книги из ГПНТБ / Смирнов, Д. Н. Автоматическое регулирование процессов очистки сточных и природных вод

УДК 628.3-52

z ^ / ^ 9# - / 9 3 3 AS-

Смирнов Д. Н. Автоматическое регулирова­ ние процессов очистки сточных и природных вод. М., Стройиздат, 1974. 256 с.

В книге изложены современные способы ав­ томатического контроля и регулирования процес­ сов очистки природных и производственных сточ­ ных вод, осуществляемых механическим (отста­ ивание и фильтрование), химическим (реагентным), ионообменным и биохимическим методами. Приведены сведения о приборах и оборудовании, составляющих систему автоматического регулиро­ вания, и схемы автоматизации процессов очист­ ки сточных и природных вод.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, на­ ладкой и эксплуатацией очистных установок и сооружений и систем их автоматизации.

Табл. 3, ил. 107, список лит.: 70 назв.

Стройиздат, 1974

С 3 2 1 ° - 3 0 ° 195-74 047(01)—74

П Р Е Д И С Л О В И Е

Очистка сточных и природных вод за последнее вре­

СССР «Об усилении охраны природы и улучшении ис­ пользования природных ресурсов», принятом в январе 1973 г. Трудности решения проблем очистки сточных и природных вод обусловлены сложностью физико-хи­ мических и биохимических процессов, лежащих в их ос­ нове, а также весьма большими капитальными затратами на сооружение очистных комплексов и отдельных уста­ новок.

Основная задача заключается в разработке новых и максимальном повышении эффективности существую­ щих методов очистки, снижающих себестоимость обра­

прерывное автоматическое регулирование (управление)

лучшие показатели получают при автоматическом регу­

рование позволяет эксплуатировать очистные сооруже­ ния с проектной нагрузкой, а в некоторых случаях и пре­ вышать ее, получая при этом воду заданного качества.

В настоящей книге описываются только некоторые типичные процессы очистки сточных вод и водоподготовки, в наибольшей степени нуждающиеся в автомати­ ческом регулировании. Основное внимание уделяется химическим (нейтрализация кислот, щелочей, выделение ионов тяжелых металлов, обезвреживание ядовитых ве­ ществ — цианидов, хрома, обеззараживание), биохими­ ческим и ионообменным методам очистки воды.

Г л а в а I

П Р И Б О Р Ы И ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ в о д

1. Общие сведения о станциях химической очистки сточных вод

Состав и концентрация • загрязнений сточных вод многих промышленных объектов (химической промыш­ ленности, машиностроения, черной и цветной металлур­ гии, целлюлозно-бумажной и нефтеперерабатывающей, легкой и других отраслей промышленности) не позво­ ляют подвергать эти воды непосредственно биохимичес-' кой очистке или сбрасывать их в водоемы без предва­ рительной обработки. В таких случаях на предприятиях сооружаются станции химической очистки. На этих станциях преимущественное распространение получил способ обработки сточных вод различными реагентами. Другие методы, как, например, электрохимический и ио­ нообменный, применяются пока еще значительно реже, в основном когда очистке подлежат большие объемы воды.

Задачи реагентной очистки производственных сточных вод весьма разнообразны, однако чаще всего ее приме­ няют для коагуляции коллоидных и взвешенных ве­ ществ, нейтрализации кислот и щелочей, освобождения воды от ионов тяжелых металлов, обезвреживания ядо­ витых веществ (цианидов, хрома и др.). Эти методы применяют и для разрушения органических и поверх­ ностно-активных веществ.

Несмотря на многообразие задач, установки для ре­ агентной очистки сточных вод более или менее однотип­ ны по составу сооружений и видам оборудования, мно­ гие из них в инженерной практике известны под назва-

5

нием станций нейтрализации, хотя функции их обычно более широкие.

Станции химической очистки могут быть непрерывно­ го действия либо циклического. Последние сооружают на предприятиях с небольшим количеством загрязненных

дованные устройствами для выравнивания концентраций загрязнений, смесители, камеры реакции, отстойники или осветлители, фильтры, устройства для обезвоживания осадка или шламовые площадки, а также узел приготов­ ления реагентов и насосные установки. Возможна компо­ новка станций нейтрализации с меньшим числом соору­ жений, а также с дополнительными устройствами: на­ копителями, сооружениями типа песколовок, флотатора­ ми и т. д.

Вводимые в сточную воду реагенты могут находить­ ся в твердом, жидком или газообразном состоянии. На­

для коагуляции и флокуляции; суспензии извести и хлор­ ной извести — для нейтрализации и обезвреживания. Из твердых нейтрализующих реагентов можно назвать феррохромовый шлак, порошкообразный магнезит, из­ весть-пушёнку. В газообразном состоянии применяют аммиак и хлор. Широко используют в качестве нейтра­ лизующих реагентов щелочные или кислотные отходы производства.

Приготовление реагентов является одной из самых

известкового молока складывается из транспортирова­ ния исходного сырья (комовой извести-кипелки) к мес­ ту загрузки, дробления крупных кусков извести в ша­

центрации. Операции с сухим продуктом связаны сзапылением помещений и применением ручного труда. Поэтому основной задачей совершенствования указан­ ных процессов является разработка надежно действую­ щих механизмов, собранных в непрерывную линию обра­ ботки исходного сырья.

6

Объем автоматизации реагентнЫх узлов ограничива­ ется пока контролем и регулированием уровней в раст­ ворных и расходных баках, управлением насосами для перекачки реагентов и автоматической стабилизацией концентраций приготовленных растворов реагентов.

2. Промышленные рН-метры как звенья систем

автоматического регулирования

Величина рН является наиболее универсальным па­

трализации. Во многих случаях для успешной обработки воды достаточно непрерывно поддерживать оптималь­ ное для данного процесса значение рН добавкой реаген­ тов. Системы регулирования многих процессов обработ­ ки воды строятся по принципу стабилизации величины

Из существующих в настоящее время способов изме­ рения величины рН преимущественно используют потенциометрический метод. Он основан на возникновении электрического потенциала на металлическом электроде, погруженном в раствор с ионами того же металла. Ве­ личина потенциала зависит от активной концентрации ионов. Количественно это явление описывается уравне­

7

E0— потенциал электрода при активной концентра­ ции его ионов, равной единице (нормальный потенциал).

Измерение величины рН потециометрическим мето­ дом первоначально производили с помощью эталонного водородного электрода, обладающего свойствами метал­

текающих на границе раздела фаз. Стеклянный электрод представляет собой электрическую цепь (рис. 1), состав­

рода залита раствором кислоты постоянной концентра­ ции. Значение Ех является функцией величины рН рас­ твора, омывающего шарик с внешней стороны. Для электрического контакта с внутренней полостью стеклян-

8

ного электрода применяется контактный электрод (сере­ бряная проволока), обладающий постоянным потенциа­ лом Ек. Электрический контакт с контролируемой жид­ костью достигается с помощью вспомогательного элект­ рода с постоянной э. д. с. £ с р а в п - Уравнение (1) после подстановки в него числовых значений и перехода к де­ сятичным логарифмам и температуре в °С применитель­ но к стеклянному электроду приобретает вид:

вспомогательные электроды выпускают двух типов: за­ полненный ЭВП-08, работающий в интервале темпера­ тур от 0 до 100° С, и проточный С-15.684.0,5, работающий в более узком диапазоне — от 5 до 60° С.

Проточный электрод помещают в сосуд с насыщен­

вытекает через зазоры между прокладками, обеспечивая непрерывное обновление границы раздела сред.

В заполненном электроде объем раствора хлористо­ го калия практически постоянен. Контакт с измеряемой средой достигается с помощью полупроницаемой пробки либо через поверхности резиновых перегородок-мембран, вкладываемых внутрь трубки. Серебряная проволока, погруженная в раствор, помещается в верхней части трубки и соединяется с выводным проводом.

В соответствии с уравнением (2) величина э. д. с , развиваемая электродной системой, составляет при сред-

9