Оглавление.

1. Введение…………………………………………………………………..	2
2. Аналитический обзор…………………………………………………….	3
2.1. Механические способы очистки…………………………………...	3
2.2. Способы очистки методом реагентного осаждения……………….	6
2.3. Метод дистилляции сточных вод……………………………………	8
3. Основные свойства рабочих сред……………………………………….	13
4. Технологическая часть…………………………………………………...	14
5. Расчетная часть…………………………………………………………...	17
5.1. Вспомогательное оборудование…………………………………….	17
5.2. Батарейный гидроциклон……………………………………………	17
5.3. Выпарной аппарат с соосной греющей камерой……………………	18
5.4. Теплообменник-конденсатор………………………………………...	18
6. Заключение………………………………………………………………..	19
7. Список литературы……………………………………………………….	20

1. Введение.

Задачей настоящего проекта, как это следует из задания, является проектирование непрерывно действующей установки для удаления из производственных жидких отходов соли CuSO₄ до конечной концентрации, равной ПДК. Процесс осложнен тем, что в производственных отходах содержатся взвешенные вещества (песок, средний размер частиц - 0,15 мм, требуемая степень осветления 80%).

В курсовом проекте мы кратко рассмотрим способы очистки сточных вод и, применительно к заданию, выберем те из них, которые, по нашему мнению, вполне достаточны для выполнения проектного задания. Это будет сделано в аналитическом обзоре.

В следующих разделах курсового проекта будут даны описание технологической схемы очистки сточных вод и расчет одного из основных аппаратов.

2. Аналитический обзор.

Сточные виды примышленных, предприятий очищают механическими, физико-химическими и биологическими методами. Выбор схемы очистки определяется рядом факторов, включающих показатели очищаемого стока, возможность утилизации при­месей и повторного использования воды для производственных нужд, состояние водо­ема, качество воды в нем и т.д.

2.1. Механические способы очистки.

Вследствие сильной загрязненности сточных вод промышленных предприятий их очистка от примесей производится в несколько этапов. Во всех случаях очистки стоков первой стадией является механическая очистка, предназначенная для удаления наиболее крупных механических примесей, взвесей и дисперсно-коллоидных частиц [1]. Выделение механической очистки в отдельную стадию обусловлено предохранением аппаратов от чрезмерного загрязнения на последующих стадиях очистки сточных вод.

Последующая очистка от химических веществ осуществляется различными методами: физико-химическими (флотация, абсорбция, ионообмен; дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация и др.), химическими (реагентная очистка), электрохимическими (электрохимическое окисление и восстановление, электродиализ, электрокоагуляция, электрофлотация и т.п.), биологическими[1].

В качестве наиболее употребительных методов механической очистки следует указать: для суспензированных и эмульгированных примесей — отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование (для грубодисперсных частиц), коагуляция, флокуляция [1]. Высокий эффект очистки сточных вод достигается различными способами интенсификации гравитационного отстаивания — осветлением во взвешенном слое (отстойники-осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью гидроциклонов.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданные эффективность и надежность работы любого очистного устройства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентраций примесей и расходов сточной воды. Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооружений в указанных случаях необходимо усреднение концентрации примесей или расхода сточной воды, а в некоторых случаях и по обоим показателям одновременно. С этой целью на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет которых определяются характеристиками залповых сбросов. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку, позволяет более экономично и надежно проводить процесс.

Усреднение проводят в контактных и проточных усреднителях. Контактные усреднители используют при небольших расходах сточной воды в периодических процессах и для обеспечения высоких степеней выравнивания концентраций [1].

Работа многочисленных, аппаратов, предназначенных, для выделения из сточных вод твердых и жидких примесей, основана на гидродинамических закономерностях процесса отстаивания. К таким аппаратам относятся песколовки, первичные и вторичные отстойники, гидроциклоны.

Основным параметром, на основании которого рассчитывают размеры отстойной аппаратуры, является скорость осаждения взвешенных твердых или жидких частиц. Скорость осаждения зависит от многих факторов: размера частиц, их формы, плотности, плотности и вязкости сточной воды, скорости движения воды и , от условий сопротивления среды и других [1].

Песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) крупностью свыше 0,2 - 0,25 мм при пропускной способности станции очистки сточных вод более 100 м³/сутки [1]. В условиях нашего задания при производительности установки 12 м³/ч не песколовка применима, поскольку средний размер частиц песка составляет 0,15 мм, что является недостаточным для осветления сточной воды на 80%

По этой же причине также не подходят и все типы отстойников, где максимальная степень эффективности не превышает 70% (у отстойников-осветлителей со взвешенным слоем осадка)[1].

Наибольший интерес для выполнения задания проекта представляют гидроциклоны. Принцип действия гидроциклонов основан сепарации частиц твердой фазы во вращающемся потоке жидкости. Величина скорости сепарирования частицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения .эквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз.

К основным преимуществам гидроциклонов следует отнести:

I) высокую удельную производительность по обрабатываемой суспензии;

2) сравнительно низкие расходы на строительство и эксплуатацию установок;

3) отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования центробежной силы: центробежное поле создается за счет тангенциального ввода сточной воды;

4) возможность создания компактных автоматизированных установок.

Интенсификацию процессов осаждения взвешенных частиц из сточных вод осуществляют воздействием на них центробежных и центростремительных сил в низконапорных (открытых) и напорных гидроциклонах. Вращательное движение жидкости в гидроциклоне, приводящее к сепарации частиц, обеспечивается тангенциальным подводом воды к цилиндрическому корпусу. Вращение потока способствует агломерации частиц и увеличению их гидравлической крупности [1].

Открытые гидроциклоны применяют для выделения из сточных вод тяжелых примесей, характеризуемых, гидравлический крупностью более 0,2 мм/с и скоагулированных взвешенных веществ. Часто их используют в качестве первой ступени в комплексе с другими аппаратами для механической очистки сточных вод. Значительным преимуществом открытых гидроциклонов является большая удельная производительность (2...20 м³/(м²·ч)) при небольших потерях напора (не более 0,5 м). В нашем случае при среднем диаметре частиц песка 0,15 мм гидравлическая крупность частиц в разы превысит это значение.

Поэтому на стадии механической очистки выберем открытый гидроциклон.

2.2. Способы очистки методом реагентного осаждения.

В качестве методов очистки от неорганических соединений используют такие как дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, электрические методы [1]. Наиболее употребительными методами при начальной высокой концентрации неорганических веществ являются дистилляция и реагентное осаждение.

При рассмотрении методов реагентного осаждения солей тяжелых металлов важно, чтобы осадки были плохо растворимы в реакционной среде, имели бы относительно высокую плотность и кристаллизационную способность. Рассмотрим две реакции реагентного осаждения.

1. Осаждение гидроокиси меди Cu(OH)₂.

CuSo₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

В процессе нейтрализации кислого раствора соли CuSo₄ (рН = 5) кристаллическая гидроокись меди (ПР = 2·10^-19) осаждается раствором щелочи в присутствии (NH₄)₂SO₄. Такая ее форма начинает отщеплять воду при температуре 150 ⁰С. Константа электролитической диссоциации СuОН- иона характеризуется значением К = 3·10-7 [2].

2. Осаждение гексацианоферрата(II) меди(II).

2CuSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] = Cu₂[Fe(CN)₆] ↓ + 2K₂SO₄

Из нейтральных или слабокислых растворов выпадает красно-бурый осадок гексацианоферрата(II) меди(II). Эта реакция применяется в аналитической химии как реактив для обнаружения некоторых катионов: Fe²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ [3].

Сравнивая эти две реакции реагентного осаждения можно заключить: и в первом и во втором случаях в растворах остаются безвредные сульфаты натрия и калия. Это рассматриваемые методы объединяет. При выборе следует учесть, с нашей точки зрения, то как будут в дальнейшем храниться и перерабатываться осажденные шламы, безопасность и стоимость хранения и переработки Cu(OH)₂ или Cu₂[Fe(CN)₆]. По-видимому, предпочтение следует отдать гидроокиси меди, так как, во-первых, цианистые соединения более токсичны, во-вторых, химический состав перерабатываемых жидких стоков меньше изменяется.

Каким бы полным не было выпадение ионов Cu²⁺ в осадок, требуется этот осадок еще выделить из раствора одним из методов осветления раствора. Это приведет к усложнению технологической цепи за счет добавления дополнительной стадии механической очистки. Но если реагентное осаждение совместить с осветлением раствора на первой стадии – это должно привнести положительный эффект в достижении поставленной задачи. В целом же методом реагентного осаждения и совмещенного с ним или включенным последовательно за ним методом осветления нельзя добиться степени очистки исходного раствора до ПДК по ионам меди на выходе. Подходящим методом является дистилляция при выпаривании предварительно обработанного механическими и осадительными методами раствора.