Быстрый поиск

Реферат: Очистка хромсодержащих сточных вод гальванопроизводства

Vэ.д. = 53.57*0.25 = 13.4 ≈ 15 м3

3.2.6. Расчет анионообменных колонн для сорбции хрома (VI) [80]

Ионообменные установки предназначены для очистки сточных вод от ионов металлов и обессоливания сточных вод.

Очистку производят с применением ионитов – синтетических ионообменных смол. Иониты представляют собой практически нерастворимые в воде полимерные вещества, имеющие подвижный ион (катион или анион).

Различают сильно- и слабоосновные аниониты (в ОН- или солевой форме). При фильтровании воды через ОН-анионит происходит обмен анионов кислот на ОН-ионы анионита по уравнению:

m[An]OH + Am [An]mA + mOH -, (3.22)

где [An] – каркас анионита;

А –извлекаемый ион;

m – валентность аниона.

Обменная емкость сильноосновных анионитов по отношению к различным ионам остается постоянной в широком интервале значения рН.

В данной схеме для сорбции хрома предлагается использовать анионит АМ-п, селективность которого по хрому (VI) = 99.996%. Десорбция анионита осуществляется смесью растворов 8%-ного NaOH и 6%-ного NaCl.

1) Рассчитываем поток загрязнителя по формуле (3.17):

G = 5.813 кг/ч

2) Рассчитываем поток ионита по формуле (3.18):

Сорбционная емкость ионита марки АМ –п - Е= 90 кг/ м3 ионита

Пи = 5.813/90 = 0.065 м3/ч

3) Задаем время сорбции τс = 20 ч, время десорбции τдес = 10 ч.

4) Найдем рабочий объем анионита по формуле (3.19):

Принимаем, что загрузка анионита рассчитана на 2 цикла, тогда

V ан = 2*Vц

V ц = 0.065*20 = 1.3 м3

V ан = 1.3*2 = 2.6 м3

5) Найдем объем анионообменной колонны по формуле (3.20):

V а.к.= 2.6 + 1.0 = 3.6 м3

Принимаем диаметр колонны D = 1.2 м, высоту колонны Н = 3 м.

3.2.7. Расчет катионообменной колонны для сорбции ионов цинка, никеля и меди [80]

Ионы меди, цинка и никеля содержатся в сточных водах раздельно или в смесях в различных комбинациях и соотношениях. Эффективность извлечения данных ионов зависит от их концентрации в воде, величины рН, общей минерализации воды, а также от наличия и концентрации ионов кальция, железа и т.д.

Для извлечения ионов меди, никеля и цинка используются катиониты как сильнокислотные (в водородной форме), так и слабокислотные (в натриеваой форме). Na-катионирование применяют преимущественно для извлечения данных металлов, которые затем утилизируют.

При контакте воды с Н-катионитом происходит обмен катионов растворенных в воде солей на Н+-ионы катионита по уравнению:

N[K]H + Me n+ [K]n Ме + nH+,

где [K] – радикал, или «скелет» катионита;

Ме – извлекаемый катион металла;

n – валентность металла.

По предлагаемой технологической схеме предполагается Na-катионирование ионитом марки КУ-23Na, емкость которого в условиях коллективной сорбции: E (Zn) – 90 кг/м3, E (Ni) – 80 кг/м3, E (Cu) – 70 кг/м3. Десорбция осуществляется селективно раствором серной кислоты соответственно: цинка – 0.2 Н раствором; никеля – 2 н раствором; меди –

5 Н раствором.

1) Рассчитываем поток загрязнителя по формуле (3.17):

G(Zn) = 9. 375 кг/ч;

G(Ni) = 0.305 кг/ч;

G(Cu) = 0.455 кг/ч.

2) Рассчитываем поток ионита по формуле (3.18):

Пи (Zn) = 0.104 м3/ч;

Пи (Ni) = 0.004 м3/ч;

Пи (Cu) = 0.006 м3/ч.

Далее ведем расчет по Zn, так как его количество в сточных водах наибольшее.

3) Задаем время сорбции τс = 20 ч, время десорбции τдес = 10 ч.

4) Найдем рабочий объем катионита по формуле (3.19):

Принимаем, что загрузка катионита рассчитана на 2 цикла, тогда

V кат =2*Vц4

V ц = 0.104*20 = 2.08 м3;

V кат = 2.08*2 = 4.16 м3

5) Найдем объем катионнобменной колнны по формуле (3.20):

V к.к. = 4.16 + 1.0 = 5.16 ≈ 5.2 м3

Принимаем диаметр колонны D = 1.4 м, высоту колонны Н = 3 м.

3.2.8. Расчет емкостей для десорбентов и элюатов [80]

1) Расчет емкостей для анионообменной колонны

а) Рассчитаем расходную емкость для десорбента по формуле:

V расх = V ан*К зап, (3.22)

где V расх – объем расходного бака, м 3;

V ан – рабочий объем анионита, м3;

К зап – коэффициент запаса, К зап = 1.5

V расх = 2.6*1.25 = 3.3 м3

Используем свободные емкости станции нейтрализации.

б) Рассчитаем растворную емкость.

Десорбция проводится 3 раза в неделю, раствор готовится 1 раз в неделю.

Vраст = 3*2.6*1.25 = 12 м3

в) Емкость для элюата принимаем равной расходной емкости:

Vэ = 3.3 м3

2) Расчет емкостей для катионообменных колонн.

а) Рассчитаем расходные баки по формуле (3.22):

Vрасх = 3.2*1.25 = 4 м3

Используем резервные емкости станции нейтрализации.

б) Рассчитаем растворные емкости.

Десорбция проводится 4 раза в неделю, раствор готовится раз в неделю.

Vраст = 3.2*4*1.25 = 16 м3

в) Емкости для элюатов принимаем равными расходным емкостям.

Vэ = 4 м3

Используем свободную емкость на станции нейтрализации.

3.3. Контроль за технологическим процессом

Все контрольно-измерительные приборы задействованы из существующей технологической системы:

1) Электроды стеклянные промышленные ЭСП-04-14.

Предназначены для измерения величины рН в технологических растворах. ГОСТ 16287-77.

2) Электрод вспомогательный промышленный ЭВП-08. Предназаначен для создания опорного потенциала при работе со стеклянными и другими индикаторными электродами при потенциометрических измерениях. ГОСТ 16286-72.

3) Преобразователь высокоомный промышленный повышенной точности рН-261 (рН-261И). Предназначен для измерения величины рН и рNа в технологических растворах, а также для использования в системах непрерывного контроля и автоматического регулирования технологических процессов. ГОСТ 16454-70.

4) Сигнализатор содержания цианидов СЦ-1.

Позволяет осуществлять визуальный контроль превышения концентрации цианидов в растворах сверх установленных санитарных норм.

5) Сигнализатор наличия шестивалентного хрома в сточных водах. Предназначен для использования в системах автоматического регулирования на установках реагентной очистки хромсодержащих сточных вод. Позволяет осуществлять визуальный контроль превышения концентрации шестивалентного хрома в растворе от установленной нормы.

6) Чувствительные элементы ДПг-4М, ДМ-5М. Предназначены для

измерения рН.

3.4. Выводы

1) Предлагаемая схема очистки хромсодержащих сточных вод комбинированным методом позволяет очистить воду до требований ГОСТа 9.314-90 технической воды II категории «Вода для гальванического производства и гальванических промывок» (см. табл.3.1.), что позволяет возвратить ее в основное производство.

2) Так как при применении данного способа очистки осадков не образуется, необходимость в их утилизации отпадает.

3) Ценные компоненты, теряемые при реагентном способе очистки, по предлагаемой технологии извлекаются в виде элюатов и направляются на повторное использование.

Таблица 3.1.

Показатели очистки хромсодержащих сточных вод по предлагаемой технологической схеме

Наименование Единицы Показатели Показатели ГОСТ Степень