Курсовая работа: Використання безвідхідних технологій в промисловості
Агресивні промислові стоки надходять у реактор і змішуються зі стікаючим потоком оборотного розчину, заповнюючи його збиток через упарювання і втрати з осадом. Основна маса твердих відходів (різні шлаки) транспортуються до наземних пристроїв реактора - нейтралізаторові, де лужні шлаки промиваються поданим наверх і проясненим у відстійнику оборотним розчином. Після промивання шлаків розчин відстоюється і знову подається на зрошення.
Рис. 1. Технологічна схема комбінату безвідхідного виробництва
Визначена частина твердих відходів (пил, шлам) подається на знешкодження в реактор, минаючи нейтралізатор.
Промислові стоки, забруднені нерозчинними речовинами, минаючи реактор, подаються в загальний відстійник, де звільняються від суспензій і заново направляються в систему водообороту.
Горючі відходи йдуть на спалювання в піч, недогарки - на комплексну переробку твердих продуктів, газ - у реактор, тепло - утилізується.
Побутові стічні води піддаються попередньому знешкодженню, а потім природній обробці в ставках, де доводяться до стану, близького до природного. Вода використовується для технічного водопостачання і йде на зрошення.
У результаті всі промислові і побутові стічні води замикаються в загальній системі водокористування. Їхнє скидання в природні водойми ліквідується.
Тверді речовини - осад з реактора, виробничий і бытовый сміття, шлаки, недогарки, органічні залишки від біологічного очищення побутових і промислових стічних вод надходять у блок цехів для комплексної переробки - у добриво, будматеріали і різні види сировини. Такий комбінат безвідхідного виробництва у визначеній мері моделює, з погляду використання природних ресурсів, біогеохімічні системи, що розвилися на Землі.
1.3 Системи водоочищення
На ряді підприємств існує ще допотопна система прямоточного водопостачання, тобто всю споживану у виробництві воду без очищення скидають у водойми. При невеликих масштабах виробництва прямоточна система влаштовує промисловість, вважаючи, що ступінь забруднення водойм не є загрозливої, хоча це абсурдно. В міру росту обсягів виробництва потреба у воді збільшується, води не вистачає, забруднення водойм стало неприпустимої. Нагадаємо, що сучасний великий хімічний комбінат споживає до 1 млн. м3 води в добу. Тому виникла думка не скидати у водойми усю відпрацьовану воду, а частина її повертати у виробництво після деякої обробки (очищення, охолодження, зм'якшення й ін.). Почалося це повернення води в оборот з умовно чистих вод, - тому що їх легше привести в необхідний стан. Потім поступово стали братися і за інші більш забруднені води, що відходять, і нарешті було поставлене питання про повернення в цикл водопостачання усіх відпрацьованих вод підприємства, тобто створення цілком замкнутого циклу водопостачання. Принципова схема водооборота представлена на мал. 2.
Оборотна вода, що циркулює по замкнутій системі, після використання в технологічних процесах і для охолодження устаткування прохолоджується в градирнях. Частина оборотної води із системи направляється на очищення, причому більш "брудні" стоки проходять через станцію очищення (нейтралізації) і станцію біохімічного очищення, де вони очищаються разом з побутовими стоками, після чого попадають у басейн додаткового очищення загального стоку. Порівняно "чисті" стічні води приділяються із системи безпосередньо в басейн. Відтіля очищена вода подається на повторне використання через фільтрувальну і насосну станцію.
Неминучі утрати води за рахунок її випару компенсуються через водозабір. Надлишки води в системі (виникнення яких може бути викликано, наприклад, залповими скиданнями окремих споживачів) з басейну скидаються у водойму.
На перший погляд може здатися, що перехід до цілком замкнутого циклу водопостачання вимагає тільки капітальних витрат на будівництво відповідних очисних споруджень. Але, на жаль, справа вирішується не так просто. Щоб була ясна послідовність переходу від неповних оборотних систем до цілком замкнутої оборотної системи водопостачання всього підприємства, звернемося до мал. 3, на якому показана в самому спрощеному виді схема системи роздільної каналізації підприємства з використанням частини виробничих відпрацьованих вод для оборотного водопостачання.
Атмосферні води по мережі зливової каналізації 1 скидаються безпосередньо у водойму. Побутові води по мережі господарсько-побутової каналізації 2 направляються на очисні пристрої 3, після чого на даному підприємстві надходять у водойму.
|
|
|
Рис. 3. Схема системи роздільної каналізації хімічного підприємства:
А, Б, В, Г, Д - цехи підприємства, що скидають стічні води; 1 - мережа дощової каналізації; 2 - мережа господарсько-побутової каналізації; 3, 4- очисні пристрої; 5,6 - локальні очисні пристрої; 7 - насосна станція; 8 - охолоджувальні пристрої
З цехів А и Б (а можливо, і з інших цехів) стоки, що поки ще не можна включити в оборотну систему, після очисних пристроїв 4 скидаються у водойму. Цехи В и Г мають свої замкнуті (локальні) оборотні системи: ці стоки очищаються відповідно у своїх очисних пристроях 5 і 6 (можливо, з утилізацією забруднюючих речовин) і у водойму не скидаються, а повертаються в систему до свого споживача. Пристрій таких локальних систем очищення доцільно з ряду причин: при розведенні стоку іншими водами, у тому числі умовно чистими, концентрація забруднюючої речовини зменшується, а чим менше концентрація, тим сутужніше його видалення з води; очищення від одного інгредієнта простіше, ніж від суміші різних речовин; вода, багаторазово використовувана в одному технологічному циклі, може бути очищена в меншому ступені, чим для скидання у водойму.
У цеху Д, де використовувана вода тільки нагрівається, але не забруднюється (умовно чиста вода), вона надходить через насосну 7 на охолоджувальні пристрої 8 (градирні, бризкальні басейни, АВО) і знову повертається у свій цех. Таким чином, обсяг оборотного водопостачання на даному підприємстві обмежується кількістю води, що звертається в цехах В, Г и Д. Для повного замкнутого обороту води на всьому підприємстві, мабуть, необхідно знайти прийнятний для включення в оборотну систему спосіб очищення стічних вод з цехів А и Б, можливість включення в оборот побутових вод, а у випадку недоліку води у водоймах - способи використання дощових вод шляхом нагромадження їх у штучних водоймах. У цих напрямках і ведеться науково-практична робота в промисловості по створенню максимально замкнутих оборотних систем.
Зміст замкнутої оборотної системи полягає в об'єднанні водопроводу і каналізації й у виключенні зі схеми водойми. Один раз узята з водойми вода увесь час звертається в цій об'єднаній системі; забруднена в технологічних процесах - очищається, робиться придатної для обслуговування технологічних процесів, знову забруднюється, знову очищається і так продовжується безперервно. У цієї оборотної системи є деяка подібність із системою кровообігу в людському організмі. Кров, рухаючи по артеріях ("водопровідна система"), забезпечує фізіологічні процеси організму, починаючи від мозку і кінчаючи шкірними покривами, потім по венах ("каналізаційна система") несе "відходи" фізіологічних процесів, звільняється від них у легень ("очисний пристрій") і під дією серця ("насосна станція") знову повертається в артеріальну систему. Правда, ця людська "оборотна система" не цілком замкнута: вона забирає з навколишньої атмосфери кисень для дихальних процесів і має "відходи", виділювані в атмосферу (двоокис вуглецю і пари води, виділювані при подиху). Але й оборотна система водопостачання і каналізації в промисловості в сучасному її стані також не обмежується тільки кількістю один раз узятої води в систему, їй приходиться покривати утрати води, що звертається у виробництві, з водойми і скидати в нього деякі відходи.
Справа в тім, що при циркуляції води в системі частина її губиться. Утрати походять від випару в охолодних пристроях - градирнях, бризкальних басейнах, від природного випару з водяної поверхні ставків і відкритих очисних споруджень, при видаленні опадів і шламів, що мають сильну зволоженість, від фільтрації води з трубопроводів і інших пристроїв у ґрунт, при продувці водою системи або окремих її ділянок, нарешті в технологічних процесах, де вона безпосередньо бере участь в основних хімічних реакціях, наприклад при виробництві водню, соди, у реакціях гідратації і гідролізу. Оскільки кількість води в системі оборотного водопостачання повинне підтримуватися постійним, збиток води із системи повинна відшкодовуватися додатковою водою.
Крім кількісних компенсацій утрат необхідна ще і якісна компенсація циркулюючої в системі води. Справа в тім, що при циркуляції в системі вода піддається різним фізико-хімічним впливам (розпарюванню, нагріванню, охолодженню, аерації й ін.). Вода мінералізується, у ній збільшується концентрація солей і вона здобуває здатність до відкладень шумовиння на внутрішніх стінках водоводів. Утворення шумовиння зменшує теплопередачу, звужує прохідний перетин труб, викликає необхідність застосування підвищеного тиску, збільшує витрата води, змушує робити трудомістку роботу по очищенню від шумовиння. Є способи зробити домішки, що утримуються у воді, більш розчинними й виносними при її циркуляції без утворення шумовиння (про неї буде сказано далі), але й у цьому випадку воду, що містить розчинені солі, прийдеться якось видаляти із системи. Практично зараз це досягається освіженням циркулюючої води або, як прийнято називати цей процес, підживленням, скидаючи деяку її кількість у водойми і забираючи, замість скинутої, свіжу воду з водойми. Кількість такого підживлення в залежності від технології виробництва і якості споживаної води складає 5-10% від загальної кількості води, що циркулює в системі. Підживлення може бути постійну або періодичної (кожну добу або через кілька доби). Як видно, для підтримки нормального балансу води, збереження її якості і попередження утворення шумовини приходиться все-таки брати з водойми чисту і скидати в нього мінералізовану воду.
Таким чином, для створення цілком замкнутої оборотної системи треба вирішити дві основні задачі: першу - знайти спосіб усунення мінералізації оборотної води, що звертається в системі, без використання для її розведення води водойми і другу - знайти спосіб покривати втрати оборотної води знову ж без забору води з водойми. Власне кажучи, це навіть одна задача - треба знайти джерело води, що не залежить від водойми. Таких джерел два: це побутові стічні води й атмосферні дощові води.
Побутові міські стічні води скидаються після їхнього очищення у водойми є величезним резервом води, яку можна використовувати і уже використовують для нестатків промисловості. У якомусь ступені це теж завуальований забір води з водойми, тому що побутові стічні води були узяті з водойми і повертаються в нього назад. Але треба врахувати, що задоволення потреби у воді для побутового споживання є неминучим, крім того, у ряді випадків комплексне очищення й обробка побутових стічних вод і промислових стоків доцільна й економічна, тому що при цьому можна об'єднати деякі каналізаційні системи й очисні спорудження.
Побутові стічні води після біологічного очищення мають БПК5 близько 15 мг О2 /л і містять 15-25 мг/ л зважених речовин, у тому числі особливо неприємних рослинних і тварин мікроорганізмів. Безпосереднє використання таких вод у системах оборотного водопостачання може привести до інтенсивного розвитку біологічних обростань у водоймах і до посилення процесу мінералізації води, що звертається. Тому побутові води, використовувані для заповнення втрат в оборотних системах, необхідно додатково очищати, щоб довести БПК5 додаткової води до 5 мг О2 /л, а концентрацію зважених речовин до 5-10 мг/л. Атмосферні дощові води є нерегулярним джерелом водопостачання, тому що їхня кількість залежить від кліматичних умов району. Але в умовах нашої країни (крім південних безводних районів) зливові і поталі води можуть дати значне поповнення водних ресурсів підприємства. Раніш часто при проектуванні каналізації передбачали відвід зливових вод із промислової площадки в загальну систему каналізації. Це перевантажувало каналізаційну систему і погіршувало ступінь очищення стічних вод особливо під час сильних злив і в період сезонного танення снігів. Тепер зливові і поталі води направляють із площадки підприємства по скидних каналах у самостійну систему каналізації з наступним відведенням у ставки-нагромаджувачі. Після попереднього очищення на очисних спорудженнях ці води можна брати на підживлення оборотних систем. Потрібно відзначити, що дощові води в момент виникнення зовсім чисті і не містять солей, оскільки вони утворяться конденсацією пар води. Забруднюються вони тільки в невеликому ступені від атмосферного пилу і газів, що знаходяться в повітрі, і звичайно, більш сильно від забруднень на поверхні проммайданчики в залежності від того, наскільки чистої підтримується територія підприємства, по якій вони стікають у стічні канали.
Тепер можна підвести деякі підсумки сказаному в цій главі. Для того щоб створити цілком замкнуту систему водопостачання, необхідно:
- знайти способи підтримувати сталість води, що обертається в системі, як по кількості, так і по складу;
- здійснювати боротьбу з забрудненням системи як мінеральними, так і біологічними відкладеннями;