Очистка сточных вод - 2001 / очистка сточных вод

Решение по очистке сточных вод:

В кумольном метод получение фенола образуется сточные воды (см. схема 1). В данном процессе обусловлено в основном необходимостью нейтрализации серной кислоты , остающейся в реакционной смеси после разложение ГПК.

Кроме того , некоторое количество воды добавляется в систему ректификации из технологических соображений для образования азеотропных смесей и у лущения расслаивания в отстойниках органических ( содержащих ацетофенон и α-метил стирол ) фракций , а также для их отмывки от примесей фенола раствором щелочи.

Из системы вода выводится частично при отстаивании реакционной смеси и отдельных фракций , полученных при ректификации, частично – в виде кубового остатка колонны товарного ацетона . основное количество выделенной воды возвращается в процесс и ,таким образом , находится в цикле, и лишь незначительная часть выводится в виде сточной воды.

Она содержит до 30г/л фенола , 2 г/л органических веществ ( ацетон, α-метил стирол) и имеет р^н ~ 7. После обработки воды серной кислотой и отстаивания выделившегося фенола водный слой подвергает обесфеноливанию. выделение фенола проводит экстракцией ди изопропиловым эфиром или углеводородной фракцией , являющейся побочным продуктом данного процесса. При этом концентрация фенола снижается до 0,5-1,5 г/л . после разбавления другими производственными стоками. Эта вода подается на биохимическую очистку . при нормальной работе цеха получения фенола кумольным способом удельный расход фенольных стоков обычно составляет 0,05-0,1 м³ на 1 тонну фенола.

Твердых и газообразных отходов нет.

Расчетная часть

Укрупненная оценка ущерба от загрязнения водоемов: ( метод. 3926)

= К У_ВОД σ_К μ

где, У_ВОД – удельный ущерб от сброса в водоем одной условной тонны загрязняющего вещества , 4 руб/ усл.т

σ_к – безразмерный показатель , учитывающий относительную опасность загрязнения различных водохозяйственных участков.

• приведенная масса годового сброса загрязнителей, усл.т/год

К – коэффициент инфляции , принимаем к = 1000.

.для участки нахождения завода равным 1,5

Имеем сточная вода содержащая:

1) фенол ………………. 30г/л

2) ацетон ………………. 1,5 г/л

3) α-метил стирол …………. 0,5 г/л

удельный расход фенольных стоков , q = 0,075 м³/тон. Фенола

предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ПДК_вода , мг/л

фенол = 0,001 , ацетон = 0,2 , α-метил стирол = 0,001

величена ущерба:

показатель относительной опасности сборка i^-го загрязнителя в водоемы ,

а_i ( усл.тон/тон )

a_i =

μ = , где м_i – масса годового сброса загрязнители i^-го вида , г/год

	.ai , усл.т/т	Мi , тон/год
Фенол Ацетон .α-метил стирол	1000 5 1000	0,00225 1,125.10-4 3,75.10-5

М₍₁₎ = 0,03 т/м³ . 0,075 м³/г = 0,00225 т/г

М₍₂₎ = 1,5.10^-3 т/м³ . 0,075 м³/г = 1,125. 10^-4 т/г

М₍₃₎ = 0,5.10^-3 .0,075 = 3,075 .10^-5 т/г

.μ = 2,25.10^-3 .1000 + 1,125.10^-4 .5 + 3,75 .10^-5 .1000 = 2,28806 т/сут

оценка ущерб от загрязнения водоемов, принимая ,что завод

работает 340 суток:

У_ВОД = К У_ВОД σ_К μ

У_ВОД = 1000.4.1,5 .2,8806.340 = 5876420,4 руб/г

Значит величена ущерба от загрязнения водоемы фенольных сточных вод У_ВОД = 5876420,4 руб/г

Необходимо предотвратить причины загрязнения путем снижение концентрации фенольных стоков до сброса в водоемы.

Регенерационные методы обесфеноливания сточных вод

Экстракционный метод обесфеноливания:

Этот метод широко применяется для обесфеноливания сточных вод сланцеперерабатывающих, газовых, химических и других заводов. Утилизация фенолов из сточных вод жидкостной экстракцией основана на различной растворимости фенолов и воды в ряде органических растворителем , избирательно растворяющим фенолы , с последующим разделением образовавшихся фаз, удалением и регенерацией растворителя . экстракционную способность растворителя обычно характеризуют коэффициентом распределения, представляющим собой отношение равновесных концентраций в экстракте и водной фазе.

Характеристика растворителя: для данной системы выберем диизопропиловый эфир в качестве растворителя для экстракции фенолов из сточных вод и растворитель имеет следующие характеристика.

Плотность,= 0,725 г/мл, Т_кип = 68,7⁰ с ,давление паров при 20⁰ с,

Р =139 мм.рт.ст, теплота испарения ΔН_исп = 282,56 дж/г

Растворимость при 20⁰с в воде – 0,2 %

Распределение фенолов в системах вода – фенол – диизопропиловый эфир

С₁ – равновесная концентрация фенола в органической фазе

С₂ – то же ,в водной фазе

К – коэффициент распределение

С1	С2	К
120,7 75,3 30,1 17,1 0,7	5,7 2,6 1,1 0,64 0,027	31,7 29,0 27,3 26,7 25,9

показатель степени n в уравнении распределение определяет формула Нерноста – Шилова;

К =

Значение этого показателя при 20⁰ с для системы вода – фенол – дипэ;

К = 13,3 и n = 0.89

Степень обесфеноливания ( очистки ) η %,

.η = .100 ; С₁ и С₂ – концентрация загрязняющего вещество до и после очисток;

С₁ = 30 г/л ; С₂ = 0,5 г/л

.η = . 100 = 98,3 %

данные о равновесном распределении фенолов между водой и растворителем позволяют определить необходимую эффективность экстракционного аппарата , используя уравнение Кремеера:

φ = ; ε =

где , φ – не экстрагированная часть фенола ,n – число теоретических ступеней экстракта, ε – коэффициент экстракции , v = объем фаз экстракта

ω – объем рафината.

Деструкционные методы обесфеноливания сточных вод :

Содержание фенолов в сточных водах после очистки регенерационными методами , находится в пределах 100-500 мг/л . Такие стоки нельзя сбрасывать в водоемы . поэтому дальнейшую их очистку

проводят одним из деструкционных методов, заключающихся в переводе фенолов в нетоксичные соединения.

1) Биохимическое окисление : метод основан на способности некоторых видов бактерий вырабатывать ферменты , благоприятствующие окислению

органических соединений, и способности бактерий превращать эти соединения в безвредные вещества. Фенолы превращаются в конечном итоге в двуокись углерода и воду . процесс носит ступенчатый характер . после биологической очистки таких сточных вод содержание фенолов снижается 0,5-1,5 мг/л .

достаточно глубокая очистка сохраняется и при содержании фенолов в исходных стоках до 1000 мг/л, причем и в этом случае остаточное содержание фенолов в очищенной воде остается достаточно низким

3-4 мг/л

2) Элктрохимическое окисление : процесс деструкции фенолов протекают более энергично при использовании электрохимического окисления , так как окислители в этих условиях обладают повышенной химической активностью . под действием электрического тока происходит электролитическое разложение содержащегося в сточной воде хлористого натрия с образованием хлорноватистой кислоты, которая , выделяя атомарный кислород, окисляет фенол до углекислого газа , воды и маленовой кислоты.

Сточная вода

Количество сточных вод , выпускаемых в водные объекты , определяется при помощи предельно допустимого сброса ,ПДС. Под ПДС понимается масса вещества в сточных водах ,максимальную

допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного

объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Расчет ПДС производится по наибольшим среднечасовым расход сточных вод. Концентрация загрязнения S_СТ выражается в мг/л или г/м³ ,а

ПДС в г/ч.

ПДС = q S_СТ

Где, q = 0,05-0,1 м³/ч на 1 тон фенола;

принимаем q = 0,075 м³/ч

S_CТ = 0,5 г/л = 0,5 .10³ г/м³

Отсюда, ПДС = 0,075.0,5.10³ = 37,5 г/ч

Требуемая степень очистки сточных вод по рассматриваемому показателю загрязнения определяется как

.n_оч = .100

где, S_ст – концентрация загрязняющего вещества до очистки.

Т.е концентрация вещества в свежей сточной жидкости;

Имеем , S_СТ = 3,0.10⁴ г/м³ ; S_СТ = 0,5.10⁴ г/м³

.n_оч = .100 = 98,3%

Заключение:

Сброс фенольных сточных вод приносит водоемам огромный вред. В них нарушается биологическое равновесие, гибнет флора и фауна, полностью

исчезает рыбное население.

Фенольные воды, попадая в водоем, резко влияют на динамику процесса минерализации органических веществ. Они бурно поглощают растворенный в воде кислород на свое окисление и тем самым нарушают кислородный режим и условия, необходимые для разведения рыб.

Из оценки ущерба, показано что при данных концентрациях фенольных сточных вод, величена ущерба от загрязнения ~ 5876420,4 руб/год .

Показатель степени очистки, n_оч = 98,3%

Предельно допустимого сброса, ПДС =37,5 г/ч.

Блок – технологическая схема процесса :

реактор

холодильник

нйтал

оррр

Ректеф

колон

Ректефек

колон

Ректифе-ц

колон

Рекифека

колон