Реконструкция биохимической установки КХП ПАО ММК с заменой сооружений механической очистки

Имея данные по расходам стоков, их достаточно подробную характеристику, а также требования к очищенной воде, можно по данной схеме выбрать для проверки несколько методов. На основании экспериментальных исследований с учетом технико-экономических показателей затем выбирать оптимально приемлемый метод [5, c.14]. Про ММК где? Какую ценность имеет вода?1.7 Реконструкция механической очистки сточных вод на КХП ПАО «ММК»Для повышения качества очистки сточных вод от масел предлагаю: Установить на действующую биохимическую установку ЦУПХП новые флотаторы с другим конструкционным решением и более высокой эффективностью очистки сточных вод от масел.Мероприятия по повышение качества очистки сточных вод от образовавшихся масел:Для реализации мероприятий по повышению качества очистки сточных вод от масел, было рассмотрено несколько фирм изготовителей оборудования данного типа и назначения.Среди прочих стоит выделить компанию ООО «НПО Экосистема» Российский производитель современного водоочистного оборудования для промышленных и коммунальных предприятий.Компания основана в 2011 году и специализируется на изготовлении водоочистного оборудования и комплексов очистки сточных вод полной заводской готовности. Разрабатывает полный комплект конструкторской документации, осуществляет подбор технических решений, производит оборудование и проводит заводские испытания.Одним из продуктов данной компании является флотатор ФЛ-200 производительностью 200 м3/ч, заявленная эффективность флотатора составляет:- смолы 95-98%;- взвешенные вещества 90-98%;- масла 90-98%.Принцип работы:Стоки поступают во флотационную камеру, имеющую специальную конусовидную форму. Часть очищенной воды циркуляционным насосом подается в сатуратор, где происходит насыщение воды воздухом. Насыщенная воздухом вода подается на вход камеры флотации. При изменении давления растворенный воздух выделяется из воды в виде микропузырьков, которые прилипают к частицам скоагулированных загрязнений и поднимают их в верхнюю часть камеры флотации (зону флотации), образуя пенный слой. Сатуратор изготовлен из нержавеющей стали, что увеличивает срок службы аппарата. Каждый сатуратор для исключения разрыва емкости при эксплуатации проходит заводские испытания давлением до 16 мПа. Сепарация на тонкослойных элементах:Очищаемая вода из зоны флотации поступает в зону сепарации, расположенную в нижней части флотационной камеры и оснащенную ламелями, установленными под углом 60 градусов к горизонту. В данной секции происходит окончательное выделение растворенного воздуха, наличие металлических ламелей ускоряет процесс всплытия микропузырьков.Удаление флотопены с поверхности воды проводится высокопрочным скребковым механизмом с электроприводом в приемный лоток, из которого флотошлам отводится самотеком. Валы, цепи, каркас скребков и устройство натяжения цепи изготавливаются из нержавеющей стали. Устройство натяжения цепи предотвращает разрыв при чрезмерном натяжении цепи в процессе эксплуатации. Для равномерного и эффективного удаления пены все скребки выполнены из специального износостойкого полимерного материала. Электропривод скребкового механизма закрыт облегченным пластиковым кожухом, обеспечивающим защиту электропривода при эксплуатации и возможный легкий демонтаж при проведении технического обслуживания. Образующийся осадок собирается в нижней конусной части флотационной камеры и периодически отводится из установки.Очень большой выбор комплектаций, что легко позволяет подобрать агрегат, удовлетворяющий потребности биохимической установки ЦУПХП.2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ2.1 Общая технологическая схемаНа отечественных коксохимических предприятиях для очистки сточных вод применяются биохимические установки, имеющие в своем составе отделения предварительной(механической) очистки и биохимической очистки. Отделение предварительной очистки предназначено для извлечения из сточных вод смол и масел отстаиванием и флотацией.Отделение биохимической очистки сточных вод предназначено для биохимического окисления фенолов, роданидовицианидов.Очистка осуществляется в одну или две стадии. На первой ступени проходиточисткаотфеноловичастичноотцианидов.На второй – отроданидовицианидов.РаботамиВУХИНа(наАвдеевскомкоксохимическомзаводев1967году)иУХИНабылапоказанавозможностьодноступенчатойбиохимическойочисткисточныхводотфеноловироданидов.ОднакоВУХИНомодноступенчатаябиохимическаяочистканебыларекомендованаквнедрениюиз-заневозможностиобеспеченияеестабильнойработывреальныхусловияхдействующегококсохимическогопредприятия-припостоянныхзначительныхколебанияхсоставаиколичествасточныхвод,влияниекоторыхсущественноразличноприбиохимическихпроцессахобесфеноливанияиобезроданивания.Внастоящеевремятольконаотдельныхбиохимическихустановках, когданетребуетсяочисткасточныхводотроданидов,биохимическая очисткаосуществляетсяводнуступень.Принципиальнаятехнологическаясхемасовременной биохимическойустановкидляочисткисточныхводкоксохимическогопроизводстваприведенанарисунке 2.1.Рисунок 2.1 – Технологическая схема биохимической установки:пояснения в текстеСточнаяводафенольнойканализациипоступаетвсборник1,откуданасосом2подаетсявпреаэратор3,гдеееаэрируетвоздухом.Изпреаэраторасточнаяводапоступаетвпервичныеотстойники 4 дляочисткиотсмол.Впервичныхотстойникахтакжеудаляетсячастьлегкихмасел,всплывающихнаповерхность.Изпервичныхотстойниковсточнаяводаподаетсядляокончательногообезмасливаниянадвухступенчатуюреагентнуюфлотацию.Нарядеустановокперваяступень – флотационныймаслоотделительбезнапорноготипа(импеллерный)5,втораяступень – напорный флотатор6.Навновьстроящихсяустановкахобеступениобезмасливания-напорныефлотаторы.Вкачествереагентавнастоящеевремяиспользуютсернокислоезакисноежелезо.Обычновтехнологическойсхемепредусмотренавозможностьподачиреагентатакжепередпервичнымиотстойниками.Дляинтенсификациипроцессаобезмасливаниярекомендуетсякочищаемойводе(вовсаснасоса)добавлятьочищеннуюводусиломвколичестве,примерно,5%отрасходаводы.Очищенныеотсмолимаселсточныеводыпоступаютвусреднитель-предаэротенк7.Усредненнаяипредварительнобиохимическиобработанная в усреднителесточнаяводанасосомподаетсяваэротенкипервойступениочистки11.Дляподдержанияоптимальнойдлябиохимическогоокисленияфеноловироданидовтемпературы30-35°Ссточнаяводапередпоступлениемваэротенкипервойступенипринеобходимостиохлаждаетсяилиподогреваетсявкожухотрубчатом теплообменнике10.Прошедшаяочисткуваэротенкахпервойступенисточнаяводапоступаетвотстойник12,которыйможетбытьвстроеннымваэротенки,изатемваэротенквторойступени13.Изотстойника12осуществляетсявозвратактивногоиласочищеннойводойвколичестве50%оточищаемойнаустановкесточнойводы:вусреднители-предаэротенки(10-20%)иваэротенкипервойступени(30-40%).Сточнаяводапослеочисткиваэротенкахвторойступени поступаетвовторичныеотстойники,откудаосветленнаяводапереливаетсявсборник15,аотстоявшийсяактивныйилсочищеннойводойвколичестведо50%насосомвозвращаетсяваэротенкивторойступени.Периодическиизбыточныйактивныйилпередаетсянауничтожение в специальнойустановкетермообезвреживанияилисочищеннойсточнойводойнатушениекокса.Очищеннаясточнаяводаизсборника15направляетсянатушениекокса,либонагородскиеочистныесооружениядлядоочисткисхозяйственно-бытовымиводами.Сжатыйвоздух,используемый для аэрации сточной воды в аэротенкахпервойивторойступенейочисткиивусреднителях-предаэротенках,подаетсяотвоздуходувок.Подачабиогеннойдобавки-раствораортофосфорнойкислоты производитсявусреднитель-предаэротенк.Всоставебиохимическойустановкиимеютсятакженасосные для перекачкисточнойводы,резервные(регулирующие)емкости,емкостидляхранения,приготовленияидозированияортофосфорнойкислотыисернокислогожелеза,установкадлятермическогообезвреживанияизбыточногоактивногоила.Припускебиохимическойочистки,атакженаслучайотравленияактивногоила в аэротенкахнаустановкеимеютсяемкостидляразведенияфенол-иродан-разрушающихмикроорганизмов(питомники).2.2 Расчет технических характеристик модернизируемой установки2.2.1 Расчет характеристик флотатораПримем к установке комбинорованныйреагентный флотатор-отстойник с блоком аэрации.Расход сжатого воздуха для аэратора принимается равным:где Р –давление в воздуховоде, принимаем 0,55 МПа, - объем сточных вод за сутки 60 м3.Диаметр флотационной камеры определяется по формуле [25, c.236]:где - расход сточных вод, поступающих на флотатор, 60/24 = 2,5 м3/ч, причем ;k – коэффициент периодичности работы флотатора, равный 3, - скорость движения воды во флотационной камере, принятая 10,8 м/ч [5]. мРежим работы флотатора – периодический с рабочими циклами длительностью по 1,5 часа, что обусловлено необходимостью загрузки реагента-флокулянта и непостоянностью загрузки автомойки.Диаметр флотатора-отстойника определяем по формуле:где – скорость движения воды в отстойной зоне, равная 4,7 м/ч[6]; мПринимаем высоту флотационной камерыНк= 0,5 м [27]Строительная высота сооружения определяется по формуле [27, c.28]:Н = Нк + Нп + Δ + Нmudгде Нп – толщина слоя пены, Нп = 0,1 м,;Δ – высота от поверхности пены до борта камеры, Δ=0,5 м;Нmud – толщина осадка, мНmud =Qсв.(Э1Свзв +Э2·Снефт+ Э3·СПАВ)/γmud·(1-Pmud)106Снефт – концентрация нефтепродуктов в очищаемой воде, 300 г/м3;Э2 – эффективность очистки по нефтепродуктам, 0,975;Свзв - концентрация взвешенных веществ в очищаемой воде, 1500 г/м3;Э2 – эффективность очистки по взвешенным веществам, 0,9;СПАВ - концентрация ПАВ в очищаемой воде, 50 г/м3;Э2 – эффективность очистки по ПАВ, 0,925;γmud – удельный вес осадка, принимается 1,2 г/м3;Pmud – влажность осадка, принимается 0,87.Нmud =7,5· (0,9·1500 + 0,925·300 + 0,925·50)/1,2·(1-0,87)106 = 0,08 мН = 0,5 + 0,1 + 0,5 + 0,08 =1,18 1,2 мОпределим концентрацию примесей в воде после очистки:где - концентрации полютантов в неочищенных сточных водах, г/м3; - степень очистки i-го компонента.Так как на входе во флотатор установлен фильтр грубой очистки поступающей воды от взвешенных частиц с планируемой очисткой сточных вод от с0 до 1500 мг/л до с01 = 50 мг/л [27, c.29 – 30].мг/лмг/лмг/лПри проведении повторной флотации (во втором флотаторе):мг/лмг/лмг/лТаким образом, при проведении флотации с использованием двух флотаторов (или при циркуляции раствора) удается достигнуть снижения загрязнения сточных вод до уровня, несколько меньше чем уровень ПДК.Определим расход коагулянта – сульфата алюминия . Согласно данным технической литературы, расход коагулянта для заданной степени очистки сточных вод должен составляет 250 – 300 г/м3 воды.Следовательно, при содержании Al2O3в сульфате алюминия, равном 7,2%, для очистки 1 л воды требуется в пересчете на Al2O3:гРассчитаем часовую и годовую потребность в сульфате алюминия: кгкг2.2.2 Расчет характеристик сетчатого фильтраДля снижения до уровня ПДК загрязненности сточных вод взвешенными веществами, рекомендуется использование фильтра грубой очистки поступающей во флотатор воды. К установке принимаем относительно недорогой и простой в эксплуатации сетчатый фильтр, в котором фильтрующим элементом является сетка с размером ячеек 50 мкм.Фильтры сетчатые для очистки холодной воды имеют корпус из прозрачного пластика, позволяющего визуально оценить степень загрязнения фильтрующей сетки. Наиболее привлекательны с точки зрения потребительских качеств фильтры, совмещенные с клапаном регулировки выходного давления. Такие устройства защищают флотатор не только от грязи, но и от скачков давления и гидроударов. Рекомендуется дополнительно устанавливать к таким комбинированным фильтрам манометры, показывающие давление воды на выходе[25, 28].Особенностью принятых к установке сетчатых фильтров являются небольшие габариты устройства, необходимость периодически промывать сетку. Перед установкой необходимо предусмотреть наличие дренажной магистрали для слива воды при промывке фильтра и замене фильтрующего элемента (фильтрующей сетки).Рассчитаемсетчатые фильтры.1. Площадь одного фильтра (предварительная), м2:где - расчетный часовой расход воды м3/ч; v - скорость фильтрации (предварительная), примем равной 25 м/ч,n - количество фильтров, примем равным 2 шт.; 1,1 - коэффициент, учитывающий расход, воды на собственные нужды. м22. Диаметр круглого сетчатого фильтра:м3. Продолжительность защитного времени, ч:где n – количество фильтров, 2 шт.;Г –грязеемкость загрузки, примем стандартное значение 1кг/м3;Н - толщинаслоязагрузки, 0,8 м при диаметрах зерен загрузки от 0,5-1,2 мм; ч 2 ч.4. Вместимость резервуаров промывной воды[27, c.28 – 30]:где i - интенсивность промывки, 10 л/с.м2; t - продолжительность промывки, 10 мин,m - количество промывок, на которые рассчитан резевруар, m = 1 м3 1 м35. Параметр промывных насосов:Подача:Q = Fp.iНапор:Нn= 8 12 м Q = 0,172. 10 = 1,72 л/с 2 л/с, Нn=10мПринимаем насос К 50-32-200.6. Количество нормального (при температуре +20оC и под атмосферным давлением) воздуха для воздушной промывки на одну промывку фильтра),м3:где - интенсивность воздушной промывки, 20 л/с.м2; t - продолжительность воздушной промывки, 10мин,м3 м37. Вместимость, ресивера для сжатого воздуха,м3:Wp =m.Qч. (1/(1 + Р)) где Р – давление в ресивере принимается 6 МПа.Wp = 2 . 2 . (1/(1 + 6)) = 0,57 м3 м3Для образования пузырьков воздуха подбираем компрессор К33, передвижной, производительностью 1,35 м3/мин.2.2.3 Расчет сатуратораРасход, подаваемый на эжектор блока аэрации напорного флотатора,определяется по формуле за один рабочий цикл установки[27, c.28 – 30]:где - часовой расход по очищаемой воде, поступающей в эжектор.Площадь сечения сатуратора определяем по формуле:где – гидравлическая нагрузка, принимается 8.Принимаем Fсат=0,55 м2.Диаметр сатуратора, выполненного в виде цилиндра, определяется по известной из курса геометрии формуле:Объем сатуратора равен:где t – время пребывания в сатураторе, принимается 1 – 2 мин.2.2.4 Расчет эжектораДиаметр сопла определяем по формуле 2.25: – располагаемый напор перед эжектором блока аэрации напорного флотатора, м, принимаем равным 30 м.Принимая абсолютное давление определим необходимое для обеспечения заданного режима отношения по формуле:Требуется для осуществления оптимальной работы эжектора отношение диаметров камеры смешения и сопла вычислим по формуле:Из этого соотношения находим диаметр горловины:2.3Расчет вспомогательного оборудованияК вспомогательному оборудованию в данной технологической схеме относится напорный бак, циркуляционный насос и компрессор.Найдем объем напорного бака [24, 27]:Vбака =где К – коэффициент заполнения емкости:Vбака = = 9,4 м3Принимаем один напорный бак объемом 10 м3. Размеры горизонтальной емкости: d=1500; L=5650, масса составляет 190 кг.Подача циркуляционного насоса составляет:Qц.н.= Qсв.1,1где 1,1 – коэффициент запаса.Qц.н.= 7,5.1,1 = 8,3 м3/чНапор принимаем равным располагаемый напор перед эжектором, м, принимаем равным 30 м. Принимаем насос К 50-32-200 производительностью, в зависимости от напора – от 10 м3/час до 20 м3/час.Время перекачки составит: минДля образования пузырьков воздуха подбираем компрессор С412М, передвижной, производительностью 0,12 м3/мин. ЗАКЛЮЧЕНИЕПроизводственная деятельность человека связана с использованием разнообразных природных ресурсов, охватывающих большинство химических элементов. Сохранение окружающей среды в последние годы стало одной из важнейших проблем человека. Это связано с быстрым ростом народонаселения, а также еще более быстрым увеличением добычи и переработки природных ресурсов. В современных условиях энергетические мощности в мире удваиваются каждые12 лет, а объем промышленной продукции – каждые 15 лет.Коксохимическиезаводы являются одними из основных источников загрязнения водного бассейна, так как на каждом этапе производства образуются сточные воды, содержащие вредные примеси. Для того чтобы решить данную проблему разрабатываются различные технологические схемы очистки сточных вод. Наша задача как инженеров заключается в том, чтобы усовершенствовать уже существующие аппараты, в которых происходит очистка воды, с целью повышения качества и эффективности процесса очистки.В данной дипломной работе был решен ряд поставленных задач. А именно, разработана принципиальная схема очистки сточных вод с применением наиболее экономически и экологически эффективных машин и аппаратов в результате проведения литературного обзора.Общие слова. Какие конкретно задачи решены и в чем их решение.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВБеликов С.Е. Водоподготовка. Справочник для профессионалов. Под ред. д. т. н., действительного члена Академии промышленной экологии С. Е. Беликова. - М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.БорзенковВ.Н. Оборотное водоснабжение для моек транспорта - «Экология производства» - № 6 2010 г., с. 81-83.Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. - 188 с.В мире научных открытий. Том III. Технические науки. Материалы всероссийской студенческой научно-практической конференции «В мире научных открытий» (23-24 мая 2012 г.). — Ульяновск: Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина, 2012. — 462 с.Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов. - М.: Изд-во АСВ, 2006. -704 с.ШустерК. Высокопроизводительная технология очистки сточных вод - «Экология производства» - № 2 2007 г., с. 60-63.Никифоров А.Ф., Первова И.Г., Липунов И.Н., Василенко Л.В. Теоретические основы физико-химических процессов очистки воды. Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ; УГЛТУ, 2008. - 168 с.Системы очистки воды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.eco-center.ru/sysfilter.phpФильтры для воды. Системы для очистки воды. // Каталог оборудования водоочистки за 2013 год [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.water.ru/catalog/price/Садыков Э. и др. Создание научных основ обеззараживания и очистки воды на основе нанотехнологии: Научное исследованиеКыргызско-Узбекского университета, 2011. - 68 с.Технология напорной флотации B&S-DAF / К. Шустер, STZ Meschede, Х. Бенуа, Vцlklingen, Н. Инго, ООО «Водако». – Экология производства, № 2. – 2007. – 66-69 с.Мелехин, А.Г. Водоотводящие системы промышленных предприятий. Методы очистки воды при оборотном использовании: учебное пособие. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. - 124 с.Пааль П.Л. Справочник по очистке природных и ​сточных вод.- М.: Высшая школа, 1992.- 336 с.Крицкий А. Ю. Система очистки оборотной воды при мойке автомобилей / пат. 104936 U1. опуб. 27.05.2012, Бюл. № 15. – С. 35 – 38.Установка оборотного водоснабжения / Заявка 94023911/26, 27.06.1992. - МПК C02F1/00, C02F1/40, B01D21/00, B01D36/02. - Научно-технический центр «Фонсвит».Кочетов О. С. Флотационно-фильтрационная установка Кочетова / пат. 2516633 C1. опуб. 20.05.2014 Бюл. №12. – С.72 – 76.Сердобинцев С.П., Кондратьева Е.В. Устройство для очистки жидких сред флотацией / пат. 2284299. опуб. 27.09.2006, Бюл. № 8. – С. 28 – 30.Галицын В.В., Гурвич В.А. Многоступенчатая установка флотационной очистки воды / пат. 2367622. опуб. 20.09.2009, Бюл. № 9. – С. 21 – 22.Лукьянов В.И., Медиоланская М.М. Станция очистки городских и промышленных сточных вод / пат. 237229. опуб. 10.11.2009, Бюл. № 11. – С. 52 – 52.Ким А.Н., Колодкин И.В., Безруких В.Ю., Божков А.А. Способ очистки воды / пат. 237719. опуб. 27.12.2009, Бюл. № 12. – С. 41 – 43.Аким Э.Л., Смирнов М.Н., Алдохин Н.А., Мазитов Л.А. Способ очистки сточных вод напорной флотацией / пат. 2386590. опуб. 20.02.2010, Бюл. № 2. – С. 12 – 12.Справочник аналитика: ПДК воды населенных мест [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ecmoptec.ru/pdknasmestЗначения ПДК сточных вод[Электронный ресурс] – Режим доступа:http://enviropark.ru/Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высш. Школа, 1981.-232 с. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2002. - 753 с.Рябчиков Б.Е.Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛипринт, 2002.-301сВоловник Г.И., Коробко М.И. Очистка промышленных сточных вод. Методические указания на выполнение курсового проекта. – Хабаровск: ДВГАПС, 1997. – 44 с.Инженерная экология: Учебник для ВУЗов/ В.Г.Медведев и др. - М.: Гардарики,2008. – 687 с.Красный Ю.М. Проектирование стройгенплана и организация строительной площадки: Учеб. пособие. – Екатеринбург: УГТУ, 2000 – 144 с.Редин В.И, Князев А.С., Костюк Л.В. Проектирование природоохранных объектов: Метод. указания.- СПб.:СПбГТИ(ТУ), 2010,- 94 с.НПБ –105-95. Определение категорий зданий и помещений по взрыво -пожарной и пожарной опасности. – М., 1995.Каталог контрольно-измерительных приборов Овен [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.owen.ru/catalogКаталог контрольно-измерительных приборов [Электронный ресурс]. - http://www.prist.ru/produce.php/prices.htmПоложение об обеспечении безопасности производственного оборудования. ПОТ РО - 14000 - 002 – 98. М., 1998. – 25 с.Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. - Учебник. — 2-е изд., доп. — Львов: Афиша, 2000. — 351 с.Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 607 с.Бобков А.С. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности. – М.: Химия,1997. - 400 c.Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления. – М.: Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды, 1999 – 65 с.Косниская Л.В. Кочеров Н.П. Технико-экономические расчеты в дипломном проекте. Методическое пособие. – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2009. – 33 с.Прайс-лист на промышленное очистное оборудование ОАО «Экос» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ecos.ru/Определение величины экономического ущерба [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://edu.dvgups.ru