Курсовой проект
По дисциплине "Техника защиты окружающей среды"
На тему "Расчет и проектирование установки по очистке сточных вод для предприятия целлюлозно-бумажной промышленности"
Выполнила:
Проверил: Доцент
Мифтахов М.Н.
Набережные Челны
2009г.
Содержание
Введение
1. Производство бумаги
1.1 Общая характеристика целлюлозно-бумажной промышленности
1.2 Характеристика продукции и сырья
1.3 Общая технологическая схема производства бумаги
2. Характеристика общих методов очистки сточных вод
2.1 Механическая очистка сточных вод
2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод
2.3 Химическая очистка
2.4 Биологическая очистка
3. Общая характеристика гидроциклонов
3.1 Напорные гидроциклоны
3.2 Безнапорный гидроциклон
3.3 Открытые гидроциклоны
4. Расчет открытого гидроциклона без внутренних вставок
Заключение
Список использованной литературы
Введение
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды, совершенствование методов очистки сточных вод. Моя работа посвящена расчету и проектированию установки очистки сточных вод на предприятии целлюлозно-бумажной промышленности. В ней будут рассмотрены основные методы очистки сточных вод.
Производство бумаги
Общая характеристика целлюлозно-бумажной промышленности
Целлюлозно-бумажная промышленность - наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины. Она включает производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них. Эта отрасль отличается:
Высокой материалоёмкостью: для получения 1 т целлюлозы необходимо в среднем 5-6 куб. древесины;
Большой водоёмкостью: на 1 т целлюлозы расходуется в среднем 350 куб. м. воды;
Значительной энергоёмкостью: 1 т продукции требует в среднем 2000 кВт/ч;
Следовательно, предприятия ЦБП ориентируются на лесные ресурсы вблизи крупных водных источников. В основном они размещаются на европейской части страны.
Характеристика общих методов очистки сточных вод
Химическая очистка
Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). Такие виды сточных вод встречаются в машиностроительной (цехи гальванических покрытий), горно-добывающей (обогатительные фабрики свинцо-цинковых и медных руд), нефтехимической (нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы), целлюлозно-бумажной (цехи варки целлюлозы) и в других отраслях промышленности.
В узком смысле окисление - реакция соединения какого-либо вещества с кислородом, а в более широком - всякая химическая реакция, сущность которой состоит в отнятии электронов от атомов или ионов. В практике обезвреживание производственных сточных вод в качестве окислителей используют хлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха.
Хлорирование - обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями - один из самых распространенных способов их очистки от ядовитых цианидов, а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.
Озонирование - озон обладает высокой окислительной способностью и при нормальной температуре разрушает многие органические вещества, находящиеся в воде. При этом процессе возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды и насыщение ее кислородом. Преимуществом этого метода является отсутствие химических реагентов при очистке сточных вод.
Перспективность применения озонирования как окислительного метода обусловлена также тем, что оно не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, не загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации.
Смешение очищаемой воды с озонированным воздухом может осуществляться различными способами: барботированием воды через фильтры, дырчатые (пористые) трубы, смешением с помощью эжекторов, мешалок и т.д.
Биологическая очистка
Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от загрязнения.
Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два основных типа:
сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;
сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.
К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной водой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит за счет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типа микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.
При повышенных требованиях к очистке биологически очищенную воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главным образом двух - и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).
Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или путем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.
Напорные гидроциклоны
В напорные гидроциклоны вода подается через тангенциально направленный патрубок в цилиндрическую часть. В гидроциклоне вода, двигаясь по винтовой спирали наружной стенки аппарата, направляется в коническую его часть. Здесь основной поток изменяет направление движения и перемещается к центральной части аппарата. Поток осветленной воды в центральной части аппарата по трубе выводится из гидроциклона, а тяжелые примеси вдоль конической части перемещаются вниз и выводятся через патрубок шлама.
Промышленность выпускает напорные гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки применяют гидроциклоны больших диаметров. При целесообразности глубокой очистки сточной воды используют схему последовательного соединения различных типоразмеров гидроциклонов. При такой сложной схеме соединения гидроциклонов подача воды может осуществляться от одного насоса или от ряда насосов, установленных перед последующими гидроциклонами.
Применение гидроциклонов обычной конструкции не всегда приводит к необходимой степени очистки сточных вод. Поэтому был предложен ряд новых конструкций усовершенствования напорного гидроциклона. Он отличается от обычного напорного гидроциклона тем, что в нем установлены коаксиально три сливных патрубка, различных по диаметру и глубине погружения. Такое расположение патрубков позволяет работать данному гидроциклону как трем совмещенным гидроциклонам, имеющим различный диаметр, производительность и степень очистки.
Твердая частица, попадая в цилиндрическую часть гидроциклона, под действием центробежных сил перемещается вдоль стенки и опускается вниз. В центре гидроциклона образуются восходящие потоки легких фракций, которые удаляются через коаксиально расположенные патрубки. Чем меньше глубина погружения патрубка, тем больше и крупнее взвесь идет по нему в слив.
Частицы, не вынесенные потоком через патрубки, оседают на дне конической части гидроциклона и удаляются через песковой штуцер.
Безнапорный гидроциклон
Одним из технических приспособлений для очистки сточных вод является безнапорный гидроциклон.
Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному по касательной в цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной внизу конической части гидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из водоема происходит в верхней части гидроциклона.
Собранная с поверхности воды пленка, попадая в гидроциклон как более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличения количества нефтепродуктов в гидроциклоне внутри него образуется конус из нефтепродуктов, который, увеличиваясь в размере, достигает нефтяного отборного патрубка, расположенного в центре гидроциклона. Нефтепродукты по этому патрубку сбрасываются в специальные емкости на берегу водоема. Концентрация воды и нефти в этом потоке может быть различной. Поэтому в отстойных емкостях происходит гравитационное разделение воды и нефтепродуктов, после чего условно чистую воду сбрасывают в водоемы. Если концентрация нефтепродуктов в сбрасываемой воде велика, то необходимо эту воду пропускать через очистные сооружения.
Открытые гидроциклоны
Открытые гидроциклоны применяют для выделения из суспензий частиц диаметром >0,1 мкм при очистке грубодиспергированных примесей.
Модифицированный гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (рис.3) устраняет накопление взвешенных частиц под диафрагмой и их периодический вынос с осветленной водой.
Исходную суспензию подают тангенциально в нижнюю часть зоны, ограниченную внутренним цилиндром. Восходящий поток у верхней кромки цилиндра разделяется на основной поток, движущийся по спирали к центральному отверстию в диафрагме, и дополнительный, поступающий в зазор между стенками гидроциклона и цилиндра. В дополнительном потоке транспортируются выделившиеся в восходящем потоке взвешенные частицы.
Рис.3 Открытые гидроциклоны: а - без внутренних вставок; б - с конической диафрагмой; в - с конической диафрагмой и внутренним цилиндром
Заключение
В данном курсовом проекте передо мной стояла задача рассчитать и спроектировать установку очистки сточных вод для предприятия целлюлозно-бумажной промышленности. В ходе работы были рассмотрены: технология производства бумаги, методы очистки сточных вод и общие характеристики гидроциклонов. Также для данного производства был рассчитан и спроектирован открытый гидроциклон без внутренних вставок. На основании полученных данных я рекомендую внедрить этот аппарат, позволяющий снять нагрузку на общее состояние вод, ведь рациональное использование водных ресурсов - это прежде всего охрана водных пространств от загрязнения. А так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки. В частности ограничение сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Также важным является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Например, необходимо снижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или его уменьшения.
Если мы сейчас не начнем задумываться о сохранении водных ресурсов, то уже в ближайшем будущем это может пагубно отразиться на всей жизни на Земле.
Список использованной литературы
1. Соколов М.П. Очистка сточных вод. - Учебное пособие, Наб. Челны: КамПИ, 2005, 197 с.
2. Справочник "Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования"/А.С. Тимонин т.1. - Калуга: Бочкарева, 2003.
3. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Н.И. Лихачев, И.И. Ларин. - 2-е изд., - М. Стройиздат, 1981.
4. Промышленная экология: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Калыгин В.Г. - М.: Издательский центр "Академия", 2004 - 432с.
5. Терновцев В.Е., Пухачев В.М. Очистка промышленных сточных вод. - Киев: Вудивельник, 1985,120с.
6. Яковлев С.В., Корелин Я.А. Канализация. - Учебник для вузов, М.: Стройиздат, 1975, 632с.
Курсовой проект
По дисциплине "Техника защиты окружающей среды"
На тему "Расчет и проектирование установки по очистке сточных вод для предприятия целлюлозно-бумажной промышленности"
Выполнила:
Проверил: Доцент
Мифтахов М.Н.
Набережные Челны
2009г.
Содержание
Введение
1. Производство бумаги
1.1 Общая характеристика целлюлозно-бумажной промышленности
1.2 Характеристика продукции и сырья
1.3 Общая технологическая схема производства бумаги
2. Характеристика общих методов очистки сточных вод
2.1 Механическая очистка сточных вод
2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод
2.3 Химическая очистка
2.4 Биологическая очистка
3. Общая характеристика гидроциклонов
3.1 Напорные гидроциклоны
3.2 Безнапорный гидроциклон
3.3 Открытые гидроциклоны
4. Расчет открытого гидроциклона без внутренних вставок
Заключение
Список использованной литературы
Введение
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды, совершенствование методов очистки сточных вод. Моя работа посвящена расчету и проектированию установки очистки сточных вод на предприятии целлюлозно-бумажной промышленности. В ней будут рассмотрены основные методы очистки сточных вод.
Производство бумаги
Общая характеристика целлюлозно-бумажной промышленности
Целлюлозно-бумажная промышленность - наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины. Она включает производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них. Эта отрасль отличается:
Высокой материалоёмкостью: для получения 1 т целлюлозы необходимо в среднем 5-6 куб. древесины;
Большой водоёмкостью: на 1 т целлюлозы расходуется в среднем 350 куб. м. воды;
Значительной энергоёмкостью: 1 т продукции требует в среднем 2000 кВт/ч;
Следовательно, предприятия ЦБП ориентируются на лесные ресурсы вблизи крупных водных источников. В основном они размещаются на европейской части страны.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 190.
