Извлечение полезных веществ из сточных вод

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Кузбасский  государственный технический университет

имениТ.Ф.Горбачева 
 
 
 
 
 

Кафедра строительных конструкций 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на тему: «Использование производственных сточных вод

      и извлечение из них ценных веществ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                       Выполнил: cт-т гр. ВВ-071

                                                                                Князев В.И.  

 Проверил: доцент Зайцева И.С. 
 
 
 
 
 
 
 

Кемерово 2011

 

      Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1 Загрязнение промышленных сточных вод…………………………………….4

2 Извлечение ценных веществ из производственных сточных вод…………...6

     2.1 Применение комбинированного анаэробно-аэробного

         биологического метода biomar для извлечения метана……...……...7

      2.2 Извлечение никеля…………………..…………………………………8

      2.3 Извлечение биотоплива……………....………………………………..9

Заключение……………………………………………………………………….11

Список  литературы……………………………………………………………....13

 

    Введение 

    Вода - ценнейший природный ресурс. Она  играет исключительную роль в процессах  обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост  городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского

хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых  земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

    Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом  70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения.

    Большая часть воды после ее использования  для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

    На  современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых  технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды [1]. 

 

     1 Загрязнения промышленных сточных вод 

     Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

    Загрязнение поверхностных и подземных вод  можно распределить на такие типы:

• механическое - повышение содержания механических примесей,

свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

• химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

• бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных

патогенных  микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

• радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

• тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых ЭС.

     Основными источниками загрязнения и засорения  водоемов является недостаточно очищенные  сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при  разработке рудных ископаемых;  воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и  железнодорожного транспорта; отходы  первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды  и откладывании их на дне водоемов.

     Производственные  сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

     К первой группе относятся сточные  воды содовых, сульфатных, азотно-туковых  заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные  воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

       Сточные воды второй группы  сбрасывают нефтеперерабатывающие,  нефтехимические заводы, предприятия  органического синтеза, коксохимические и  др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются  органолептические показатели воды [2]. 

 

     2 Извлечение ценных веществ из производственных сточных вод 

     Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или

удаления  из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения-сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье(сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

     Методы  очистки сточных вод  можно  разделить на механические,  химические,физико-химические  и  биологические, когда же они применяются вместе, тометод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяетсяхарактером загрязнения и степенью вредности примесей [3].

     Сущность  механического метода состоит в том, что из сточных вод путемотстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсныечастицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения- нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическаяочистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимыхпримесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси,используются в производстве.

     Химический  метод заключается в том, что в сточные воды добавляютразличные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями иосаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигаетсяуменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

     При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко

     дисперсные  и растворенные неорганические примеси  и разрушаются органические иплохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяетсякоагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находиттакже электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточныхводах и извлечении металлов, кислот и  других неорганических веществ.

     Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах.Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медныхпредприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности [4].

    Загрязненные  сточные воды очищают также с  помощью ультразвука, озона,ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очисткапутем хлорирования.

    Среди методов очистки сточных вод  большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического ифизиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типовбиологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

     В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистогоматериала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленкеинтенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служитдействующим началом в биофильтрах.

     При проектировании канализации промышленных предприятий прежде всего следует решить вопрос о возможности использования сточных вод (всех или частично) для тех или иных производственных целей без сброса их в водоем, а также о возможности извлечения из них ценных веществ. На сегодняшний день эта тема является актуальной. Возможность такого использования определяется составом сточных вод, их количеством и местными условиями.

     Наиболее  часто сточные воды после соответствующей  их обработки используются в системе  оборотного водоснабжения предприятия. Это в первую очередь относится  к воде, которая в производстве только нагревается, а не загрязняется — в необходимых случаях она должна быть охлаждена в градирнях, брызгальных бассейнах и т. д. и вновь подана в производство.

     В том случае когда вода в производстве загрязняется, но не нагревается (мокрое обогащение руды, гидрозолоудаление и др.), она используется вновь в производстве только после очистки (отстаивания).

     Оборотное водоснабжение может быть применено  и при нагретой и загрязненной сточной воде, если она после обработки (обычно после отстаивания и охлаждения) может быть использована вновь для тех же технологических целей. Так, например, часто применяется оборотное водоснабжение цехов газоочистки на металлургических заводах [5]. 

2.1 Применение комбинированного анаэробно-аэробного биологического метода biomar для извлечения метана

     Молокозавод, применив анаэробно-аэробного метод очистки BIOMAR, решает для себя сразу несколько проблем: увеличение производительности очистных сооружений, повышение качества очистки сточной воды, уменьшение образования избыточного ила. За счет использования образующегося на анаэробной ступени биогаза возможно сокращение потребления энергоносителей на предприятии до 15 %. Кроме того, снижение затрат на аэрацию воды на аэробной ступени доочистки и отсутствие неприятного запаха также являются весомыми аргументами в пользу технологии Biomar.