Эффективные методы очистки технических вод машиностроительного производства - Экология - Скачать бесплатно
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ «СТАНКИН»
|Факультет |Кафедра |
|Вечерний |Инженерной экологии |
| |и безопасности |
Проспект к дипломной работе
Смелова Дениса Витальевича
Тема проекта:
Эффективные методы очистки технических вод машиностроительного предприятия
Москва ………………………………………………………………………. 2004 г.
ХлорЭл-2000 - установка для обеззараживания питьевой воды на станциях
водоподготовки и обеззараживания сточных , технических и оборотных вод.
Производительность до 100 кг. активного хлора в сутки до70 тыс. кубометров
воды в сутки.
[pic]
Общие сведения о процессе электролитического получения
гипохлорита натрия
При электролизе на электродах при пропускании электрического тока
через растворы или расплавы электролитов протекают окислительно-
восстановительные реакции.
Электрохимический способ получения гипохлорита натрия (NaClO) основан
на получении хлора путем электролиза водного раствора хлорида натрия (NaCl)
и его взаимодействии со щелочью в одном и том же аппарате – электролизере.
В данном случае, когда в качестве электролита используется раствор
поваренной соли, сущность процесса заключается в следующем:
На аноде идет разряд ионов хлора (процесс окисления):
2Cl- =Cl2 + 2e-
Выделяющийся хлор растворяется в электролите (NaCl) с
образованием хлорноватистой и соляной кислот:
Cl2 + H2O = HClO +HCl
На катоде происходит разряд молекул воды (процесс восстановления):
H2O + e- = OH- + H+
Атомы водорода после рекомбинации выделяются из раствора в виде
газа, оставшиеся же в растворе ионы OH- образуют возле катода с ионами
Na+ щелочь.
Вследствие перемешивания анолита с католитом происходит
взаимодействие хлорноватистой кислоты со щелочью с образованием гипохлорита
натрия:
HClO + NaOH = NaClO + H2O
Если все количество щелочи, образующееся на катоде, будет поступать
к аноду, то процесс электролиза протекает только с образованием раствора
гипохлорита натрия.
Получающийся гипохлорит натрия в значительной степени диссоциирует с
образованием ионов ClO- , которые способны к дальнейшему анодному окислению
с образованием хлорат-иона СlO3-:
6СlO-+6OH- -6e-=6H2O +4Cl- +2ClO3- + 1,5O2
Концентрация ионов СlO- существенно влияет на дальнейший ход
электролиза. Ионы ClO- разряжаются при значительно меньших потенциалах
анода, чем ионы Сl-, поэтому уже при незначительных концентрациях
гипохлорита натрия на аноде начинается совместный разряд ионов Сl- и СlO-.
Образование хлората может протекать и химическим путем по реакции:
2HClО+ClO- = ClO3-+2Cl- + 2H+
Получаемый раствор гипохлорита натрия достаточно стоек и может
длительное время храниться без значительного разложения при соблюдении
следующих факторов, влияющих на его стойкость:
1. низкая температура ( не более 200С)
2. исключение воздействия света
3. отсутствие ионов тяжелых металлов
4. значение водородного показателя рН не менее 10
Вариант подключения двух установок Аквахлор-500 на водоочистительной
станции в республике Башкортостан (г. Салават). Раствор оксидантов из
установок подается в накопительную емкость (справа), откуда с помощью
эжекторного насоса добавляется в основной поток обрабатываемой питьевой
воды. Емкость с основным объемом солевого раствора такого же объема, как и
накопительная емкость (2 куб. м), размещена на высоте 1,5 м над полом,
раствор соли из этой емкости автоматически подается в малую емкость для
солевого раствора (синяя пластиковая бочка). Установки работают по режиму
№3 без потери эффективности раствора оксидантов, поскольку после добавления
его в питьевую воду, имеющую исходное значение рН = 6,7, указанное значение
рН сохраняется неизменным и хлорноватистая кислота не превращается в
гипохлорит-ионы
[pic]
Режим 1. Установка производит около 500 л/ч раствора оксидантов с
концентрацией 1000 мг/л и рН = 2 - 3, а также приблизительно 5 л/ч католита
с концентрацией гидроксида натрия 150 - 170 г/л.
При работе в данном режиме обеспечивается получение высокоэффективного
раствора оксидантов, являющегося с технологической точки зрения аналогом
хлорной воды, образующейся в хлораторе при использовании жидкого хлора, а
также раствора гидроксида натрия, который можно использовать для
регулирования рН воды, или как моющее средство (необходимо разбавление).
Раствор оксидантов при работе в режиме 1 рекомендуется вводить
непосредственно в основной поток обрабатываемой воды, учитывая при этом,
что для обеспечения оптимальных значений гидродинамических параметров
работы встроенного эжекторного насоса установки А-500, давление на выходе
раствора оксидантов из установки А-500 не должно превышать 0,5 кгс/см2.
Если давление воды в точке ввода превышает 0,5 кгс/см2, требуется
использование герметичной (с абсорбционным поглотителем газообразного
хлора) накопительной емкости и химически стойкого дозировочного насоса для
ввода раствора оксидантов в обрабатываемую воду. Кроме того, требуется
система автоматического управления уровнем раствора оксидантов в
накопительной емкости.
Режим 2. Установка А-500 производит около 500 л/ч раствора оксидантов с
концентрацией 1000 мг/л и рН в диапазоне 5 - 7, а также 1 - 3 л/ч католита
с концентрацией гидроксида натрия 150 - 170 г/л. Отсутствие запаха хлора
или весьма слабо выраженный запах хлора у раствора оксидантов (в отличие от
раствора с низким значением рН, имеющего отчетливо выраженный запах хлора)
позволяет накапливать и сохранять его в емкостях различного объема (от 1000
литров и более до 10 - 20 литров). Все функциональные свойства раствора
оксидантов с рН = 5 - 7 полностью соответствуют свойствам раствора
оксидантов с низким значением рН. Условия непосредственного ввода раствора
оксидантов с рН = 5 - 7 непосредственно в поток обрабатываемой воды
являются полностью идентичными изложенным в описании режима 1.
Режим 3. Установка А-500 производит 500 грамм в час газообразной смеси
оксидантов, которая напрямую, минуя встроенный эжекторный насос установки,
подается в эжекторный смеситель хлораторной станции. Одновременно,
установка производит около 5 литров в час католита с содержанием гидроксида
натрия 150 - 170 г/л. Вода в установку подается только для охлаждения
циркулирующего через теплообменник католита и после выхода из установки
может быть направлена в резервуар чистой воды.
При работе в режиме 3 отсутствует необходимость использования промежуточной
накопительной емкости для раствора оксидантов, дозирующего насоса для ввода
этого раствора в обрабатываемую воду. Регулировка количества вводимых в
воду оксидантов осуществляется изменением силы тока, протекающего через
электрохимический реактор установки.
Переносные установки
|[pic] |С-5-30 - производительность 30 г. |
| |активного хлора в час |
| |С-5-120 - производительность 120 г. |
| |активного хлора в час |
| |С-5-400 - производительность 400 г. |
| |активного хлора в час |
Эти переносные автономные мини-генераторы предназначены для получения на
месте потребления дезинфицирующего раствора гипохлорита натрия с
фиксированной концентрацией активного хлора (8 г/л) путем электролиза 4%
раствора поваренной соли. Для целей отбеливания применяется 0,1% раствор
гипохлорита. Себестоимость 1 литра рабочего раствора не превышает 20
копеек.
Механизм обеззараживающего действия гипохлорита натрия
Метод обеззараживания гипохлоритом натрия наиболее часто
используется для обезвреживания циансодержащих стоков различных объемов и
концентраций, а также от таких органических и неорганических соединений,
как гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и т.д. Необходимо отметить, что
сточные воды, содержащие цианиды, образуются при нанесении медных, цинковых
и кадмиевых покрытий из цианистых электролитов. Кроме того, циансодержащие
стоки образуются при термической закалке стальных изделий в расплавах
цианистых солей, а на металлургических предприятиях цианиды попадают в
сточные воды из доменных газов ( при их промывке и охлаждении).
Концентраиця простых цианидов (KCN,NaCN) в промывных водах обычно не
превышает 200 мг/л. В этих водах также содержатся в небольших количествах
комплексные цианиды меди, цинка, кадмия, железа и других веществ.
При введении гипохлорита натрия в воду образуются хлорноватистая и
соляная кислоты по реакции:
NaCIO + H2O= НCIO + NaOH
HCIO=CIO- + H+
Очистка сточных вод основана на окислении токсичных примесей в
менее токсичные (приблизительно в 1000 раз) цианат-ионы с их последующим
гидролизом в нейтральной среде до NH4+ и CO32- по следующим реакциям:
При pH = 9-10
CN- + 2OH- + NaClO = CNO- + Cl- + NaOH
При рН = 7
CNO- + 2H2O = NH4+ + CO32-
Гипохлориты окисляют в сточных водах соединения аммония, аммиак и
органические вещества, содержащие аминогруппы до моно- и хлораминов, а
также до треххлористого азота по следующим реакциям:
NH3 + HCIO = NH2CI + H2O
NH2CI + HCIO = NHCI2 + H2O
NHCI2 + HCIO= NCI3 + H2O
|Производ |80 |240 |480 |800 |1280 |1600 |
|Cl2 гр/ | | | | | | |
|час | | | | | | |
|Поток |0,75 |2,25 |4,5 |7,5 |12 |15 |
|соля- | | | | | | |
|ного р-ра | | | | | | |
|NaCl л/ | | | | | | |
|час | | | | | | |
|Расход |0,23 |0,7 |1,4 |2,33 |3,72 |4,65 |
|соли | | | | | | |
|кг/час | | | | | | |
|Расход |10,75 |32,25 |64,5 |107,5 |172 |215 |
|воды | | | | | | |
|лит/час | | | | | | |
|Расход |134,4 |134,4 |134,4 |134,4 |134,4 |134,4 |
|воды | | | | | | |
|лит/кг Cl2| | | | | | |
|Расход |0,55 |1,64 |3,07 |5,12 |7,72 |9,11 |
|мощности, | | | | | | |
|АС, кВт | | | | | | |
|Расход |6,8 |6,8 |6,4 |6,4 |6 |5,7 |
|Энергии, | | | | | | |
|КВт/час | | | | | | |
|АС/кг, Cl2| | | | | | |
Технологическая схема комплекса по электрохимическому производству
гипохлорита натрия
[pic]
|обозначение |наименование |обозначение |наименование |
|БМХС |Бак мокрого хранения |БП |Бачок |
| |соли | |подпиточный |
|ФС |Фильтр солевой |КЭ |Клапан |
| | | |электромагнитный |
|Р1, Р2 |Водяной редуктор |ДУ |Датчик уровня |
|Км |воздуходувка |РС |Ротаметр солевой |
|ЭС |Эжектор солевой |РГ |Ротаметр |
| | | |гипохлоритный |
|ЭГ |Эжектор |РБ |Расходный бак |
| |гипохлоритный | | |
|Себестоимость | | | | | | |
|Сбазовое= |6318900 |руб. | | | | |
|Спроектое= |2850321,4 |руб. | | | | |
|Экономия= |3468578,6 |руб. | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
Заключение
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального
использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных
проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко
осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по
очистке производственных сточных вод.
Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является
внедрение
|
