Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО И ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Разработка способа очистки сернисто-щелочных сточных вод

irina_k200 1975 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 79 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 09.09.2020
В работе представлены результаты обзора литературных источников, а также патентный обзор работ, посвященных очистке сернисто-щелочных сточных вод нефтеперерабатывающего завода. В качестве основного метода очистки предложено использовать реагентный метод очистки, а доочистку воды от нефтепродуктов осуществлять в сорбционных фильтрах. В качестве сырья для получения сорбента, позволяющего извлекать из водных сред нефтепродукты, предложено использовать природный минерал Каменноярского месторождения Астраханской области. Исходя из химического состава сточной воды рассматриваемого предприятия определены необходимые исходные концентрации модельных растворов для проведения дальнейших исследований. В ходе работ были установлены основные сорбционные характеристики исследуемого материала относительно нефтепродуктов. Разработана технологическая схема очистки сернисто-щелочных сточных вод, позволяющая использовать очищенную воду повторно. Произведен расчет основных сооружений предложенной технологической схемы очистки. Определены направления утилизации отработанного сорбента.
Введение

В результате производственной деятельности предприятий нефтехимической отрасли промышленности в природные водоёмы с недостаточно очищенными сточными водами попадает около 30 % всей массы основных поллютантов, таких как углеводороды, взвешенные вещества, сульфид-ионы, хлорид-ионы, нитрат-ионы. Особую экологическую опасность для окружающей среды представляют сернисто-щелочные сточные воды, образующиеся в процессе щелочной очистки бензина и других продуктов от сернистых соединений, характеризующиеся наличием растворенных и эмульгированных углеводородов, которые в совокупности с сульфид-ионами обуславливают высокие значения химического потребления кислорода (ХПК) и щелочности, что не позволяет направить их на биологические очистные сооружения без предварительной очистки. Поступление загрязняющих веществ в составе сернисто-щелочных сточных вод в поверхностные водоемы даже в небольшом количестве оказывает значительное отрицательное воздействие на флору и фауну и может стать причиной нарушения экологического равновесия природных водных систем. Такие методы очистки сточных вод от растворенных примесей, как мембранные, экстракционные ввиду сложности аппаратурного оформления, высокой стоимости капитальных и эксплуатационных затрат не находят широкого внедрения в практике очистки сернисто-щелочных сточных вод. Локальная предварительная очистка сернисто-щелочных сточных вод часто ограничивается многократным разбавлением и нейтрализацией серной кислотой, что мало эффективно и приводит к возникновению ряда очевидных проблем: увеличению объемов сточных вод, выделению сероводорода в атмосферу, а также вторичному загрязнению воды сульфат-анионами выше регламентируемых норм. Проблему глубокой очистки сернисто-щелочных сточных вод от углеводородов можно решить применением реагентных методов ввиду их эффективности, экологичности, простоты автоматизации, а также возможности перевода трудноокисляемых органических соединений в менее токсичные и биологически усваиваемые. Кроме того, значительно уменьшить затраты на расход окислителей и увеличить эффективность очистки возможно применением катализаторов, в качестве которых используются металлы переменной валентности и их соединения. В связи с вышеизложенным исследование, направленное на разработку способа очистки сернисто-щелочных сточных вод, включающего осаждение сульфид-анионов и доочистку от углеводородов с применением минерального сорбента является актуальным. Цель работы – разработка способа очистки сернисто-щелочных сточных вод, позволяющего использовать очищенную воду в системе оборотного водоснабжения. Достижение поставленной цели предопределило решение следующих задач: 1) провести обзор литературных источников, посвященных очистке сернисто-щелочных сточных вод; 2) изучить химический состав сернисто-щелочных сточных вод; 3) разработать технологическую схему очистки сернисто-щелочных сточных вод; 4) рассчитать основные сооружения предложенной технологической схемы, а также необходимое количество реагентов; 5) изучить сорбционные свойства опоки Каменноярского месторождения Астраханской области с целью использования ее для доочистки сточных вод от нефтепродуктов; 6) предложить направления утилизации отработанного сорбента на основе опоки. Объект исследования: сернисто-щелочных сточных вод ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» и опока Каменноярского месторождения Астраханской области. Научная новизна исследования заключается в: 1) использовании комбинации реагентного метода и метода сорбции для очистки сернисто-щелочных сточных вод; 2) изучении сорбционных свойств опоки Каменноряского месторождения Астраханской области относительно нефтепродуктов, растворенных в воде; 3) разработке технологической схемы очистки сернисто-щелочных сточных вод, реализация которой позволит использовать очищенную воду в системе оборотного водоснабжения; 4) определении направлений утилизации отработанного сорбента. Методы исследования. При проведении исследований по изучению химического состава сернисто-щелочных сточных вод ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка», были использованы стандартные методики оценки качества сточной воды.
Содержание

Аннотация…………………………………………………………………….. 7 Введение………………………………………………………………………. 8 1. Литературный обзор……………………………………………………… 11 1.1 Характеристика промышленного предприятия .…………………. 11 1.2 Источники образования промышленных сточных вод…………… 11 1.3 Методы очистки сернисто-щелочных сточных вод………………… 15 1.3.1. Методы очистки сернисто-щелочных сточных вод с предварительной нейтрализацией ..…………………………………. 15 1.3.2 Методы очистки сернисто-щелочных сточных вод без предварительной нейтрализации ….………………………………… 17 1.3.3 Биохимические методы очистки сернисто-щелочных сточных вод……………………………………………………………. 22 1.3.4 Реагентные методы очистки сернисто-щелочных сточных вод………………………………………………………………………. 26 1.4 Доочистка сернисто-щелочных сточных вод нефтеперерабатывающего завода………………………………………… 30 1.5 Природные сорбенты в процессах очистки нефтесодержащих сточных вод……………………………………………………………….. 32 1.6 Обоснование выбора метода очистки сернисто-щелочных сточных вод………………………………………………………………... 35 2. Аппаратура и методики исследований……………………………………. 37 2.1 Методика определения концентрации сероводорода и сульфид-аниона…………………………………………………………………….. 37 2.2 Методика определения концентрации нефтепродуктов в воде……. 38 2.3 Изучение сорбционных свойств минерала………………………….. 41 2.4 Аппаратура……………………………………………………………. 44 3. Экспериментальная часть………………………………………………….. 46 3.1 Объекты исследований……………………………………………….. 46 3.2 Исследование технологических характеристик опоки…………… 48 3.2.1.Определение удельного расхода воды………………………. 49 3.2.2. Изучение гидравлического сопротивления слоя минерала…. 52 3.2.3. Влияние температуры на процесс сорбционной очистки сточных вод от нефтепродуктов……………………………………. 53 3.2.4. Определение оптимальной высоты слоя сорбционного материала…………………………………………………………….. 54 3.2.5 Изучение влияния величины рН раствора………………….. 57 3.2.6 Определение сорбционной емкости минерала относительно нефтепродуктов……………………………………………………….. 58 3.2.7 Разработка технологии регенерации отработанного сорбционного материала…………………………………………… 60 3.2.7.1 Существующие способы регенерации сорбентов нефти и нефтепродуктов……………………………………... 60 3.2.7.2 Условия проведения процесса регенерации отработанного сорбента на основе природного минерала…. 62 3.3 Разработка технологической схемы очистки сернисто-щелочных сточных вод………………………………………………………………... 64 3.4. Расчет основных сооружений………………………………………. 66 3.4.1 Расчет нефтеловушки………………………………………….. 66 3.4.2 Расчёт смесителя……………………………………………….
Список литературы

1. Российская Федерация. Законы. Охрана окружающей среды: Федеральный закон: принят Гос. Думой 10 января 2002г. 2. Водный кодекс Российской Федерации. Утвержден Президентом РФ 3 июня 2006г, №73-ФЗ. Введен в действие с 1 января 2007г. 3. Стахов, Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов.–М.:Недра, 1994.– 256 с. 4. Тарасевич, Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды.-Киев.: Наукова думка, 1981.-206с. 5. Берне, Ф. Очистка сточных вод нефтепереработки / Берне Ф., Кордонье Ж.: Пер. с франц.; Под ред. Е.И.Хабаровой. – М.: Химия, 1997. – 288 с. 6. Карелин, А.Я. Очистка сточных вод нефтяных промыслов и заводов/ А.Я. Карелин.–М.: Госстройиздат, 1979.– 349с. 7. Вялкова Е.И. Исследование природных минералов и отходов производства Тюменской области и Уральского региона с целью очистки воды и грунтов: Дис….канд.техн. наук.Тюмень, 1999.-180с. 8. Гит, Ф. М. Современные системы очистки нефтесодержащих сточных вод/ Ф. М. Гит// Вода.–2002.–с. 22–23. 9. Медяник В.С. Получение и применение углеродных сорбентов из ископаемых углей Кузнецкого бассейна: Автореф. дис….канд.техн. наук. Кемерово, 2000.-30с. 10. Патент РФ на изобретение № 2021977 по заявке № 4916656/26. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов / Першина Е.Д., Фаерман М.Д., Грошенко Н.А., Богдановский Г.А.. 11. Патент РФ на изобретение № 2148030 по заявке № 99106216/12. Способ очистки сточных вод, содержащих эмульгированные органические продукты/ Макаров В.М., Макарьин В.В., Тимрот С.Д., Иванов Д.С. 12. Патент РФ на изобретение № 2264993 по заявке № 2004113016/15. Способ очистки нефтесодержащих сточных вод / Назаров В.Д., Русакович А.А., Вадулина Н.В. 13. Патент РФ на изобретение № 2321548 по заявке № 2005137088/15. Способ очистки сточных вод / Новиков О.Н. 14. Алексеев, Л.С. Контроль качества воды: учебник/Л.С. Алексеев.–3–е изд., перераб. и доп.–М.: ИНФРА–М, 2004.- 154 с. 15. Когановский А.М. Адсорбционная технология очистки сточных вод/ А.М.Когановский, Т.М. Левченко и др.-Киев: Техника, 1981.-175с. 16. Тарасевич, Ю.И. Адсорбция на глинистых минералах/Ю.И.Тарасевич, Ф.Д. Овчаренко.-Киев: Наукова думка, 1975.-352с. 17. Большаков, А.А. Природные минералы Тюменской области: свойства и перспективы использования в процессах очистки воды/А.А.Большаков, Е.И.Вялкова.-СПб.: Недра, 2005.-128с. 18. Дистанов, У.Г. Минеральное сырье. Сорбенты природные: справочник / У.Г.Дистанов, Т.П. Конюхова.-М.: Геоинформмарк, 1999.- 42с. 19. Pottle D.S. Temperature influence on potable water treatment / D.S. Pottle, C.R. Ott / / TM Cold Reg. Environ. Eng.: Proc. 2nd Int. Conf. - Kitchener, 1987.-P . 11-12. 20. Веницианов Е.В. Динамика сорбции из жидких сред / Е.В. Веницианов, Р.Н. Рубинштейн. - М.: Наука, 1983. - 237 с. 21. Методические рекомендации №15. Сорбционное извлечение ценных компонентов из природных вод и технологических растворов / Разраб. И.А. Клименко и др.- М.: ВИМС, 1981. - 35 с. 22. Техника защиты окружающей среды/А.И.Родионов, В.Н. Клушин, Н.С.Торочешников.-М.: Химия, 1989.-512с. 23. РД 52.24.450-2010 Массовая концентрация сероводорода и сульфидов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом c N,N-диметил-n-фенилендиамином. 24. ПНД Ф 14.1:2.116-97 Количественный химический анализ вод. методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных и сточных вод методом колоночной хроматографии с гравиметрическим окончанием 25. Ласков Ю. М. Воронов Ю. В. Калицун В. И «Примеры расчётов канализационных сооружений»; М.: Стройиздат 1987 26. Карелин Я. А. и др. Очистка производственных сточных вод. М., Стройиздат, 1970 – 320 с. 27. СНиП 3.05.04-85*. Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации/ Госстрой СССР,-М.:Стройиздат, 1990 28. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения/ Госстрой СССР,-М.:ОАО «ЦПП», 2007. – 87 с.
Отрывок из работы

1. Литературный обзор 1.1 Характеристика промышленного предприятия К нефтеперерабатывающей промышленности относятся нефтеперерабатывающие заводы, нефтехимические предприятия, заводы синтетического каучука, резиновой промышленности и сажевые заводы. Нефтеперерабатывающие заводы могут быть пяти профилей: 1. Топливного с неглубокой системой переработки; 2. Топливного с глубокой системой переработки; 3. Топливного с глубокой системой переработки с масляным производством; 4. Топливного с глубокой системой переработки с нефтехимическим производством. Сырьем для заводов всех видов является нефть [3]. 1.2 Источники образования промышленных сточных вод Производственная канализация нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) осуществляется двумя основными способами. В I систему отводятся производственно-дождевые сточные воды, загрязненные нефтепродуктами, которые после механической и одноступенчатой биологической очистки используются на пополнение систем оборотного водоснабжения. Во II систему отводятся эмульсионные и химические загрязненные сточные воды, содержащие нефтепродукты, реагенты, соли и др., которые после механической и двухступенчатой биологической очистки, а в необходимых случаях и доочистки, направляются в водоем. В случае недопустимости сброса в водоем стоки II системы канализации после механической очистки направляют на установку обессоливания и обезвреживания с последующим использованием для нужд производства. Состав и концентрация загрязнений в сточных водах нефтеперерабатывающего завода[5] приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 - Состав и концентрация загрязнений в сточных водах нефтеперерабатывающего завода Показатели Ед. измерения Сточные воды I система II система 1 2 3 4 Взвешенные вещества мг/л 250-350 600-800 Нефтепродукты >> >> 1500-2500 3000-5000 рН >> >> 7,8-8,6 7,5-7,8 Жесткость общая мг-экв/л 6-8 50-80 Щелочность >> >> 3-5 2,5-4,5 Сухой остаток мг/л 1000-1500 5000-6000 ПАВ >> >> 10-15 80-100 Фенолы >> >> 5-10 2-3 Аммонийный азот >> >> 25-30 20-30 ХПК мгО2/л 550-650 750-800 БПКполн мгО2/л 300-450 450-500 В производстве вода используется для охлаждения или конденсации продуктов (при невозможности применения воздушного охлаждения), охлаждения машин, промывки топлива после защелачивания, приготовления реагентов и другие нужды. Ниже приведены условия образования сточных вод некоторых основных технологических процессов нефтеперерабатывающих предприятий. В процессе первичной перегонки нефти на установках АВТ (атмосферно-вакуумной перегонки) источниками образования сточных вод, загрязненных нефтепродуктами и другими веществами, являются технологический конденсат водяного пара, подаваемого в основную атмосферную колонну, конденсат от барометрических конденсаторов смешения, скрубберов, охлаждения сальников насосов, вода от мытья полов и т. д. Значительное количество сточных вод образуется в процессе щелочной очистки бензина и других продуктов от сернистых соединений. Светлые нефтепродукты очищают обычно 10 % раствором щелочи. Следы щелочи удаляют из нефтепродуктов водной промывкой. Отработанный щелочной раствор содержит около 2 % щелочи (NaOH) и сбрасывается в канализацию. При термическом и каталитическом крекинге основное количество сточных вод образуется при конденсации и охлаждении продуктов, при этом горячая отработанная вода направляется в систему оборотного водоснабжения. Нефтесодержащие сточные воды образуются при конденсации водяного пара, подаваемого в реактор. В канализацию также сбрасываются сточные воды от промывки аппаратуры, смыва нефтепродуктов с полов, охлаждения сальников насосов и т. д.[5] Нефтепродукты после очистки от непредельных и ароматических углеводородов, а также смолистых, азотистых и от части сернистых соединений отмываются водой от кислоты и обрабатываются щелочным раствором для удаления остатков кислых продуктов. В результате образуются кислые промывные воды сточные воды, отработанный щелочной раствор и нейтральные нефтесодержащие сточные воды от промывки аппаратов, смыва с полов, и т. п. [6] Сточные воды образуются также при промывке газов раствором едкого натра от сероводорода перед подачей газов на установки фракционирования, в процессе десульфатизации масел пропаном, сернокислотной и щелочной очистки масел и в других процессах. Следует отметить, что попадание нефтепродуктов, фенолов и других загрязняющих веществ в сточные воды происходит также через не плотности аппаратуры, а также при авариях.[7] Значительное количество сточных вод отводится от насосных станций, резервуарных парков, нефтеналивных установок и др. Кроме того, в канализацию попадают ливневые воды с территории производственных площадок, загрязненные нефтепродуктами и механическими примесями[4]. Состав и количество сточных вод могут резко колебаться в зависимости от качества перерабатываемой нефти, глубины переработки, вида деэмульгаторов и реагентов, применяемых в технологическом процессе. Состав и концентрация загрязнений от различных технологических процессов приведены в таблице 2. Таблица 2- Концентрация промышленных сточных вод НПЗ Соединение Ед.изм. Сер-нисто-щелоч-ной сток Нефтесолесодержащий сток Парафинсодержащий сток Нефтесо-держащий нейтраль-ный 1 2 3 4 5 6 Щелочность мг/л 297 50 100 20 Сульфиды мг/л 5000 4000 - 100 рН - 13-14 5,5 7 8 БПКполн мгО2/л - 500 350 250 Нефтепродукты мг/л 800 3000 250 25 Фенолы мг/л - 600 300 100 Сульфаты мг/л 80 90 50 90 Взвешенные вещества мг/л 300 1500 100 150 ХПК мгО2/л 3423 900 450 400 Сухой остаток мг/л 50 1000 800 100 1.3 Методы очистки сернисто-щелочных сточных вод 1.3.1 Методы очистки сернисто-щелочных сточных вод с предварительной нейтрализацией Эти методы основаны на нейтрализации СЩС кислотой с последующим удалением сероводорода (дегазацией). Существующие методы дегазации могут быть условно разделены на три группы: 1) физические, или безреагентные, 2) химические, или реагентные, 3) биохимические, или комбинированные. Рассмотрим эту группу методов в указанной последовательности. Безреагентные методы. В основе физических методов дегазации воды лежит изменение физиче¬ских свойств обрабатываемой воды: температуры воды или парциального дав¬ления удаляемого газа. При нагревании воды от 0 до 300С степень насыщения ее сероводородом сни¬жается более чем в 2-3 раза, а при нагревании до 1000С растворимость серово¬дорода в воде снижается почти до нуля. Поэтому удаление из воды сероводоро¬да принципиально возможно путем обработки ее в специальных термических деаэраторах, либо понижением давления до уровня, при котором вода может закипеть при более низких температурах, что может быть осуществлено в спе¬циальных вакуумных дегазаторах. Среди физических методов дегазации сероводородных вод отдается предпочте¬ние аэрационному способу, отличающемуся простотой. Аэрационная дегазация воды обеспечивает создание развитой поверхности контакта обрабатываемой сероводородной воды с атмосферным воздухом, в котором обычно парциальное давление сероводорода равно нулю. В настоящее время для аэрационной дега¬зации воды используют аппараты-дегазаторы с принудительной и естественной аэрацией (пленочные с различного рода насадками, струйно-пленочные, барботажные)[3]. Следует иметь в виду, что кислород воздуха в обычных условиях способен ча¬стично окислять растворенный в воде сероводород с образованием коллоидной и мелкодисперсной серы. При аэрационной дегазации этот процесс несколько интенсифицируется и протекает по реакции: 2H2S + О2 = 2H2O + 2S Несмотря на сравнительно низкую стоимость, простоту оформления и эксплуа¬тации дегазационных аппаратов, эти методы имеют и свои недостатки. Во-первых, при любом физическом методе дегазационной обработки сероводород¬ных вод в атмосферу выделяется токсичный сероводород, что может привести к серьезному загрязнению окружающей среды. Во-вторых, в процессе аэрации сероводородных вод одновременно с удалением H2S происходит и выдувание СО2, что в свою очередь, приводит к смещению карбонатного равновесия в сто¬рону увеличения щелочности и образования карбоната кальция СаСО3. Послед¬нее серьезно ухудшает условия обработки сероводородных вод, так как обра¬зующийся осадок СаСО3 оседает на поверхности насадки дегазаторов, забивает ее и увеличивает сопротивление прохождению воды и воздуха через насадку. Увеличение щелочности воды способствует переходу свободного сероводорода H2S в гидросульфидные и сульфидные ионы (HS- и S -), которые не удаляются из воды при аэрации. Наличие коллоидной и мелкодисперсной серы в воде придает ей мутность и опалесценцию. В связи с этим после аэрации сероводо¬родных вод часто возникает необходимость в их осветлении и обесцвечива¬нии. Адсорбционная обработка сероводородных вод. В качестве сорбентов для сорбционной очистки сточных вод применяются различные мелкозернистые материалы, обладающие большой площадью разви¬той поверхности. В производственных условиях наибольшее применение в ка-честве сорбента при адсорбционной обработке воды получил активированный уголь. Сообщается о проведении исследований по адсорбции Н2S из воды торфяными активными углями. В ходе исследований установлено, что при ис¬ходной концентрации в обрабатываемой воде до 120 мг/л Н2S после сорбцион¬ной обработки эффект удаления составил 100%. Исследованиями было уста¬новлено, что на процесс адсорбции Н2S активированным углем значительное влияние оказывает структура угля (объем микропор), концентрация Н2S в воде и структура окислов, образующихся на поверхности угля в процессе сорбции Н2S. Кроме активированного угля в промышленности широкое распростране¬ние в качестве адсорбента получили цеолиты. При использовании адсорбционной очистки проблему составляет утилизация газов термической регенерации. Наиболее простой способ - сжигание, однако, это приводит к загрязнению воздушной среды диоксидом серы. Другой способ - окисление до серы в присутствии катализаторов при высокой температуре (200-300°С), что само по себе представляет непростую задачу[5]. 1.3.2 Методы очистки сернисто-щелочных сточных вод без предварительной нейтрализации Окисление молекулярным хлором. Достаточно эффективно протекает окисление сульфидов молекулярным хлором. В щелочной среде хлор окисляет сульфиды до сульфатов. В зави¬симости от агрегатного состояния вводимых в воду хлора или хлорсодержащих реагентов определяется технология обработки сточных вод. Если воду обраба¬тывают газообразным хлором или диоксидом хлора, то процесс окисления осуществляется в абсорберах. Если хлор или диоксид хлора находятся в рас¬творе, то его подают в смеситель и далее в контактный резервуар. При окислении сульфидов хлором образуют только экологически чистые соединения: Na2SO4 и NaC1, однако, применение этого реагента сдерживается его высокой ядовитостью и коррозионной агрессивностью. Электрохимическое окисление. При плотности тока 200-800 А/м2 в электролизере с асбестовой или хлориновой диафрагмой и графитовым анодом достигается 98-99% удаление суль¬фидов, меркаптанов и других соединений в результате их анодного окисления до элементарной серы, тиосульфатов и сульфатов. В католите накапливается щелочь, которая может быть вновь использована на производстве. При добавлении в сточную воду 50 г/л NaC1 окисляемость в те¬чение 8 ч. снижается со 180 до 0,4 г/л. Без добавления хлоридов окисляемость уменьшается с 24,2 до 2,2 г/л. Более существенное снижение окисляемости при добавлении в электролит NaC1 связано, по видимому, с окислением сернистых соединений молекулярным хлором, образующимся при окислении хлорид-иона на аноде. Хлор окисляет сернистые соединения в соответствии с реакцией: Na2S + 4C12 + 8NaOH — Na2SO4 + 8NaC1 + 4H2O Что в качестве реагента-окислителя сероводорода и суль¬фидов может выступать хлор и его производные. Одним из способов получения хлора и его соединений является электролитический способ, при котором в ка¬честве электролита используется соль NaCl. При электролизе водных растворов хлорида натрия в электролизе (без диафрагмы) на аноде будут протекать реак¬ции окисления с образованием газообразных хлора (из хлорид-иона) и кислоро¬да (из молекул воды). При высоких анодных потенциалах преимущество полу¬чает реакция выделения хлора. На катоде происходит восстановления молеку¬лы воды. Образовавшийся на аноде хлор растворяется в электролизе (воде): Cl2 + Н2О ?> HOC1 + HCl Количество хлора, образовавшегося при электролизе, зависит от минерализа¬ции и температуры электролита, плотности тока, материала анода и продолжи¬тельности электролиза. Суммарный процесс электрохимического разложения NaCl может быть выражен следующим химическим уравнением: 2 Н2О + 2C1- ?>C12+ 2ОН- + Н2 Напряжение разложения в стандартных условиях для этой реакции составляет 2,17 В, а теоретически подчитанный расход энергии на 1 т С12 - 1640 кВт-ч. Со¬гласно химическим уравнениям, у катода будет происходить образование и накопление щелочи №ОН, которая при отсутствии диафрагмы может свободно реагировать с хлорноватистой кислотой, образуя хорошо диссоциирующую соль - гипохлорит натрия. Далее, получающийся гипохлорит натрия диссоции¬рует с образованием ионов ClO-, которые подвержены последующему анодно¬му окислению с образованием хлорат-ионов C1O3-, Так как ионы C1O- окисля¬ются при менее положительных потенциалах, чем ионы Cl-, то на аноде можно ожидать и реакцию с образованием хлората натрия. Таким образом, при элек¬тролизе нейтральных растворов хлорида натрия (без диафрагмы) основными продуктами будут NaC1O, NaC1O3 и O2. Можно предположить, что образующи¬еся при электролизе хлоридных сероводородных вод NaClO, NaC1O3 и O2 будут реагировать с сероводородом по реакции: NaC1O + H2S = S + NaC1 + H2O Таким образом, эти реакции подтверждают принципиальную возможность уда¬ления сульфидов из сточных вод (с повышенным содержанием хлоридов) путем электролиза. Однако, следует иметь ввиду, что сточные сероводородные воды имеют весьма сложный химический состав, что может осложнить происходя¬щие при электролизе процессы. Электрохимические методы получения веществ или обработки воды имеют определенные недостатки. Одним из них является большой расход электро¬энергии, что при сравнительно высокой стоимости электроэнергии делает этот метод более дорогим, чем методы, не требующие расхода электроэнергии. Ги¬похлорит натрия, получаемый электролитически, обладает всеми достоинства¬ми обычного жидкого хлора - активного окислителя. В то же время он лишен существенных недостатков. Так, например, отсутствует необходимость в транспортировке и хранении этого токсичного вещества. По имеющимся дан¬ным, стоимость обеззараживания воды жидким хлором в 1,5-1,8 раз дешев¬ле обеззараживания хлорной известью и гипохлоритом, выпускаемым промыш¬ленностью. Окисление кислородом воздуха. В промышленности получил распространение способ окисления в жид¬кой фазе кислородом воздуха под давлением. Окисление гидросульфидов и сульфидов протекает через ряд последовательных стадий: S2- > S0 > SO2- > S2O32-> SO32- > SO42- При рН = 7,0 - 13,75 основным продуктом окисления Na2S, H2S является тиосульфат. В щелочной среде (рН = 9,0 - 9,5) протекают реакции с образова¬нием сульфитов, сульфатов. При этом рН сточной воды понижается. При окис-лении в щелочной среде (рН = 12,15 - 12,75) сульфидов и гидросульфидов до сульфита и сульфата изменения рН сточной воды не происходит. Повышение температуры и давления увеличивает скорость и глубину окисле¬ния сульфидов и гидросульфидов, не изменяя механизм реакции. Теорети¬чески на 1 г сульфидной серы расходуется 1 г кислорода. При температуре от 60-800С до 100-1200С, давлении 0,1-0,8 МПа и расходе воздуха 80-150 м3/м3 эффективность очистки сточных вод от сульфидов достигает 90-95%. В случае применения катализаторов скорость окисления возрастает. Высокими каталитическими свойствами обладают графитовые материалы. При использо¬вании кристаллического графита окисление гидросульфида и сульфида натрия идет в основном до тиосульфата, а при использовании коллоидно-дисперсных материалов - до элементарной серы. Исследования показали, что скорость окисления пропорциональна концентрации сульфидов. Скорость окисления сульфидов повышается с увеличением давления. Очистка сточных вод методом карбонизации. С целью уменьшения объема отработанных щелочей в общем балансе сточных вод и сернистых соединений разработан и внедрен процесс карбониза¬ции концентрированным оксидом углерода. Отработанная щелочь собирается в мерник, где разбавляется водой до необхо¬димой концентрации, и через теплообменник перекачивается в отстойник. Да¬лее вода направляется на колонну-реактор, оборудованную маточником для по¬дачи диоксида углерода. Стекая по тарелкам, раствор реагирует с диоксидом углерода. Выделяющиеся при этом сероводород, меркаптаны и пары нефтепро¬дуктов с непрореагировавшим диоксидом углерода сбрасываются на дожигание в печь. Карбонизированная щелочь может быть использована для защиты от коррозии оборудования АВТ путем защелачивания нефти[6]. Недостатком способа является загрязнение окружающей среды оксидами серы и углерода и необходимость утилизации щелочи. Отпарка или отгонка в токе инертного носителя. За рубежом распространен метод отпарки для очистки вод от сернистых соединений. Сточная вода после отделения нефтепродуктов подогревается и подается в верхнюю часть отпарной колонны, в которую снизу поступает острый пар и дымовые газы. Очищенная вода проходит теплообменник, где отдает тепло во¬де, поступающей на очистку. В результате очистки содержание сульфидов снижается от 5 г/л. Очищенная сточная вода подвергается биологической до¬очистке[7]. Изучение процесса нейтрализации сернисто-щелочных стоков с последующим выделением серосодержащих соединений отгонкой в токе воздуха и инертного носителя (азота) показало, что сернистые соединения наиболее интенсивно выделяются при рН < 4,5. Одновременно с десорбцией серосодержащих соеди¬нений протекают окислительно-восстановительные процессы, причем, образо¬вание элементарной серы происходит как в среде воздуха, так и в среде азота. Количество элементарной серы, выпадающей в осадок после отдувки воздухом, составляет 52,7%, а после отдувки азотом - 79% от общего количества извлека¬емой серы. Из очищенных сточных вод элементарная сера выделяется отстаи¬ванием и фильтрованием. Известен способ очистки сульфидсодержащей воды, заключающийся в подкислении очищаемой воды, отдувке сероводорода воздухом, сжигании отдутого сероводорода воздухом с получением SO2 и поглощении последнего водой. Возникает проблема утилизации SO2 -содержащей воды, т.е. практически про¬исходит замена Н2S на SO2.[8] Кроме того, возможно технология концентрирования СЩС щелочью с получе¬нием пастообразных или жидкотекучих полупродуктов со значительно мень¬шим выходом, что позволяет проводить долгосрочное складирование и снижает расходы на транспортировку. Одним из наиболее перспективных является ме¬тод ЛОКОС (локального окислительно-каталитического обезвреживания). Про¬цесс ЛОКОС основан на жидкофазном гетерогенно-каталитическим окислении кислородом воздуха токсичных сульфида и меркаптида натрия в более безопас¬ные тиосульфат и сульфонат натрия. Недостатком этого метода является сложность выделения серы из очищенной воды и необходимость подкисления сернистых стоков до рН < 4,5. 1.3.3 Биохимические методы очистки сернисто-щелочных сточных вод Принцип биологической очистки воды от сероводорода и продуктов его диссоциации основан на использовании микроорганизмов, окисляющих серо¬содержащие соединения. Считается, что основную роль в биологическом кру¬говороте серы играют две группы микроорганизмов: 1) продуцирующие сероводород (к ним относятся гнилостные, сульфатредуцирующие и серовосстанавливающие бактерии), 2) окисляющие сероводород и неорганические соединения серы. Серобактерии сравнительно широко распространены в природе. Различные группы сероокисляющих бактерий отличаются друг от друга типом питания, физиологическими свойствами и экологическими особенностями. Тионовые и серные бактерии окисляют одни и те же соединения, но разница за¬ключается в том, что тионовые, или несерные бактерии откладывают образую¬щуюся серу вне своих клеток, а истинные серобактерии накапливают ее внутри клеток. При отсутствии сероводорода в окружающей среде и те и другие бакте¬рии окисляют серу до тиосульфатов и, далее, до сульфатов. В сооружениях типа аэрофильтра (биофильтра с принудительной аэрацией), названных авторами аэроокислителями, была проведена очистка от серо¬водорода. Удаление сероводорода из воды в аэрофильтре происходит в резуль¬тате трех параллельно протекающих процессов: десорбции сероводорода выду¬ванием, химического окисления сероводорода кислородом воздуха, микробио¬логического окисления сероводорода при контакте воды с образующейся на за¬грузке биопленкой серобактерий. Проведенные испытания показали, что при эксплуатации аэроокислителя воз¬никают определенные трудности сравнительно быстрого зарастания загрузки карбонатом кальция с некоторым количеством серы, что является следствием десорбции растворенной углекислоты. Исследования методов биохимической очистки воды от сероводорода были вы¬полнены во ВНИИВОДГЕО в 1957-1960 гг.. Эти работы были проведены на лабораторных моделях аэротенка-смесителя с рециркуляцией активного ила и биофильтров с искусственной и естественной аэрацией. В активном иле раз¬вивались тионовые бактерии, главным образом, Thiobaci1us thiooxidans (до 109 клеток на 1 г ила). Th. thioparus развивался очень слабо. В результате интенсив¬ной аэрации весь H2S окислялся до серной кислоты и значение рН воды снижа¬лось до 3,8. на модели биофильтра с естественной, а также принудительной вентиляцией, основная роль принадлежит Th. thioparus. Наряду с аэробными тионовыми бактериями Th. thioparus и Th. thiooxidans на некотором расстоянии от поверхности биофильтра в анаэробных условиях развивались сульфатредуцирующие и денитрифицирующие бактерии (около 30% микрофлоры биофиль¬тра). По данным химических анализов, сероводород полностью не окислялся до сульфатов. Возможно, он частично окислялся до серы, но молекулярная сера не анализировалась. Аналогичные исследования были выполнены по очистке сероводородных сточ¬ных вод сульфатно-целлюлозного производства на модели биофильтра с есте¬ственной аэрацией. Исходная вода имела рН = 7,6 и содержала 33-103 мг/л H2S. микробиологические исследования показали, что доминирующую роль в очистке сточных вод от сероводорода принадлежит Th. thioparus. По данным химических анализов сероводород окислялся как до серы, так и до сульфатов, остаточная концентрация сероводорода в воде после биофильтра составляла 3¬12 мг/л. Дальнейшие исследования, выполненные в ЦНИИ Курортологии и физиотера¬пии позволили определить оптимальные параметры биохимической очист¬ки воды от H2S на аэрофильтрах. Согласно предложенному способу, аэрацию осуществляют через загрузку (гравий, щебень крупностью 10-40 мм) при рас¬ходе воздуха 5-6 объемов на один объем обрабатываемой воды, а серобактерии (Th. thioparus) используют в количестве 1010 - 1015 клеток в 1 м3 загрузки. Пока¬зано, что при крупности загрузки менее 10 мм происходит быстрое заиливание, а при крупности более 40 мм не обеспечивается необходимое количество бак-терий в 1 м3 загрузки и не достигается требуемая степень очистки, что приво¬дит к выдуванию сероводорода и загрязнению воздушного бассейна. Был раз¬работан новый способ биохимической очистки вод от сероводорода, особенно¬стью которого является применение аэрофильтра с затопленной загрузкой, названного авторами реактором биохимического окисления или биоректором. По мнению авторов, наиболее предпочтительными являются ме¬тоды обработки воды в аэроокислителе и метод окисления сероводорода в био¬реакторе. В методе, описанном в, также для окисления сероводорода при¬меняли бактерии Th. thioparus.[10] Другим способом модернизации процесса очистки стоков СЩС установок АВТ и ПП (получения пропилена) является микробиологическая технология. В качестве окислителя используется специальная культура тиобактерий, выра¬щенная и адаптированная к очищаемым стокам. Установлено что при добавле¬нии в процесс отгонки сероводорода специальной культуры в количестве 40 мг/л происходит не только очистка от сероводорода (с 3700 до 1,2 мг/л), но и от фенолов (с 28 до 0,4 мг/л) и меркаптанов (с 0,59 до 0 мг/л). Рекомендована схе¬ма доочистки указанных стоков совместно со стоками цеха полипропилена с получение товарного продукта - комплексного удобрения. Недостатками этого метода является необходимость постоянно регулировать рН в реакторе и необ¬ходимость утилизации серы, образующейся при окислении H2S. Несомненно, биологические методы обработки имеют определенные преимущества перед химическими и физическими методами. Как правило, се¬бестоимость очистки воды биохимическим методом ниже себестоимости ее очистки другими методами. Кроме того, при удалении H2S из воды биохимиче¬скими методами исключается необходимость применения громоздкого реагентного хозяйства. Биохимическая очистка позволяет получить значительный экологический эффект, т.к. ее принцип основан на дублировании одного из эта¬пов биологического круговорота серы в природе. Но при этом необходимость исключить загрязнен
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Природообустройство и водопользование, 65 страниц
2000 руб.
Дипломная работа, Природообустройство и водопользование, 68 страниц
1500 руб.
Дипломная работа, Природообустройство и водопользование, 75 страниц
500 руб.
Дипломная работа, Природообустройство и водопользование, 59 страниц
500 руб.
Дипломная работа, Природообустройство и водопользование, 70 страниц
4000 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg