас считают ее неприятным,

но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем

справится со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека

на водную среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить

положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия.

Ответственная и действенная политика по отношению к водной среде будет

возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном

состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических

факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда,

наносимого Природе Человеком. Именно разработке, расчету и внедрению

современных, надежных и высокоэффективных методов очистки сточных вод

и посвещана данная курсовая работа.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА В ЦЕХЕ

За основу для расчета и внедрения различных природоохранных

мероприятий взят гальванический цех, в котором наносят гальванические

покрытия на металлы с применением цианистых электролитов.В этом цехе

прежде всего наносят следующие гальванические покрытия: медные и цинковые.

Цинковые покрытия широко применяются для защиты изделий из черных

металлов от коррозии в различных климатических зонах и в атмосфере,

загрязненной промышленными газами, для защиты от непосредственного влияния

пресной воды и от коррозионного воздействия керосина, бензина и других

нефтяных продуктов и масел. В среде, насыщенной морскими испарениями,

покрытия цинком не стойки.

Медные покрытия чаще всего применяют для экономии никеля как подслой

при никелировании и хромировании. Вследствие промежуточного покрытия стали

и чугуна медью достигается лучшее сцепление между основным металлом и

металлом покрытия и уменьшается вредное влияние водорода. Медные покрытия

широко применяются также для местной защиты при цементации и в

гальванопластике. Медные покрытия хорошо полируются, что имеет значение

при декоративно-защитных покрытиях. Хорошо оснащенные гальванические цехи

имеются почти на всех машиностроительных и металлообрабатывающих заводах

России.

Каждый технологический процесс гальванического нанесения

металлических покрытий состоит из ряда отдельных операций, которые можно

разделить на 3 группы:

1.Подготовительные работы. Их цель - подготовка металла

(его поверхности) для нанесения покрытия гальваническим

путем. На этой стадии технологического процесса проводится

шлифование, обезжиривание и травление.

2.Основной процесс, цель которого заключается в образова-

нии соответствующего металлического покрытия с помощью

гальванического метода.

3.Отделочные операции.Они применяются для облагораживания

и защиты гальванических покрытий. Наиболее часто для этих

целей применяют пассивирование, окраску, лакирование и по-

лирование.

В обычных условиях для меднения применяется электролит такого

состава (в Г/л):

Медноцианистая комплексная соль 40-50

Цианистый натрий 10-20

При работе с повышенной плотностью тока применяется электролит

такого состава (в Г/л):

Медноцианистая комплексная соль 45-50

Цианистый натрий (свободный) 15-20

Сегнетова соль 40-60

Едкий натр 15-20

Для цинкования же в стационарных и колокольных ваннах широко применяют

электролит следующего состава (в Г/л):

Окись цинка 40-45

Цианистый натрий 80-85

Едкий натр 40-60

Состав электролита для блестящего цинкования (в Г/л):

Окись цинка 40-45

Цианистый натрий 78-85

Едкий натр 70-85

Глицерин 3-5

Сернистый натрий 0,5-5,0

ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ

ДАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Согласно условию в цехе образуются 250 м3 сточных вод, при следующей

концентрации загрязняющих веществ (в мг/л):

1.рН 9,5

2.Взвешенные вещества 100

3.Хлориды 40

4.Сульфаты 80

5.Цианиды 10

6.Медь 40

7.Цинк 7,5

8.Железо 30

Для нужд технологии очистки сточных вод гальвано-технологические

операции чаще всего классифицируют, исходя из реакций и химического состава

электролитов, служащих источником образования сточных вод. Гальванические

операции делятся на 3 группы в соответствии с 3 видами сточных вод:

1.Операции, при которых образуются растворы или промывные воды,

содержащие цианистые соединения: к ним относятся основные процессы

электрохимического выделения металла из их цианистых солей (цинкование,

кадмирование, меднение, серебрение),а также операции промывки после этих

растворов.

2.Операции, при которых растворы или промывные воды содержат

хромистые соединения: к ним относятся процессы хромирования, хромистой

пассивации и операции промывки после этих растворов.

3.Операции, при которых растворы и промывные воды не содержат

упомянутых соединений: к ним относятся некоторые вспомогательные работы

(обезжиривание, травление), основные процессы и отделочные работы.

Исходя из приведенной классификации наши сточные воды, анализируя

их состав, можно отнести к цианистым сточным водам.

Чтобы определить источники загрязнения сточных вод разделим все

сточные воды на концентрированные и разбавленные.Под концентрированными

сточными водами будем понимать отработанные технологические растворы ванн

или промывные воды отдельной технологической операции с высокой

концентрацией загрязнителей.Эти воды образуются периодически, при смене

отработанных технологических растворов на свежие.Под разбавленными сточными

водами будем понимать воды, которые образуются при межоперационной

промывке, проводимой с целью сохранения химического состава и чистоты

электролитических растворов, применяемых в отдельных операциях.

Т.о. существует 2 источника загрязнителей: отработанные электролиты

и промывные воды.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И

ВОДООТВЕДЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ

Можно выделить 2 основных системы водообеспечения промышленных

предприятий : прямоточная и последовательная система. При прямоточной

системе (рис. 4) вся забираемая из водоема вода Qист после участия в

технологическом процессе ( в виде отработавшей - Qсбр) возвращается

в водоем, за исключением того

Qпот

- вода чистая ненагретая

- cточная вода нагретая

- то же, ненагретая и загрязненная

- то же, очищенная

Рис. 4. Прямоточная система водообеспчения

количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве

(Qпот). Количество отводимых в водоем сточных вод составляет :

Qсбр = Qист - Qпот.

Следует отметить, что сточные воды в зависимости от вида загрязнений

и других условий перед сбросов в водоем могут проходить через очистные

сооружения.В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод

уменьшается, поскольку часть воды отводится со шламом (Qшл). По схеме

водообеспечения с последовательным использованием воды (рис. 5), которое

может быть двух - трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод

уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и на очистных

сооружениях:

Qсбр = Qист - ( Qпот1 + Qпот2 + Qпот3 ) .

Qпот1 Qпот2

ПП - 1 ПП - 2

ОС Qшл

Qист

Qсбр

Рис. 5. Последовательная система водообеспечения

Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки

получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей

промышленности 90-95% сточных вод используется в системах оборотного

водоснабжения и лишь 5-10 % - сбрасываются в водоем.

Qпот Qпот

Qпот

ПП ПП

ПП

ОС Qшл

Qоб Qоб

Qоб

ОУ Qун ОС Qшл

ОУ

Qист Qсбр Qист Qсбр

Qист Qсбр

- сточная вода загрязненная

- оборотная вода

ОУ - охладительная установка

Qоб - оборотная вода

Qун - вода, теряемая при испарении и уносе из охладит. установки

Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия

вода является теплоносителем и процессе использования лишь нагревается, то

перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду,

брызгальном бассейне, градирне (рис. 6); если вода служит средой,

поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси и в

процессе производства загрязняется ими, то перед повторным применением вода

проходит очистку на очистных сооружениях (рис. 7); при комплексном

использовании сточной воды перед повторным применением сточные воды

подвергаются очистке и охлаждению (рис. 8).

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации

безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках

(испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных

сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию,

осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения.

Количество подпиточной воды определяется по формуле

Qист = Qпот + Qун + Qшл + Qсбр .

Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться

постоянно и периодически.Общее количество добавляемой воды составляет 5-

10% общего количества воды, циркулирующей в системе.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И

СИСТЕМЫ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ.ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ

1 . Химические методы очистки сточных вод

Страницы: 1, 2, 3