Очистка сточных вод с помощью мембранных фильтров - Курсовая работа

Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле. Но человек, как правило, не может использовать всю эту воду в своих целях, так как океан - это не просто вода, а достаточно соленая вода. Морские воды составляют 96,5% общего объема, а на долю пресных вод приходится лишь около 3,5%, но человечество не может пользоваться даже этим малым количеством воды в полной мере. 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.1) Органические загрязнения - это примеси растительного и животного происхождения. а) Растительные загрязнения - это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. б) К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота. К первой группе примесей относят нерастворимые в воде грубодисперсные примеси. Эти примеси образуют с водой неустойчивые системы. Значительная часть загрязнений этой группы может быть выделена из воды в результате гравитационного осаждения. К третьей группе относят примеси с размером частиц менее 10-7 см.Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, физико-химические и биохимические. В процессе очистки сточных вод образуются осадки, которые подвергаются обезвреживанию, обеззараживанию, обезвоживанию, сушке. Если по условиям сброса сточных вод в водоем требуется более высокая степень очистки, то после сооружений полной биологической очистки сточных вод устраивают сооружения глубокой очистки. В соответствии с "Водным кодексом" [2], сточные воды после очистки перед сбросом в водоем подвергают обеззараживанию с целью уничтожения патогенных микроорганизмов. Сооружения механической очистки сточных вод предназначены для задержания нерастворенных примесей.Выбор методов очистки сточных вод и определение состава сооружений представляют собой сложную технико-экономическую задачу и зависят от многих факторов: расхода сточных вод и мощности водоема; расчета необходимой степени очистки; рельефа местности; характера грунтов; энергетических затрат и др. Расчет необходимой степени очистки показывает, какой эффект задержания загрязняющих веществ необходимо достичь на очистных сооружениях.В городских сточных водах содержится большое количество нерастворимых и малорастворимых веществ с размером частиц более 0,1 мкм, которые образуют с водой дисперсные системы - суспензии и эмульсии. Такие системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях способны разрушаться - выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды. Механическая очистка - это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворенных грубодисперсных примесей, имеющих минеральную и органическую природу. выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих примесей), а также нефтеловушках, маслоуловителях и смолоуловителях.· Обратный осмос - это тип мембранной очистки сточных вод, в ходе которого к раствору прикладывается давление, превышающее его осмотическое давление, и растворитель перетекает через мембрану. Внешне обратный осмос и ультрафильтрация аналогичны фильтрованию, однако при фильтровании продукт откладывается в виде осадка на фильтре, а при обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора, один из которых обогащен растворенным веществом. Наложение давления на систему, где мембрана разделяет два раствора, создает поле сил, порождающих потоки через мембрану (фильтрацию). Давление H в растворе, заставляющее растворитель переходить через мембрану, называют осмотическим давлением. В процессе ультрафильтрации высокомолекулярные вещества задерживаются мембраной, так как размер их молекул больше, чем размер пор, или вследствие большого трения их молекул о стенки пор мембраны, а низкомолекулярные вещества и растворитель свободно проходят через ее поры.Основными факторами, влияющими на скорость и селективность процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, являются рабочее давление, гидродинамические условия в аппарате, природа и концентрация разделяемого раствора, температура. Однако при высоких давлениях происходит уплотнение материала мембран, что может вызвать снижение проницаемости. В течение всего срока службы мембраны наблюдается замедленное, но непрерывное снижение проницаемости именно изза указанного явления. Увеличение концентрации растворенных веществ приводит к повышению осмотического давления раствора, что снижает эффективную движущую силу процесса, возрастанию вязкости раствора, росту концентрационной поляризации. Со стороны мембраны

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор литературы по очистке сточных вод с помощью мембранных фильтров

1.1 Сточные воды и их классификации

1.2 Методы очистки сточных вод

1.3 Разработка и обоснование технологических схем очистки

1.4 Способы и сооружения механической очистки сточных вод

1.5 Физико-химические основы процессов

1.6 Влияние внешних факторов на процессы разделения

1.7 Аппаратура для обратного осмоса и ультрафильтрации

Заключение

Список используемой литературы

Природная вода - не только среда обитания животных и растений, но и источник водоснабжения и транспортное средство. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле. Роль воды в жизни нашей планеты удивительна и, как ни странно, раскрыта еще не до конца. Большая часть (70,8%) поверхности земли покрыта океанами и морями. Но человек, как правило, не может использовать всю эту воду в своих целях, так как океан - это не просто вода, а достаточно соленая вода. Морские воды составляют 96,5% общего объема, а на долю пресных вод приходится лишь около 3,5%, но человечество не может пользоваться даже этим малым количеством воды в полной мере. Из него менее одного процента находится в жидком состоянии.

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 км 3. 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 количество 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 [9].

Состояние водных ресурсов, на сегодняшний день, вызывает тревогу. Дело в том, что в водоемы попадают огромное количество различных, не свойственных им, химических веществ, которые ухудшают их качество. Основным источником загрязнения окружающей природной среды являются промышленные предприятия, теплоэлектростанции и транспорт.

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наше время в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их. Переход на новые технологии позволит уменьшить выбросы загрязнений. Общие правила заключаются в том, чтоб предотвратить загрязнения. Для этого в промышленности применяются системы очистки сточных вод и газоулавливающие установки, на выхлопных трубах автомобилей устанавливаются специальные фильтры.

Целью данной курсовой работы является подробное рассмотрение очистки сточных вод с помощью мембранных фильтров, виды мембранных фильтров, их различия, преимущества и недостатки, а также их строение, аппаратура и влияние внешних факторов на работу фильтров.