Курсовая работа (т): Проект рационального водопользования промышленного предприятия

Рисунок 7 - Автоматическое дозирование промывной воды [15]:

- подача промывной воды; 2 - подача сжатого воздуха; 3 - автоматическая задвижка; 5 - датчик для измерения плотности воды; 6 - сброс промывной воды [15].

Рисунок 8 - Cхема промывки деталей [15]:

- ванна активации; 2, 5 - ванны промывки; 3 - ванны улавливания с водой 3-й категории; 4 - ванна нанесения покрытий; 6 - обдув сжатым воздухом или центрифугирование; 7 - сушка (термосушка) [15].

Снижение водопотребления можно обеспечить также с помощью мероприятий, которые не требует дополнительных капитальных затрат, но которые значительно рационализируют существующие в цехе системы промывки. К этим мероприятиям относятся относятся сокращение выноса раствора из технологических ванн, использование охлаждающей воды, интенсификация промывки, подпитка технологических ванн водой из ванн улавливания. В гальваническом производстве около 90-95 % воды используется на промывочные операции, при этом удельный расход воды зависит от применяемого оборудования и колеблется в широком диапазоне от 0,2 до 2,3 м3 на 1 м2 обрабатываемой поверхности.

Чтобы сократить вынос раствора из технологических ванн применяют оптимальные конструкции подвесок, барабаны и детали, устройства между технологическими и промывными ваннами козырьков с наклоном в сторону технологических ванн, выдерживают детали над поверхностью ванны максимально возможное время и т.п. Только увеличение времени выдержки деталей над ваннами с 4 до 16 с сокращает вынос раствора в 3 раза [6].

2. Анализ существующей схемы обработки сточных вод и предложения по ее реконструкции

Предприятие находится в г. Челябинске. В цехе покрытий предприятия осуществляется два основных технологических процесса: гальваническое производство; производство печатных плат.

Технологических процесс включает следующие основные операции: подготовительные (обезжиривание, травление); нанесение гальванических покрытий (никелирование, цинкование, меднение и др.); промывка изделий.

Сточные воды гальванического цеха формируются из кислых и щелочных промывных вод, хромсодержащих вод, а также периодически сливаемых отработанных электролитов. Все воды, кроме хромсодержащих, смешиваются друг с другом в смесителе - накопителе без учета рН, что приводит к тому, что кислотность смешанных вод изменяется от кислой до щелочной. Сточные воды, содержащие хром выделены в отдельную линию, производится их локальная очистка, после чего этот вид сточных вод присоединяется к кислотно - щелочным сточным водам для дальнейшей очистки. Общий расход сточных вод составляет 100 м3/сутки.

В настоящее время очистные сооружения гальванического производства основаны на реагентном методе очистки с использованием соды и бисульфита натрия. После смешения с реагентами в реакторах объемом 3,2 м3 стоки подаются в вертикальный отстойник диаметром 6 м. Далее обработанная сточная вода сбрасывается в горколлектор.

На данном производстве для осаждения используют соду, ее можно заменить на гидроксид кальция, который лучше подходит для удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод. Также он является очень дешевым реагентом.

Вертикальный отстойник, необходимо оборудовать тонкослойными модулями для большей эффективности.

Осадок следует подвергать уплотнению. Обезвоживание уплотнённого осадка следует проводить путём центрифугирования.

Для очистки воды от тонкодисперсных и коллоидных примесей, органических веществ, ионов тяжёлых металлов следует использовать ультрафильтрацию. В данном случае применение ультрафильтрации необходимо в качестве ступени предочистки перед установками нанофильтрации. После нанофильтрации гальванические стоки необходимо подвергать упариванию.

3. Специальная часть

В данном производстве сточные воды формируются из кислотно - щелочных (рН 2 - 3) и хромсодержащих вод. Содержание хрома (VI) - 10 % от общего стока.

Реагентная схема: расход воды 100 м3/сут; Cr (VI) - 10 мг/л; рН = 2,5.

м3/сут; Сu 2+ - 8 мг/л; Zn 2+ - 6 мг/л; Fe(общ) - 9 мг/л; Ni 2+ - 3 мг/л; SO4 2- - 162 мг/л.

Ni2+ + Са(ОН)2 = Fe(ОН)2 + Ca2+  (32)

                                    СаSO4

М Са(ОН)2 = 31,7 мг/л

М СаSO4 = 44,3 мг/л

М Сu(ОН)2 = 12,3 мг/л

М Zn(ОН)2 = 9,1 мг/л 34,7 мг/л

М Fe (ОН)2 = 8,6 мг/л

М = 90 * 1,1 * 31,7 = 3138,3 г

М(СаО) =  = 2,4 кг

Разводим в соотношении 1:3 (СаО : Н2О)

М(СаОтехн) = 5 кг

М(Н2О) = 15 кг

Масса осадка:

М =  * (34,7 * 10-3) = 34,7 * 10-3 кг/м3

,7 * 10-3 * 90 = 3,1 кг/сутки (сухого осадка)

кг/сутки (осадка) = 4,3 кг/ч = 0,0043 м3/ч

Влажность осадка 97 %.

.3 Вертикальный отстойник оборудованный тонкослойными модулями

Для данного гальванического производства необходим тонкослойный остойник.

На сайте компании «Валдай» подобрали типовой блок отстаивания [25].

Блоки отстаивания «ВАЛДАЙ» серии ОТ (далее - отстойники) применяются для осветления сточных вод в качестве промежуточной ступени очистки либо самостоятельных сооружений. Отстойник представляет собой сварную металлическую конструкцию прямоугольную в плане, с установленными в нее тонкослойными модулями, выполненными в виде пакетов тонких пластин из полимерных материалов.

Расстояние между пластинами тонкослойного модуля варьирует в пределах 40 -100 мм. Небольшая высота осаждения частиц обеспечивает увеличение эффективности отстаивания сточных вод и сокращение площадей для размещения оборудования. Угол наклона пластин составляет 60о, что обеспечивает более эффективное продвижение осадка к накопительной части тонкослойного отстойника.

Отстойник работает по противоточной схеме удаления осадка - осветленная вода движется в направлении снизу вверх. Осадок сползает по наклонной поверхности пластин, накапливается в осадочной части и направляется на обезвоживание. Отстойники оснащаются задвижками с электроприводом для слива накопленного осадка в автоматическом режиме. Сброс осадка производится по сигналу от датчиков уровня осадка либо по таймеру. Эксплуатация отстойника включает плановое техническое обслуживание (промывка тонкослойных блоков и др.)

Для данного производства, где расход сточных вод составляет 5 м3/ч, необходим блок отстаивания типа ВАЛДАЙ - 5 - ОТ, Q = 5 м3/ч; длина - 3000 мм;

ширина - 1100 мм; высота - 3760 мм; масса оборудования - 6550 кг.

Рассчитали остаточные концентрации после тонкослойного отстойника:

Для

Для

Для

Для

Для

Концентрация взвешенных веществ - 100 мг/л.

Эффективность тонкослойного отстойника - 80 %.

m = 0,08 кг/м3 * 100 = 8 кг/смену;

Мосадка = 2,43 + 8 + 3,1 = 13,5 кг.

,5 - 3 %

у - 100 %, у = 451 кг/смену = 56 кг/ч

/1000*1,1 = 0,41 м3/смена (образуется осадка).

Взв. вещества - 20 мг/л.

.4 Расчёт уплотнителя осадка и центрифуги для обезвоживания осадка

Обычно перед обезвоживанием осадок подвергается уплотнению. Продолжительность пребывания осадка в уплотнителях колеблется от 4 до 6 ч до нескольких суток на станциях небольшой пропускной способности. Наиболее эффективно уплотнение осадка при медленном перемешивании, в процессе которого разрушается его пространственная структура с выделением свободной воды. Влажность уплотнённого осадка составляет 91 - 94 %. В качестве осадкоуплотнителей используютс я вертикальные секционные отстойники с размерами секций в плане 99 м и глубиной зоны уплотнения h = 3,8 м.

Примем продолжительность пребывание осадка в уплотнителе 6 ч.

Исходная влажность суспензии: 97 %.

Примем объём суспензии: 0,0043 м3/ч = 0,034 м3/смена = 0,1 м3/сутки.

Q = 10 м3/сут = 0,12 л/с

Влажность уплотнённого осадка 93 %.

Необходимая площадь осадкоуплотнителя при скорости v = 0,0001 м/с определяется по формуле 3.3

F = Q/v (3.3)

F = 0,12/0,0001 = 1200 м2

Вода из уплотнителя направляется в отстойник. Оставшаяся суспензия в центрифугу.

Центрифуга

C целью достижения высокой производительности оборудования и для отделения сточных вод, не содержащих осаждаемые вещества, добавим флокулянтPraestolв размере 1,25 кг на 1 тонну сухого вещества в осадке [17].

Объём суспензии: 0,004 м3/ч. Влажность суспензии: 93 %. Свз.в = 100 мг/л = 0,1 г/л.

Объём сухого вещества в час:

V сух. вещ. = 0,004 м3/ч ∙ (100 % - 93 %) / 100 = 0,0054 м3/ч. Что составляет 7 % от объёма суспензии.

Необходимая доза флокулянта:

Dфлок. = 1,25 кг/т ∙ 0,0054 т/ч = 0,0067 кг / ч = 6,7 г/ч

Объём раствора флокулянта:

Vфлок. = 6,7 г/ч ∙ 100 % / 0,5 % = 1340 г/ ч = 1,34 л/ ч = 11 л/смена.

Количество фугата:

Vфугата = 0,004 м3/ч ∙ 93 % / 100 % = 0,072 м3/ч = 1.7 м3/сутки = 72 кг/ч =

= 1.7 * 10-6 т/сутки   

Объём обезвоженного осадка влажностью 65 %:

Vос = 0,004 м3/ч ∙ 100 % / (100 % - 65 %) = 0,015 м3/ч ≈ 15 кг/ч ≈ 120 кг/смена.

Стандартная рабочая смена - 8 часов в сутки. Оптимальное время одного рабочего цикла принимаем 2,5 часа (40 мин - подача суспензии в центрифугу, 1 час - центрифугирование, 40 мин выгрузка обезвоженного осадка и отвод фугата). Тогда оптимальная вместимость обезвоживателя:

,004 м3/ч ∙ 8 ч / 2,5 ч = 0,24 м3/ фильтроцикл.

На основании проведённых расчётов выбираем установку со следующими технологическими характеристиками:

тип: UCD 205;

производительность: 1-3 м³/час;

соотношение L / D: 4.0

размеры корпуса: 2750 x 850 x 1600 мм

вес: 700 кг.

Осадок относится к IV классу опасности, и его можно применять для всех типов асфальтобетонных смесей при строительстве автомобильных дорог, в качестве добавок при производстве пигментов а также использовать в качестве сырьевых добавок в производстве бетонных изделий. К рассчитанным количествам природных известняка и глины, необходимым для производства цемента, добавляют 5-35 мас.% осадка сточных вод взамен рассчитанного количества глины с эквивалентным суммарным содержанием алюминия, железа и хрома.

.5 Расчёт установки ультрафильтрации

Расход сточных вод поступающих на очистку составляет:

Qуф. = 100 м3/ч - 0,004 м3/ч = 99,9 м3/ч,

где 100 м3/ч - расход сточных вод, поступающих в отстойник, 0,004 м3/ч - количество суспензии после отстаивания.

В соответствии с производительностями ультрафильтрационных установок, размещёнными на сайте производителя «Центр Водных Технологий (ЦВТ)», представляющего на российском рынке оборудование водоподготовки крупнейших зарубежных производителей и собственной сборки, выбираем соответствующий типовой блок ультрафильтрации со следующими техническими характеристиками:

модель: UF 20/4

площадь фильтрующей поверхности м2: 1100;

производительность, м3/час: 50 - 100;

габаритные размеры, мм: 4000х1600х2950;

Эффективность работы установки ультрафильтрации и представлена в таблице 17.

Таблица 17 - Эффективность работы установки ультрафильтрации

Рассчитаем эффективность очистки сточных вод по среднему значению эффективности работы установки. Результаты представлены в таблице 18.

Таблица 18 - Эффективность очистки сточных вод ультрафильтрацией