Разработка технологических решений по повышению качества очистки многокомпонентных стоков регулирующей емкости «Копань» ПАО «КуйбышевАзот»
|
Введение 3
1 Литературный обзор по теме исследования 7
2 Патентный поиск технологий очистки многокомпонентных стоков 15
3 Экспериментальная часть 20
3.1 Характеристика исследуемого объекта емкости «Копань» 20
3.2 Сбор материала и данных для проведения эксперимента 24
3.3 Определение концентрации взвешенных веществ 31
4 Расчетная часть 40
4.1 Расчет дозы коагулянта 40
4.2 Технологии приготовления и хранения коагулянта 44
4.3 Расчёт оборудования для производства, хранения и дозирования
реагента 47
Заключение 70
Список используемых источников 72
1 Литературный обзор по теме исследования 7
2 Патентный поиск технологий очистки многокомпонентных стоков 15
3 Экспериментальная часть 20
3.1 Характеристика исследуемого объекта емкости «Копань» 20
3.2 Сбор материала и данных для проведения эксперимента 24
3.3 Определение концентрации взвешенных веществ 31
4 Расчетная часть 40
4.1 Расчет дозы коагулянта 40
4.2 Технологии приготовления и хранения коагулянта 44
4.3 Расчёт оборудования для производства, хранения и дозирования
реагента 47
Заключение 70
Список используемых источников 72
Актуальность и научная значимость настоящего исследования
В настоящее время в связи с ухудшением экологической обстановки, с увеличением техногенной экспансии на окружающую среду, остро обозначились вопросы качества очистки сточных вод предприятий, промышленного комплекса. Низкое качество очистки сточных вод приводит к изменению биоценозов поверхностных вод, к изменению режима функционирования водотоков. При этих нарушениях истощаются запасы пресной воды, как природного ресурса. При сбросе недоочищенных стоков природные объекты теряют свое первоначальное состояние, исчезают виды гидробионтов, которые участвуют в самоочищении водоемов [47].
Наша страна обладает огромными территориями и запасами природных ресурсов. Но, в настоящее время загрязнение природной среды достигло высоких масштабов и прослеживается тенденция ухудшения состояния биосферы. Наибольшее значение для природной среды и для человека имеют водные резервы чистой пресной воды, являющейся уникальным веществом, определяющим существование жизни на Земле [3]. В век технического прогресса предприятия являются активными и агрессивными антропогенными загрязнителями окружающей среды. От выбросов и сбросов поллютантов снижаются запасы чистого воздуха, пресной воды и истощается плодородие почв.
В любом производстве образуются сточные воды (СВ). В промышленных сточных водах присутствуют вещества высокого класса опасности, поступая в водные объекты, токсиканты оказывают губительное воздействие на экосистемы водных объектов. Производственные стоки многокомпонентного состава характеризуются повышенной токсичностью, труднее поддаются очистке, чем сточные воды централизованной системы водоотведения. Разнообразный подход к выбору технологий позволяет снизить экологический ущерб, наносимый загрязняющими веществами в СВ, на биологические водные объекты. Эффективность очистки смешанных стоков заключается в применении комплексных технологий.
Актуальность экологических проблем очистки сточных вод диктует необходимость, применения нестандартных технологий очистки сбросов загрязняющих веществ, промышленными предприятиями. Для того, что очистить многокомпонентные стоки необходимо применять различные методы очистки. Комплексность заключается не только в общем анализе и оценке сброса загрязняющих веществ, но и в применении специфических методов для очистки стоков промышленных предприятий. Такой подход, учитывающих состав загрязнителей, позволит повысить качество очистки. Несмотря на интегрированный состав стоков, можно подобрать технологии переработки сточных вод и это решение позволит уменьшить концентрации загрязняющих веществ.
Актуальность исследований состоит в решении проблемы очистки стоков от взвешенных веществ.
Объект исследования: коагулянт Al2(SO4)3, пробы сточных вод, пробы грунта, взятые из регулирующей емкости «Копань».
Предмет исследования: пробы сточных вод из регулирующей емкости «Копань»
Цель исследования: повышение качества предварительной очистки многокомпонентных сточных вод перед подачей на биологическую очистку и снижение антропогенной нагрузки на Саратовское водохранилище.
Гипотеза исследования: в предположении применения коагулянта для снижения концентрации взвешенных веществ в производственных сточных водах.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ возможных способов очистки многокомпонентных сточных вод.
2. Проанализировать существующую технологическую схему процесса очистки многокомпонентных сточных вод на предприятии ПАО «КуйбышевАзот» и обосновать необходимость модернизации процесса.
3. Выбрать коагулянт, подобрать необходимую дозу расчетным и опытным путем.
4. Рассчитать оборудование для приготовления, хранения и дозирования коагулянта
Теоретико-методологическую основу исследования составили: труды отечественных и зарубежных ученых в области химии, биологии и экологии.
Базовыми для настоящего исследования явились также работы: Пронской Т.В., Федотова А.В., Черноиванова В.И., Поворова А.А., Павлова В.Ф., Кротова М.В., патента от 27.04.2013г. № 2480423 «Комбинированный способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения», патента от 10.08.2014г. № 2525245 «Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов».
Методы исследования: отбор проб сточных вод, гранулометрический анализ сточных вод, лабораторные анализы на количественное содержание взвешенных веществ гравиметрическим методом, определение тяжелых металлов в пробах сточной воды, ГОСТы, ПНД, СанПиНы, ФЗ.
Опытно-экспериментальная база исследования: Тольяттинский государственный университет, кафедра «Химическая технология и ресурсосбережение».
Научная новизна исследования заключается в: предложение технологии очистки сточных вод регулирующей емкости «Копань» от взвешенных веществ.
Теоретическая значимость исследования заключается в анализе и систематизации научных трудов отечественных и зарубежных ученых, патентной и научной литературы по существующим способам очистки сточных вод от взвешенных веществ, выборе методик для определения взвешенных веществ в стоках, в предложении коагулянта для осаждения взвешенных веществ.
Практическая значимость исследования: разработанная технология очистки сточных вод от взвешенных веществ позволяют рекомендовать применение коагулянта Al2(SO4)3в усреднительной емкости ПАО «КуйбышевАзот». Результаты работ расширяют представление о воздействии взвешенных веществ на водные объекты и возможности применения коагулянта Al2(SO4)3, для осаждения взвешенных веществ, для улучшения и восстановления структурного состава сточной воды перед подачей её в Саратовское водохранилище.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивались: применением современных, точных методик, позволяющих добиться высокоточных результатов от лабораторных исследований.
Личное участие автора в организации и проведении исследования: состоит в разработке технологии очистки сточных вод от взвешенных веществ, постановке и проведении экспериментальных лабораторных исследований в течении шести месяцев.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Его результаты напечатаны в международном научно-практическом журнале «Globus» статья «Гидрохимические и экологические аспекты исследований свойств многокомпонентных стоков промышленных предприятий».
На защиту выносится: предположение применения разработанной технологии в очистки сточных вод от взвешенных веществ.
Структура магистерской диссертации: В состав диссертации включено: введение, четыре главы, заключение, список используемых источников, состоящий из 53 наименований, 5 из которых иностранные. Объем работы составляет 76 страниц машинописного текста, 12 рисунков, 29 таблиц, 10 формул.
В настоящее время в связи с ухудшением экологической обстановки, с увеличением техногенной экспансии на окружающую среду, остро обозначились вопросы качества очистки сточных вод предприятий, промышленного комплекса. Низкое качество очистки сточных вод приводит к изменению биоценозов поверхностных вод, к изменению режима функционирования водотоков. При этих нарушениях истощаются запасы пресной воды, как природного ресурса. При сбросе недоочищенных стоков природные объекты теряют свое первоначальное состояние, исчезают виды гидробионтов, которые участвуют в самоочищении водоемов [47].
Наша страна обладает огромными территориями и запасами природных ресурсов. Но, в настоящее время загрязнение природной среды достигло высоких масштабов и прослеживается тенденция ухудшения состояния биосферы. Наибольшее значение для природной среды и для человека имеют водные резервы чистой пресной воды, являющейся уникальным веществом, определяющим существование жизни на Земле [3]. В век технического прогресса предприятия являются активными и агрессивными антропогенными загрязнителями окружающей среды. От выбросов и сбросов поллютантов снижаются запасы чистого воздуха, пресной воды и истощается плодородие почв.
В любом производстве образуются сточные воды (СВ). В промышленных сточных водах присутствуют вещества высокого класса опасности, поступая в водные объекты, токсиканты оказывают губительное воздействие на экосистемы водных объектов. Производственные стоки многокомпонентного состава характеризуются повышенной токсичностью, труднее поддаются очистке, чем сточные воды централизованной системы водоотведения. Разнообразный подход к выбору технологий позволяет снизить экологический ущерб, наносимый загрязняющими веществами в СВ, на биологические водные объекты. Эффективность очистки смешанных стоков заключается в применении комплексных технологий.
Актуальность экологических проблем очистки сточных вод диктует необходимость, применения нестандартных технологий очистки сбросов загрязняющих веществ, промышленными предприятиями. Для того, что очистить многокомпонентные стоки необходимо применять различные методы очистки. Комплексность заключается не только в общем анализе и оценке сброса загрязняющих веществ, но и в применении специфических методов для очистки стоков промышленных предприятий. Такой подход, учитывающих состав загрязнителей, позволит повысить качество очистки. Несмотря на интегрированный состав стоков, можно подобрать технологии переработки сточных вод и это решение позволит уменьшить концентрации загрязняющих веществ.
Актуальность исследований состоит в решении проблемы очистки стоков от взвешенных веществ.
Объект исследования: коагулянт Al2(SO4)3, пробы сточных вод, пробы грунта, взятые из регулирующей емкости «Копань».
Предмет исследования: пробы сточных вод из регулирующей емкости «Копань»
Цель исследования: повышение качества предварительной очистки многокомпонентных сточных вод перед подачей на биологическую очистку и снижение антропогенной нагрузки на Саратовское водохранилище.
Гипотеза исследования: в предположении применения коагулянта для снижения концентрации взвешенных веществ в производственных сточных водах.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ возможных способов очистки многокомпонентных сточных вод.
2. Проанализировать существующую технологическую схему процесса очистки многокомпонентных сточных вод на предприятии ПАО «КуйбышевАзот» и обосновать необходимость модернизации процесса.
3. Выбрать коагулянт, подобрать необходимую дозу расчетным и опытным путем.
4. Рассчитать оборудование для приготовления, хранения и дозирования коагулянта
Теоретико-методологическую основу исследования составили: труды отечественных и зарубежных ученых в области химии, биологии и экологии.
Базовыми для настоящего исследования явились также работы: Пронской Т.В., Федотова А.В., Черноиванова В.И., Поворова А.А., Павлова В.Ф., Кротова М.В., патента от 27.04.2013г. № 2480423 «Комбинированный способ очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения», патента от 10.08.2014г. № 2525245 «Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов».
Методы исследования: отбор проб сточных вод, гранулометрический анализ сточных вод, лабораторные анализы на количественное содержание взвешенных веществ гравиметрическим методом, определение тяжелых металлов в пробах сточной воды, ГОСТы, ПНД, СанПиНы, ФЗ.
Опытно-экспериментальная база исследования: Тольяттинский государственный университет, кафедра «Химическая технология и ресурсосбережение».
Научная новизна исследования заключается в: предложение технологии очистки сточных вод регулирующей емкости «Копань» от взвешенных веществ.
Теоретическая значимость исследования заключается в анализе и систематизации научных трудов отечественных и зарубежных ученых, патентной и научной литературы по существующим способам очистки сточных вод от взвешенных веществ, выборе методик для определения взвешенных веществ в стоках, в предложении коагулянта для осаждения взвешенных веществ.
Практическая значимость исследования: разработанная технология очистки сточных вод от взвешенных веществ позволяют рекомендовать применение коагулянта Al2(SO4)3в усреднительной емкости ПАО «КуйбышевАзот». Результаты работ расширяют представление о воздействии взвешенных веществ на водные объекты и возможности применения коагулянта Al2(SO4)3, для осаждения взвешенных веществ, для улучшения и восстановления структурного состава сточной воды перед подачей её в Саратовское водохранилище.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивались: применением современных, точных методик, позволяющих добиться высокоточных результатов от лабораторных исследований.
Личное участие автора в организации и проведении исследования: состоит в разработке технологии очистки сточных вод от взвешенных веществ, постановке и проведении экспериментальных лабораторных исследований в течении шести месяцев.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Его результаты напечатаны в международном научно-практическом журнале «Globus» статья «Гидрохимические и экологические аспекты исследований свойств многокомпонентных стоков промышленных предприятий».
На защиту выносится: предположение применения разработанной технологии в очистки сточных вод от взвешенных веществ.
Структура магистерской диссертации: В состав диссертации включено: введение, четыре главы, заключение, список используемых источников, состоящий из 53 наименований, 5 из которых иностранные. Объем работы составляет 76 страниц машинописного текста, 12 рисунков, 29 таблиц, 10 формул.
В процессе исследований по повышению качества обработки сточных вод усреднительной емкости «Копань», были выполнены поставленные задачи.
Проведен анализ возможных способов очистки многокомпонентных сточных вод. Нами установлено, что очистка многокомпонентных стоков - сложнейшая технологическая процедура, которая требует выполнения всех нормативных документов, а также соблюдение доступных технологий при очистке сточных вод.
Проанализировали существующую технологическую схему процесса очистки многокомпонентных сточных вод на предприятии ПАО «КуйбышевАзот» выявили причины нестабильной работы стадий биологической очистки. На основании этого предложено ввести в технологический процесс очистки стадию коагулирования.
Исходя, из доступности и экономичности, выбрали коагулянт сульфат алюминия Al2(SO4)3.
Проведенные эксперименты и расчеты стали основанием для подбора необходимой дозы коагулянта расчетным и опытным путем.
Для корректного ведения технологического процесса, рассчитали необходимую дозу вышеуказанного реагента. Подача в исследуемые стоки, в соответствии с полученной в результате исследования дозой коагулянта Al2(SO4)345г/м3, позволяет получить на выходе, очищенные стоки, в которых в процессе 30 минутного отстаивания формируются хорошо осаждаемые хлопья с коагулированных загрязнений.
Учитывая максимальный расход сточных вод, через усреднительную емкость, выбрали сухую схему приготовления коагулянта и рассчитали необходимое оборудование.
В процессе отстаивания обработанных сточных вод, концентрация взвешенных веществ снижается в 325 раз (с 487,5 мг/л до 1,5 мг/л), рН снижается в 1,09 раза с 8,9 до 8,2, что в свою очередь в будущем будет экономить на расходе серной кислоты.
Качество стоков, получаемое после вышерассмотренной обработки и отстаивания, позволяет направлять их на объекты биологической очистки.
Полученные результаты будут полезны для последующей работы по анализу возможности внедрения результатов исследования, использованию реагентов для усовершенствования технологии очистки
Достигнута цель магистерской диссертации, заключавшаяся в повышении качества очистки стоков, поступающих на биологическую очистку от взвешенных веществ. Решены поставленные задачи.
Проведен анализ возможных способов очистки многокомпонентных сточных вод. Нами установлено, что очистка многокомпонентных стоков - сложнейшая технологическая процедура, которая требует выполнения всех нормативных документов, а также соблюдение доступных технологий при очистке сточных вод.
Проанализировали существующую технологическую схему процесса очистки многокомпонентных сточных вод на предприятии ПАО «КуйбышевАзот» выявили причины нестабильной работы стадий биологической очистки. На основании этого предложено ввести в технологический процесс очистки стадию коагулирования.
Исходя, из доступности и экономичности, выбрали коагулянт сульфат алюминия Al2(SO4)3.
Проведенные эксперименты и расчеты стали основанием для подбора необходимой дозы коагулянта расчетным и опытным путем.
Для корректного ведения технологического процесса, рассчитали необходимую дозу вышеуказанного реагента. Подача в исследуемые стоки, в соответствии с полученной в результате исследования дозой коагулянта Al2(SO4)345г/м3, позволяет получить на выходе, очищенные стоки, в которых в процессе 30 минутного отстаивания формируются хорошо осаждаемые хлопья с коагулированных загрязнений.
Учитывая максимальный расход сточных вод, через усреднительную емкость, выбрали сухую схему приготовления коагулянта и рассчитали необходимое оборудование.
В процессе отстаивания обработанных сточных вод, концентрация взвешенных веществ снижается в 325 раз (с 487,5 мг/л до 1,5 мг/л), рН снижается в 1,09 раза с 8,9 до 8,2, что в свою очередь в будущем будет экономить на расходе серной кислоты.
Качество стоков, получаемое после вышерассмотренной обработки и отстаивания, позволяет направлять их на объекты биологической очистки.
Полученные результаты будут полезны для последующей работы по анализу возможности внедрения результатов исследования, использованию реагентов для усовершенствования технологии очистки
Достигнута цель магистерской диссертации, заключавшаяся в повышении качества очистки стоков, поступающих на биологическую очистку от взвешенных веществ. Решены поставленные задачи.