Расчет основного оборудования

2.4 Расчет основного оборудования

 

Расчет электрофлотатора.

Материальные потоки в электрофлотаторе.

Исходные данные:

I = 50 А – токовая нагрузка на аппарат;

tоэл=25ºС – температура электролита;

Вт=98%;

Расстояние между электродами 5 – 10 мм

Экспериментальные данные по составу воды, поступающей в аппарат:

Na2SO4=2000 мг/л, Скипидар=0,01 мг/л, Масло веретенное=5 мг/л, ПАВ «Брулин»=30 мг/л, K2Cr2O7 =0,02 мг/л

рН=8,5

Катодные реакции

H2O→H2 + ОН- – 2ē

Анодные реакции

2H2O→O2+4H++4ē

Определение расхода воды при электрофлотации, GH2O

где GH2O кг/ч – количество воды, вступившее в электрохимическую реакцию на электроде;

Вт – выход по току, доли единицы;

М = 18 – молекулярная масса воды;

26.8 – количество электричества, равная 1 Р, А-ч;

n = 4, 2 соответственно – количество электронов, участвующих в электрохимической реакции.

G1H2O = 0,0082 кг/ч – количество воды, вступившее в реакцию на аноде.

G2H2O = 0,0165 кг/ч – количество воды, вступившее в реакцию на катоде.

GH2O = G1H2O + G2H2O

GH2O = 0,0247 кг/ч

Определение количества образовавшихся газов

где кг/ч – количество образовавшегося водорода,

МН2 = 2 – молекулярная масса водорода;

n = 2 – количество электронов, участвующих в электрохимической реакции.

       = 0,0019 кг/ч

где кг/ч – количество образовавшегося кислорода,

МO2 = 32 – молекулярная масса кислорода.

= 0,2195 кг/ч

Определение количества растворителя (воды), уносимого с газообразными продуктами

а) Определение количества растворителя, уносимого с водородом

где t0эл = 25 – температура электролита, °С;

22,4 л – объем одного г-моль газа при нормальных условиях;

р = 23,76 мм. рт. ст. = 23,76133 = 3167,2 Па = 31,672 – упругость водяного пара при температуре электролита, гПа;

ρр = 0,02304 – плотность паров растворителя при t0эл, г/л.

      = 5,5246 10–4 кг/ч

б) Определение количества растворителя, уносимого с кислородом

где  – количество образовавшегося кислорода, кг/ч.

        = 2,7623 10–4 кг/ч

Таким образом суммарный расход воды на электролиз:

 =0,0503 кг/ч

Заключение

Итак, гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, а его сточные воды – одними из самых токсичных и вредных.

Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов и других примесей. Очистка таких стоков затруднена. При этом не удается выделить металлы из шлама сложного состава, а если и удается, то возникают проблемы с дальнейшим использованием и переработкой отходов. Для решения проблемы снижения количества тяжелых металлов в сточных водах до ПДК необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей возвращать в технологический цикл, а извлеченные примеси – на захоронение или переработку.

И действительно, в сравнении с другими методами очистки промышленных сточных вод преимущества использования электрофлотационных модулей очевидны:

·           высокая эффективность извлечения дисперсных веществ (гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов и кальция, нефтепродуктов, поверхностно-активных и взвешенных веществ);

·           высокая производительность (1м² оборудования – 4 м³/ч очищаемой воды);

·           отсутствие вторичного загрязнения воды благодаря примению нерастворимых электродов ОРТА;

·           низкие затраты электроэнергии от 0,5 до 1 кВт·ч/м³;

·           отсутствие заменяемых материалов (электродов, фильтров, сорбентов и пр.);

·           простота эксплуатации, автоматический режим работы не требуют ежегодного ремонта и остановок;

·           шлам менее влажный (94–96%), в 3–5 раз легче обезвоживается и может быть использован при изготовлении строительных материалов и / или пигментов для красителей.

В проекте рассмотрен электрофлотатор как основная ступень очистки, приведена его технологическая схема, её описание, рассчитан материальный баланс сточных вод.

Список литературы

1.    Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия, 1983.

2.    Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. М.: Энергия, 1977.

3.    Костюк В.Н. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. Л.: Химия, 1990.

4.    Алферова Л.А. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М.: Стройиздат, 1984.

5.    Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1979.

6.    Когановский А.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983.

7.    Классен В.И., Мокроусов В.А. Введение в теорию флотации. М.: Металлургиздат, 1959. 580 с.

8.    Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотация. М.: Недра, 1973. 384 с.

9.    Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. 512 с.

10. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1990. 511 с.

11. Пушкарев В.В., Южанинов А.Г., Мэн С.К. Очистка маслосодержащих вод. М.: Металлургия, 1980. 200 с.

12. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л.: Химия, 1977. 464 с.

13. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. М.: Недра, 1983.