
- •Глава 1 вода основа жизни на земле
- •1.1.Вода, ее происхождение и количество на земном шаре.
- •Мировые запасы воды
- •Периоды возобновления запасов воды на земле
- •1.2.Круговорот воды на земном шаре.
- •Характеристики круговорота воды для материков земного шара
- •1.3.Физические и химические свойства воды.
- •Глава 2 состав и показатели качества природных и сточных вод
- •2.1.Дисперсные водные системы и их классификация.
- •2.2.Свойства коллоидных растворов, их устойчивость и разрушение.
- •2.3.Состав природных вод.
- •2.4.Показатели качества природных вод.
- •Степень жесткости природных вод
- •2.5.Оценка качества поверхностных вод
- •Общие требования к составу и свойствам воды
- •Критерии оценки загрязненности поверхностных вод
- •Эколого-санитарная классификация качества поверхностных вод
- •Классификация загрязненности воды водных объектов
- •Ориентировочная шкала оценки загрязнения водных систем
- •2.6.Контроль загрязнения поверхностных вод
- •Расположение и категория пунктов наблюдения на водных объектах
- •Состав программ наблюдений за качеством поверхностных вод
- •2.7.Характеристика сточных вод.
- •Состав сточных вод машиностроительного завода
- •Состав сточных вод цехов приборостроительного завода
- •Состав сточных вод металлопокрытий автомобильных заводов
- •Классификация примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию и процессы, используемые для их удаления. (по л.А.Кульскому)
- •2.8.Показатели качества сточных вод
- •2.9.Оценка качества сточных вод.
- •Характеристика агрессивности производственных сточных вод
- •Глава 3 Современное производство и загрязнение гидросферы
- •3.1.Понятие о системах водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий.
- •Укрупненные нормы водоотведения
- •3.2.Система канализации промышленных предприятий.
- •Методы обезвреживания производственных сточных вод (по с. В. Яковлеву)
- •3.3.Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию.
- •3.4.Определение необходимой степени очистки производственных сточных вод
- •3.4.1.Расчет необходимой степени очистки сточных вод по концентрации взвешенных веществ.
- •3.4.2.Расчет допустимого состава сточных вод по концентрации растворенных вредных веществ.
- •3.4.3.Расчет необходимой степени очистки по изменению активной реакции воды.
- •Глава 4 Механические методы очистки сточных вод
- •4.1.Основная схема механической очистки производственных сточных вод.
- •4.2.Решетки для процеживания.
- •Решетка из металлических стержней; 2 - механизм для снятия задержанных решеткой
- •4.3.Песколовки
- •4.4.Усреднители.
- •4.5.Устройства для выделения из сточных вод нерастворимых примесей под действием гравитационных сил.
- •4.5.1.Теоретические основы процессов осаждения твердых частиц в вязкой среде.
- •4.5.2.Первичные отстойники.
- •4.5.3.Прочие устройства для механической очистки воды.
- •4.6. Устройства для выделения из сточных вод нерастворимых примесей под действием центробежных сил
- •4.6.1.Открытые и напорные гидроциклоны.
- •Числовые значения коэффициентов и констант m в формуле
- •Сточная вода
- •4.6.2.Центрифуги.
- •4.7.Фильтрование.
- •4.7.1.Фильтрование через фильтрующие перегородки.
- •4.7.2. Сетчатые барабанные фильтры.
- •4.7.3. Фильтры с зернистой загрузкой.
- •Основные размеры, мм, напорных вертикальных фильтров
- •4.7.4.Магнитные фильтры.
- •4.7.5.. Фильтрование эмульгированных веществ
- •Глава 5 Химические методы очистки сточных вод
- •5.1.Нейтрализация
- •Условия применения способов нейтрализации кислых сточных вод
- •5.1.1.Нейтрализация смешением.
- •5.1.2.Реагентная нейтрализация.
- •Расход реагентов, кг/кг, для нейтрализации 100%-ных кислот и щелочей
- •5.1.3.Нейтрализация кислых сточных вод путем их фильтрования через нейтрализующие материалы.
- •5.1.4.Нейтрализация щелочных сточных вод кислыми газами.
- •5.2.Окислительный метод очистки сточных вод.
- •5.2.1.Окисление реагентами, содержащими активный хлор.
- •Состав цианосодержащих сточных вод гальванических цехов автозаводов России. (по д.Н.Смирнову и в.Е.Генкину).
- •5.2.2.Окисление пероксидом водорода.
- •5.2.3.Окисление кислородом воздуха.
- •5.2.4.Озонирование.
- •Технические характеристики отечественных озонаторов трубчатого типа
- •5.2.5.Окисление перманганатом калия.
- •5.2.6.Радиационное окисление.
- •5.3.Очистка восстановлением.
- •5.4.Реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.
- •Значения констант произведения растворимости при комнатной температуре
- •Расход реагентов, кг/кг, требуемых для удаления металлов
- •Величины рН осаждения гидроксидов металлов
- •Растворимость сульфидов некоторых металлов в зависимости от рН раствора при комнатной температуре.
- •Глава 6 Физико-химические методы очистки сточных вод
- •6.1.Коагуляция и флокуляция.
- •6.1.1.Основные характеристики дисперсных систем.
- •Основные типы дисперсных систем
- •6.1.2.Теоретические основы коагуляции коллоидных примесей, содержащихся в сточных водах.
- •6.1.2.1.Понятие о строении двойного электрического слоя.
- •6.1.2.2.Устойчивость дисперсных систем
- •6.1.3. Понятие о гетерокоагуляции и применяемых коагулянтах .
- •Оптимальные величины рН при коагуляционной очистке
- •6.1.4. Флокуляция.
- •6.1.5. Технология коагуляционной и флокуляционной очистки сточных вод и используемое оборудование.
- •Зависимость скорости потока сточной воды в осветлителе от концентрации взвешенных веществ.
- •6.2. Сорбция.
- •Конструктивные и технологические показатели сорбционных фильтров с активированным углем.
- •6.3.Флотация.
- •6.3.1.Флотация с выделением воздуха из раствора.
- •6.3.2.Напорная флотация.
- •6.3.3.Флотация с механическим диспергированием воздуха.
- •6.3.4.Флотация с подачей воздуха через пористые материалы.
- •Скорость подъема пузырьков в воде при 20 оС
- •6.3.5.Очистка методом пенного фракционирования (пенной сепарацией)
- •6.3.6.Понятие о химической, биологической и ионной флотации.
- •6.4. Экстракция.
- •Значения коэффициента распределения kp некоторых загрязняющих веществ между экстрагентами и водой при комнатной температуре.
- •Основные экстрагенты, предназначенные для выделения из сточных вод тяжелых цветных металлов и железа.
- •6.5.Ионный обмен.
- •Характеристика основных марок отечественных катионитов, выпускаемых для нужд водоподготовки (по а.И.Родионову с соавт.).
- •Характеристика основных марок отечественных анионитов, выпускаемых для нужд водоподготовки (по а.И.Родионову с соавт.)
- •6.5.1. Понятие об ионообменном равновесии.
- •6.5.2.Понятие о регенерации ионитов.
- •6.5.3. Технологические схемы ионообменной очистки сточных вод и установки для их реализации.
- •VIII - обезвоженный осадок на полигон.
- •6.6.Электрохимическая очистка сточных вод.
- •6.6.1. Классификация методов электрохимической очистки сточных вод.
- •6.6.2. Теоретические основы электрохимических процессов.
- •6.6.2.1.Электродные потенциалы.
- •6.6.2.2.Понятие об окислительно-восстановительном равновесии
- •6.6.2.3. Массоперенос вещества и скорость электрохимической реакции.
- •6.6.2.4. Поляризационные явления в электрохимических реакциях.
- •6.6.2.5.Кинетические закономерности основных электродных процессов, протекающих при очистке сточных вод.
- •6.6.2.6.Понятие о редокси -процессах (электрохимическом восстановлении и окислении).
- •6.6.3. Применение электрохимических методов при очистке сточных вод.
- •6.6.3.1. Анодное окисление и катодное восстановление.
- •6.6.3.2. Электрокоагуляция.
- •6.6.3.3.Электрофлотация.
- •6.6.3.4.Электродиализ.
- •Основные свойства ионитовых мембран.
- •6.6.3.5.Гальванокоагуляционная очистка сточных вод.
- •Результаты опытно-промышленных испытаний по гальванокоагуляционной очистке сточных вод
- •6.7. Применение методов обратного осмоса и ультрафильтрации для очистки сточных вод.
- •6.7.1.Понятие о мембранных процессах.
- •6.7.2.Классификация полупроницаемых мембран.
- •6.7.3.Использования установки обратного осмоса для очистки хромсодержащих сточных вод.
- •6.8.Термическая обработка сточных вод.
- •6.8.1.Очистка сточных вод с выделением растворенных веществ (концентрирование сточных вод).
- •6.8.2.Выделение растворенных веществ из концентрированных растворов.
- •6.8.3.Термоокислительные методы обезвреживания сточных вод.
- •Глава 7 Биологическая очистка сточных вод
- •7.1.Общие положения.
- •7.2.Влияние различных технологических факторов на эффективность процессов биологической очистки
- •7.3.Естественные и искусственные методы биологической очистки.
- •7.3.1.Сооружения почвенной очистки и биологические пруды.
- •Продолжительность очистки сточных вод в биологических прудах
- •7.3.2.Биофильтры.
- •7.3.3.Аэротенки.
- •7.3.4.Окситенки.
- •7.4.Использование биологических методов очистки сточных вод от тяжелых металлов.
- •7.5.Понятие о глубокой очистке (доочистке) производственных сточных вод
- •Глава 8 Обработка осадков производственных сточных вод
- •8.1.Состав и свойства осадков.
- •Химический состав минеральной части осадков
- •Удельное сопротивление осадков сточных вод
- •Зависимость удельного сопротивления сырых осадков первичных источников от характерных особенностей сточных вод
- •8.2.Основные процессы, применяемые для обработки осадков производственных сточных вод
- •8.3.Уплотнение осадков.
- •8.3.1.Гравитационное уплотнение осадков.
- •8.3.2.Флотационное уплотнение осадков.
- •8.3.3.Центробежное уплотнение осадков.
- •Техническая характеристика серийных центрифуг
- •Оптимальный режим работы центрифуги огш 502 к-4
- •Значения критериев гидродинамического подобия при разделении активного ила
- •8.4. Анаэробное (метановое) сбраживание осадков
- •8.4.1. Понятие об анаэробном сбраживании.
- •8.4.2. Технологические схемы анаэробного сбраживания осадков.
- •1 Ступени, 6 - метатенк п ступени, 7 - выгрузка сброженного осадка.
- •Требуемые объемы и число метатенков для станций аэрации различной производительности
- •8.4.3.Основы расчета метатенков.
- •8.5.Аэробная стабилизация осадков.
- •8.6.Кондиционирование осадков.
- •8.6.1.Реагентная обработка .
- •8.6.3. Жидкофазное окисление (метод Циммермана).
- •8.6.4. Замораживание и оттаивание.
- •8.7. Обезвоживание осадков.
- •8.7.1. Сушка осадков на иловых площадках.
- •8.7.2. Фильтрование.
- •Технические характеристики отечественных барабанных вакуум-фильтров
- •Показатели работы барабанных вакуум-фильтров
- •Показатели работы фильтр-прессов
- •8.7.3. Центрифугирование и сепарирование.
- •Технологические параметры работы осадительной центрифуги
- •8.8. Термическая сушка осадков.
- •8.8.1. Основные понятия.
- •8.8.2. Оборудование для сушки осадков.
- •8.9. Термические методы обезвреживания осадков.
- •8.9.1. Основные положения.
- •8.9.2. Основное оборудование для термического обезвреживания осадков.
- •Сравнительная характеристика показателей работы печей при термическом обезвреживании осадков (по с.В.Яковлеву).
- •Глава 9 Очистка сточных вод от радиоактивных загрязнений
- •Пдк и содержание отдельных компонентов в шахтных водах
- •Пдк и содержание компонентов жидкой фазы отвальной рудной пульпы, г/л.
- •Нормированные количества жидких радиоактивных отходов.
- •Ориентировочная характеристика отходов аэс.
- •Классификация жидких радиоактивных отходов.
- •Количество твердых отходов низкой и средней активности, образующихся в год при эксплуатации аэс мощностью 100 мВт.
- •Реакции образования радионуклидов - продуктов коррозии.
- •Количества радиоактивных отходов, образующихся на аэс
Технические характеристики отечественных барабанных вакуум-фильтров
|
Марки фильтрата |
||||
Показатель |
БОУ-5-1,75 |
БОУ-10-2,6 |
БОУ-20-2,6 |
БОУ-40-3-4 |
БОУ-40-3-7 БОУ-40-3-8 |
Площадь поверхности фильтрования, м2 |
5 |
10 |
20 |
40 |
40 |
Диаметр барабана, мм |
1762 |
2612 |
2612 |
2612 |
3000 |
Длина барабана, мм |
960 |
1350 |
2702 |
4400 |
4400 |
Частота вращения барабана, мин-1 |
0,13-2 |
0,13-2 |
0,13-2 |
0,44-1,18 |
0,15-1,5 |
Объем жидкости в резервуаре, л |
1300 |
2700 |
4200 |
3000 |
3000 |
Мощность электродвигателя привода барабана, кВт |
1,1 |
2,2 |
3 |
3,3-4,1 |
4 |
Таблица 8.44
Показатели работы барабанных вакуум-фильтров
Осадок сточных вод |
Доза хим. реагентов, % мас- |
Удельная производитель- |
Влажность осадка, % |
|
|
сы сухого вещества |
ность, кг/(м2ч) |
исходного |
обезвоженного |
Станций нейтрализации металлообрабатывающих предприятий |
- |
3,5-5,5 |
84-92 |
66-87 |
Предприятий обработки цветных металллов |
СаО - 2% |
23 |
98 |
42 |
Цехов гальванических покрытий машиностроительных заводов |
ПАА - 0,1-0,33 |
20 |
95 |
81-85 |
Химических заводов |
- |
20-30 |
95 |
68-70 |
Нефтеперерабатывающих заводов |
FeCl3 или FeSO4 - 2 - 6; СаО - 2 - 5 |
16-30 |
96,4 |
85-87 |
Для обработки осадков сточных вод металлургических предприятий, а также предприятий угольной промышленности используют дисковые вакуум-фильтры, которые состоят из нескольких вертикальных дисков, насаженных по центру на полый горизонтальный вращающийся вал на некотором расстоянии один от другого. Каждый диск имеет с обеих сторон рифленую поверхность и с обеих сторон покрыт фильтровальной тканью. Под дисками находится резервуар с разделяемой суспензией, в которую погружены диски. Фильтрат отводят через полый вал. Обычно общая поверхность фильтрования составляет 9-100 м2 , а количество дисков изменяется от 2 до 12. Дисковые вакуум-фильтры занимают меньшую площадь, чем барабанные.
Для обезвоживания быстрорасслаивающихся осадков, преимущественно минерального происхождения используют ленточные вакуум-фильтры, схема которого представлена на рис.8.15.
Рис.8.15 Ленточный вакуум-фильтр.
1 - опорная резиновая лента, 2 - приводной барабан, 3 - натяжной барабан, 4 - фильтровальная ткань, 5 - натяжные ролики, 6 - лоток для подачи суспензии, 7 - форсунки для подачи промывной жидкости, 8 - вакуум-камеры для фильтрата, 9 - коллектор для фильтрата, 10 - вакуум-камеры для промывной жидкости, 11 - коллектор для промывной жидкости, 12 - направляющий ролик,
13 - бункер для осадка.
Фильтр работает следующим образом. Опорная резиновая лента 1 с прорезями и бортами перемещаются по замкнутому пути при помощи приводного 2 и натяжного 3 барабанов. Фильтровальная ткань в виде бесконечной ленты 4 прижимается к опорной резиновой ленте при натяжении роликами 5. Суспензия (обезвоживаемый осадок) поступает на фильтровальную ткань из лотка 6. В конструкции фильтра предусмотрена возможность промывки образовавшегося осадка, для чего используют форсунки 7, из которых подается промывная жидкость. Фильтрат под вакуумом отсасывается в камеры 8 и через коллектор 9 отводится в сборник. Промывная жидкость также под вакуумом отсасывается в камеры 10 и через коллектор 11 поступает в другой сборник. На приводном барабане фильтровальная ткань отходит от резиновой ленты и огибает ролик 12, при этом осадок отделяется от ткани и падает в бункер 13.
Отечественные ленточные фильтры, используемые для обработки осадков сточных вод имеют площадь поверхности фильтрования 1,6-10 м2.
Для обезвоживания различных осадков могут быть также использованы листовые фильтры. Рассмотрим в качестве примера конструкцию фильтра типа ЛВАв (листовой вертикальный автоматизированный с вибровыгрузкой осадка). Его конструкция приведена на рис.8.16.
Фильтр состоит из цилиндрического герметичного корпуса с поворотной заслонкой. Внутри корпуса расположены фильтровальные элементы (фильтровальные листы), представляющие собой плоские стальные коробки, обтянутые фильтровальной тканью с перфорированными боковыми поверхностями. Каждый лист снабжен трубкой для отвода фильтрата в коллектор.
Осадок подается на фильтр центробежным насосом. Подача осадка на фильтр прекращается после образования на фильтрующей поверхности определенного слоя. После этого в фильтр подается сжатый воздух или пар. Одновременно из фильтра удаляется избыток неотфильтрованного осадка. Обезвоженный осадок снимается с фильтровальной ткани после отдувки воздухом или паром.
Рис.8.16 Листовой фильтр.
1 - фильтровальные элементы, 2 - сборный коллектор, 3 - виброударное устройство, 4,6 - штуцера для подачи воздуха на просушку, 5 - штуцер для выпуска воздуха, 7 - паровая рубашка, 8 - штуцер для подачи и слива осадка, 9 - разгрузочное отверстие с поворотной заслонкой.
Листовые фильтры обладают высокой производительностью, достаточно компактны и позволяют автоматизировать процесс фильтрования.
Для обезвоживания осадков производственных сточных вод достаточно часто применяют фильтр-прессы. Различают рамные с горизонтальными камерами, автоматизированные (типа ФПАКМ ), ленточные, барабанные и шнековые фильтр-прессы.
В качестве примера рассмотрим использование для обезвоживания осадков производственных сточных вод фильтр-пресса типа ФПАКМ (рис.8.17) (ФПАКМ - фильтр-пресс автоматический камерный модернизированный). Фильтры этого типа достаточно широко используются в практике очистки сточных вод. Площадь поверхности фильтрования этих фильтров варьируется в пределах от 2,5 до 50 м2.
Он состоит из горизонтально расположенных одна над другой фильтровальных плит 1 и фильтровальной ткани 3, протянутой между ними с помощью направляющих роликов 2. Поддерживающие плиты 4 связаны между собой четырьмя вертикальными стержнями, воспринимающими нагрузку от давления внутри фильтровальных плит. Фильтровальная ткань поддерживается в натянутом состоянии гидравлическими устройствами.
Рис.8.17 Схема действия фильтр-пресса ФПАКМ с горизонтальными камерами.
Рис.8.18 Фильтр-пресс ФПАКМ.
1 - верхняя часть плиты, 2 - перфорированный лист, 3 - камера для приема фильтрата,
4 - нижняя часть плиты в виде рамы, 5 - камера для осадка, 6 - эластичная водонепроницаемая диафрагма, 7 - фильтровальная ткань, 8,10,13 - каналы, 9 - коллектор для подачи осадка,
11 - коллектор для отвода фильтрата и воздуха, 12 - полость для воды.
Как следует из рис.8.18 каждая фильтровальная плита состоит из верхней и нижней части. Верхняя часть плиты покрыта перфорированным листом, под которым находится камера для приема фильтрата. Фильтровальная ткань размещается на перфорированном листе. Нижняя часть, выполненная в виде рамы, образует при сжатии плит камеру для суспензии и осадка. Между верхней и нижней частями фильтровальных плит расположены эластичные водонепроницаемые диафрагмы.
Фильтр работает следуюшим образом. В камеру 5 по коллектору 9 подаются осадок и воздух (положение А). По каналам 13 фильтрат и воздух отводятся в коллектор 11. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением (положениме Б). После отжатия осадка плиты раздвигаются (положение В), передвигается фильтровальная ткань и кек снимается с нее ножами.
В ряде случаев в осадок перед подачей на фильтр-пресс вводят химические реагенты - хлорное железо, известь, полиакриламид и др.
Показатели работы фильтр-прессов при обработке различных осадков сточных вод представлены в таблице 8.10.
Таблица 8.45