Каталитическая очистка газов

2. Производственные, образующиеся при использовании воды в различных технологических процессах производства (охлаждение печей и машин, окраска тканей и их промывка и пр.). При этом около 90% забранной на производстве нужды воды возвращается обратно с различной степенью загрязнения. Основные загрязняющие вещества в ПВС-механические взвеси (песок, окалина, пыль, флюсы и т.п.),минеральные масла и нефтепродукты, неорганические кислоты и их соли, щелочи, поверхностно активные вещества и неорганические соли тяжелых металлов. Максимальная доля ПСВ приходится на целлюлозно-бумажную промышленность.

 

3. Атмосферные (или дождевые), образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков (дождей, таяния снега и льда). Состав этих вод может быть чрезвычайно разнообразным, поскольку на различных объектах (территориях) хозяйственной деятельности могут находиться самые различные вредные вещества. В составе АВС могут присутствовать твердые частицы (песок, камень, стружки, пыль, сажа, остатки растений и т.п.),нефтепродукты 9масла, бензин, керосин и т.п.), удобрения и д.р. В некоторых водостоках АВС составляют 30% и более всех сточных вод.

 

По физиологическому состоянию  загрязнения сточных вод делятся  на:

 

а) нерастворимые примеси, находящиеся в воде в виде крупных  взвешенных частиц (диаметром более 0,1 мм) и в виде суспензии, эмульсии и пены (от 0,1мм до 0,1мкм);

б) коллоидные частицы диаметром  от 0,1 до 0,001 мкм;

в) растворимые частицы, находящиеся  в воде в виде молекулярно-дисперсных частиц; они уже не образуют отдельной  фазы, и система становится однофазной – истинным раствором.

По своей природе загрязнения  делятся на:

а) минеральные (песок, глинистые  частицы, частицы руды, шлака, растворы минеральных солей, кислот и щелочей, минеральные масла, железо, калий, магний и др. неорганические вещества);

б) органические

1. растительного происхождения (остатки растений, плодоовощей, злаков, бумага, масла растительные). Основным химическим элементом этого рода загрязнений является углерод;

2. животного происхождения (физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных, клеевые вещества и пр.). Эти загрязнения характеризуются довольно значительным содержанием азота, фосфора, серы и водорода;

3. бактериальные и биологические загрязнения. Это различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе болезнетворные – возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии и др. Этот вид загрязнений свойствен в основном бытовым водам и некоторым видам производственных сточных вод (сточные воды боен, кожевенных заводов, шерстомоек, биофабрик и др.)

 

Наиболее характерными и  опасными загрязнениями являются экстрагируемые вещества (преимущественно нефтепродукты), фенолы, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), тяжелые металлы, органические вещества.

 

        Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

1. по составу загрязнителей на:

- загрязнённые по преимуществу минеральными примесями

- загрязнённые по преимуществу органическими примесями

- загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями

2. по концентрации загрязняющих веществ:

- с содержанием примесей 1—500 мг/л

- с содержанием примесей 500—5000 мг/л

- с содержанием примесей 5000—30000 мг/л

- с содержанием примесей более 30000 мг/л

3. по свойствам загрязнителей
4. по кислотности:

- неагрессивные (pH 6,5—8)

- слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5)

- сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6)

5. по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

- содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)

- содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)

- содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений.

 

 

Классификация примесей сточных вод.

   Сложный состав сточных вод не позволяет чётко систематизировать примеси, исходя из источников их образования и последующего использования  очищенных сточных вод и осадков из них.

   Наиболее  удачной, по-видимому, следует считать классификацию примесей, предложенную Л.А. Кульским (таб.1). Эта классификация основана на фазовом состоянии вещества в растворах, что позволяет объединить в группы самые разнообразные по химическим и физическим характеристикам примеси.

  Согласно классификации Л.А. Кульского, все примеси, содержащиеся в воде, делят на   четыре   группы:

        1. взвеси  в виде тонкодисперсных суспензий  и  эмульсий;

        2. коллоиды  и высокомолекулярные соединения;

        3. газы  и органические вещества, растворённые  в воде;

        4. соли, кислоты, основания.

   Для очистки воды от веществ первой группы наиболее эффективны методы, основанные на использовании сил гравитации и адгезии.

    Особенность примесей второй группы состоит в том, что они способны образовывать устойчивые коллоидные системы. Для очистки воды от этих примесей применяют  коагуляционный метод, основанный на введении в очищаемую воду электролитов, изменении состава и концентрации дисперсной фазы, наложении электромагнитных и ультразвуковых воздействий и др.

    Примеси третьей группы наиболее эффективно извлекаются из  воды при аэрировании, окислении, адсорбции. Многие вещества этой группы хорошо удаляются из воды в процессе адсорбционной очистки с применением активных углей.

  Примеси четвёртой  группы, представляющие собой электролиты,  удаляют из воды переводом  ионов в малорастворимые и  слабодиссоциированные соединения, используя для этого химические  реагенты.

     Всё большее  распространение получают мембранные  методы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос.

    Выбор оптимальных технологических схем – достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству очистки воды. Изложенная выше классификация в ряде случаев позволяет выбрать наилучший способ очистки воды заданного состава.

При выборе способа очистки  воды от примесей необходимо учитывать  не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные сточные  воды: при сбросе в водоём – ПДС  (предельно допустимые сбросы) и  ПДК (предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании  очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления  конкретных технологических  процессов.

      Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод в водоём большое значение имеет технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водопользования (2-3). В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах.

Применяемые схемы очистки  должны обеспечивать максимальное использование  очищенных сточных вод в основных технологических процессах и  минимальный их сброс в открытые водоёмы.

       Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоёмы   определяется нормативами качества воды водоёма в расчётном створе и в большей степени зависит от фоновых загрязнений. Для снижения  концентраций вредных примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых  величин необходима достаточно глубокая очистка.

 

Классификация Л.А. Кульского

Практический интерес  представляет фазово-дисперсная классификация  примесей воды, разработанная Л.А. Кульским (табл. 1). Для задач, связанных с  очисткой воды, эта классификация  полезна тем, что, определив фазоводисперсное состояние примесей в воде и установив  ее принадлежность к какой-то группе, можно предварительно выбрать комплекс методов и стадий очистки воды. При этом фазово-дисперсное состояние  примесей должно устанавливаться после  каждой стадии обработки воды и учитываться  при проектировании всей схемы водоподготовки.

 

Методы обработки воды, определенные Л.А. Кульским на основе фазово-дисперсного  анализа примесей воды, описаны ниже (предложения Кульского дополнены  А. Ашировым – V и VI группы). Часть перечисленных  методов применяется в специальных  промышленных системах и не применяется  в коммунальном и энергетическом водоснабжении.

 

Группа I. Воздействие на взвеси (например, седиментация, осветление во взвешенном слое, осадительное центрифугирование, центробежная сепарация в гидроциклонах, флотация, фильтрование на медленных фильтрах и на скорых фильтрах по безнапорной схеме и др.).

Группа II. Воздействие на коллоидные примеси, в том числе высокомолекулярные соединения и вирусы: коагуляция, флокуляция, электрокоагуляция, электроискровой (разрядный) метод, биохимический распад, адсорбция на высокодисперсных материалах, в том числе глинистых минералах, ионитах, окисление (хлорирование, озонирование), воздействие ультрафиолетовым,  излучением, потоками нейтронов и др., ультразвуковая обработка, обработка ионами тяжелых металлов (меди, серебра и др.).

Группа III. Воздействие на растворенные органические вещества и газы: десорбция газов и легколетучих органических соединений путем аэрирования, термической и вакуумной отгонки, адсорбция на активных углях, природных и синтетических ионитах и других высокопористых материалах, экстракция не смешивающимися с водой органическими растворителями, эвапорация (азеотропная отгонка, пароциркуляция), пенная флотация, ректификация, окисление (жидкофазное, радиационное, электрохимическое, биологическое, парофазное, хлором, озоном, диоксидом хлора и др.).

 

 

Таблица 1.2

Классификация вод по фазово-дисперсному  состоянию примесей

Группа	Наименование  примесей		Размер частиц, мкм	Характеристика  примесей
Гетерогенная  система
I	Взвеси	> 10–1		Суспензии и эмульсии, обусловливающие мутность воды; микроорганизмы и планктон
II	Коллоидно-растворенные вещества	10–1–10–2		Коллоиды и  высокомолекулярные соединения, обусловливающие  окисляемость и цветность воды; вирусы
Гомогенная система
III	Молекулярно-растворенные вещества		10–2–10–3	Газы, растворимые  в воде; органические вещества, придающие  воде запах и привкус
IV	Вещества, диссоциированные на ионы (электролиты)		< 10–3	Соли, кислоты, основания, придающие воде жесткость, щелочность и минерализованность

      

 Группа IV. Воздействие на примеси ионогенных неорганических веществ: ионный обмен, электродиализ, реагентная обработка, кристаллизация.

Группа V. Воздействие на воду: дистилляция, вымораживание, экстракция кристаллогидратами или смешивающимися с водой органическими растворителями, магнитная обработка, обратный осмос, напорная фильтрация.

Группа VI. Воздействие на водную систему в целом: закачка в подземные горизонты, в глубины морей, захоронение, сжигание. Эти методы применяются только в том случае, если методы первых пяти групп экономически неприемлемы.

 

 2.3 Расчет  допустимого состава сточных вод

 

Сточные воды могут быть сброшены в водоем с такой предельно  допустимой концентрацией загрязняющих веществ Сст , при котором в контрольном створе останутся ненарушенными все нормативы качества воды Снор. Если контрольный створ водоема находится под воздействием СВ, сбрасываемых только через один выпуск, значения Сст устанавливается не посредственно расчетом:

 

                                                 

                                 Ccn   = p С_ф

 

 

         где р – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в                                             водоеме после спуска сточных вод, принимаемое в соответствии с правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами , мг/л ;