Электронные плакаты на CD "Технологии и средства очистки природных и сточных вод"
Комплект учебно-наглядных пособий по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод включает в себя тщательно проработанный и структурированный графический материал по всему курсу данной дисциплины (84 графических модулей). Дидактические материалы содержат рисунки, схемы, определения и таблицы по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод и предназначены для демонстрации преподавателем на лекциях. В разработке пособий принимают участие профессора и доценты Южно-Уральского государственного университета, педагогических вузов, а также педагоги-практики с многолетним стажем преподавания. Все иллюстрации выполнены профессиональными художниками.
Возможно несколько вариантов исполнения комплекта учебно-наглядных пособий по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод
Презентации по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод на CD (презентации, электронный учебник):
Диск предназначен для демонстрации преподавателем дидактического материала на занятиях по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод с использованием интерактивной доски, мультимедийного проектора и прочих компьютерных демонстрационных комплексов. В отличие от обычных электронных учебников для самостоятельного изучения, данные презентации по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод разработаны специально для показа рисунков, схем, таблиц на лекциях. Удобная программная оболочка имеет оглавление, позволяющее просмотреть необходимый плакат. Предусмотрена защита плакатов от несанкционированного копирования. В помощь преподавателю для подготовки к занятиям прилагается печатное пособие.
-
Раздел 1 Освобождение воды от взвесей фильтрованием
1. Свойства загрузочных материалов
2. Напорный самопромываемый фильтр ВСФ-2000
Из напорных самопромывающихся фильтров с плоскими сетчатыми фильтрующими элементами с непрерывной отчисткой воды и автоматической промывкой применяются фильтры ВСФ-2000. Производительность фильтра составляет 2000 м3/ч, площадь фильтрования — 31 м2. Вода в фильтр подается сверху и снизу корпуса, фильтруется через фильтрующие элементы и отводится через патрубок, расположенный с средней части корпуса.
Часть очищенной воды используется на промывку фильтрующих элементов, которая осуществляется обратным током воды под действием разностей давления в корпусе фильтра и системе канализации. Промываются фильтрующие элементы, перекрытые вращающимися коробами. Вода смывает осадок с фильтрующих элементов во вращающиеся короба и через полый вал отводиться из фильтров в канализацию. Сетчатые фильтры имеют малые потери напора.
Фильтр задерживает взвешенные вещества крупностью 0,01 мм и выше при Vф = 60–70 м/ч. Такие фильтры используют для отчистки оборотной воды и устанавливаются без разрыва струи на напорных водоводах охлажденной воды.
3, 4. Схемы фильтров (1), (2)
Приведенные выше схемы фильтров применяются в системах промышленного водоснабжения для доочистки воды после предварительной ее отчистки и как самостоятельные сооружения.
5. Вертикальные однокамерные напорные фильтры
Данные фильтры применяются в промышленном водоснабжении для безреагентного осветления воды с содержанием взвешенных веществ от 200 до 500 мг/л и осветлением ее без предварительного отстаивания или с предварительным отстаивание после обработки коагулянтами.
Применяют вертикальные однокамерные напорные фильтры заводского изготовления свысотой фильтрующей загрузки 1 м и диаметром от 1 до 3,4 м производительность 50–150м3.
6. Горизонтальный напорный фильтр
Применяют горизонтальные фильтры с высотой нижнего слоя загрузки 1,08 м, верхнего 0,5м диаметром 3 м и длиной 10 м с площадью фильтрования 30 м2, производительность до300 м3/ч.
Промывка загрузки водовоздушная, для чего в загрузки устанавливается специальная распределительная система для подачи сжатого воздуха. Разгрузка фильтра осуществляется через верхний лаз, а гидравлическая выгрузка при ее замене через загрузочный штуцер. Скорость фильтрования для напорных фильтров с предварительным отстаиванием воды при нормальном режиме 8 м/ч, без отстаивания 4 м/ч напорные фильтры, как правило, не имеют поддерживающих гравийных слоев. Их дренаж выполняется в виде трубчатой магистрали сответвлениями, снабженными фарфоровыми или пластмассовыми колпачками или прорезанными щелями.
7. Сверхскоростная фильтровальная станция батарейного типа
Развитие систем автоматики позволили Г. Н. Никифорову предложить батарейный тип сверхскоростных напорных фильтров, связанных единым гидравлическим режимом иавтоматической системой промывки каждого фильтра.
Количество фильтров в блоке применяются от 6 до 10. Чем меньше фильтров в блоке, тем больше возрастает скорость фильтраций в оставшихся в работе фильтрах. Станция представляет собой батарею из 6, 8, 10-серийных напорных вертикальных однокамерных фильтров, объединенных общим подающим коллектором исходной воды и общим коллектором фильтрованной воды.
8. Свойства фильтрующих тяжелых зернистых материалов
Данная таблица содержит сведения о свойствах различных тяжелых зернистых материалов сописанием Фильтрующего слоя, и интенсивности промывки крупнозернистых фильтров.
9. Характеристика фильтров
Данная таблица содержит сведения о конструкции фильтров, характеристики фильтрующего слоя, режиме фильтрования и режиме промывки.
10. Схемы однокамерных фильтров
Осветлительные однокамерные фильтры состоят из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов, запорной арматуры и пробоотборных устройств. Корпуса фильтров цилиндрические, сварные, из листовой стали, сприваренными, эллиптическими штампованными днищами.
В центре верхнего и нижнего днищ фильтров приварены фланцы, к которым снаружи пофронту фильтра присоединяют трубопроводы, а внутри — распределительные устройства. Верхнее распределительное устройство состоит из радиально расположенных перфорированных распределительных труб. Нижнее распределительное устройство — трубчато-желобкового типа с шириной щели 0,4 мм.
11. Фильтр АКХ
Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова разработана оригинальная конструкция скорых фильтров, получивших название «фильтры АКХ» и использованных вряде городских водопроводов. Идея этих фильтров предложена Д. М. Минцем и С. А.Шубертом.
Из анализа работы обычных скорых фильтров видно, что вода, фильтруясь сверху вниз, отлагает загрязнения главным образом в верхнем наиболее мелкозернистом слое песка. Вследствие этого грязеемкость остальной части фильтрующего материала остается неиспользованной. В этих условиях верхние его слои быстро загрязняются, потери напора быстро возрастают, вследствие чего период полезной работы между промывками оказывается незначительным.
В фильтрах АКХ основная масса воды подается на фильтр снизу и проходит сначала нижние, относительно крупнозернистые слои фильтрующего материала, в силу чего загрязнения располагаются в толще фильтра более равномерно, грязеемкость его возрастает, нарастание потерь напора идет медленно и длительность рабочего периода увеличивается. Чтобы воспрепятствовать взвешиванию верхних слоев мелкого песка при относительно больших скоростях восходящего потока воды, некоторая часть воды в фильтрах АКХ подается сверху. Фильтрат отводится системой дренажных труб, расположенных в толще песка на глубине 50–60 см от поверхности (до оси труб). Такой характер работы фильтра позволил назвать его двухпоточным фильтром.
Фильтры АКХ дают возможность увеличить период работы между промывками или повысить скорость фильтрования. Нормальная расчетная (условная) скорость фильтрования, рекомендованная для этих фильтров техническими условиями на их проектирование, составляет 12 м/ч (при этом под расчетной скоростью фильтрования понимается сумма скоростей фильтрования восходящего и нисходящего потоков). Благодаря относительно большой скорости фильтрования площадь этих фильтров значительно сокращается посравнению с площадью обычных фильтров. Максимальная скорость при форсированной работе станции (промывка, ремонт) не должна превышать 15 м/ч.
12, 14. Контактные осветлители
Своеобразным сооружением для осветления и обесцвечивания волы являются контактные осветлители. По своей конструкции они близки к фильтрам с песчаной загрузкой, укладываемой на слой гравия или непосредственно на дренажную систему. Вода проходит загрузку снизу вверх, т. е. в направлении уменьшающихся размеров ее зерен. Коагулянт вводится в обрабатываемую воду непосредственно перед поступлением ее в фильтр. Таким образом, здесь имеет место контактная коагуляция, при которой коллоидные частицы прилипают к зернам загрузки. Это позволяет снизить дозу коагулянта и, следовательно, общий его расход.
Контактные осветлители (разработанные в Академии коммунального хозяйства под руководством проф. Д. М. Минца и А. С. Шуберта) применяются в одноступенчатых установках для очистки маломутных и цветных вод (при содержании в них не более 150 мг/л взвеси, включая образовавшуюся в результате коагулирования).
Разработаны контактные осветлители нескольких типов. В одних (КО-1) отвод фильтрата производится из надзагрузочного слоя воды. В этом случае скорость фильтрования (при среднем размере зерен песка 0,8 мм) не должна превышать 5–5,5 м/ч — во избежание взвешивания песка. В осветлителях КО-2 отвод фильтрата осуществляется из верхней части фильтрующего слоя. Это позволяет повысить расчетную скорость фильтрования (до 10 м/ч), но удорожает систему дренажа.
Для загрузки контактных осветлителей применяется песок с эквивалентным диаметром от0,9 до 1,1 мм. Зерна песка размером менее 0,5 мм не должны допускаться.
Толщина слоя загрузки принимается не менее 2 м. Потери напора в заиленной загрузке недолжны превосходить толщину ее слоя. Толщина слоя гравия 0,35 м.
Промывка загрузки осуществляется также подачей воды снизу вверх. Интенсивность промывки составляет 13–15 л/(с· м2), а объем промывной воды (при наибольшей допустимой мутности исходной воды) — 15 % объема осветляемой воды.
Уменьшение расхода промывной воды достигается применением продувки загрузки сжатым воздухом.
13. Фильтры
Скорые фильтры имеют достаточно высокую производительность при сравнительно небольших габаритах, что позволяет существенно сократить производственные площади. Ихотличает высокая надежность работы с точки зрения возможности проскока загрязнителей впроцессе фильтрования. Работу скорых фильтров можно полностью автоматизировать, т. е. обеспечить их периодическую промывку в зависимости от количества очищенной воды или по таймеру. В технологических схемах водоподготовки они хорошо сочетаются сустановками аэрации, системами для ввода реагентов-окислителей и коагулянтов.
Использование в таких фильтрах наполнителей с каталитическими свойствами позволяет существенно упростить схему очистки воды за счет обеспечения возможности очистки воды одновременно от нескольких видов загрязнителей.
15. Параметры загрузки и промывки фильтров
Раздел 2
Методы удаления примесей из воды
16. Классификация примесей
по фазово-дисперсному состоянию
17–20. Гидролиз
Гидролиз — химическая реакция между каким-либо веществом и водой. При гидролитическом расщеплении солей, которое, как правило, является обратимой реакцией, образуются кислоты и основания. Если при гидролизе солей происходит образование нерастворимого или легколетучего вещества, то реакция идет практически до полного разложения исходного вещества. Органические вещества гидролизуются в присутствии кислот (кислотный гидролиз) или щелочей (щелочной гидролиз).
Существуют различные схемы гидролиза:
21. Алгоритм составления уравнений реакции гидролиза
Когда студенты поняли суть реакции гидролиза, необходимо дать алгоритм написания уравнений гидролиза.
а) Необходимо определить тип гидролиза. На этом этапе студенты могут написать уравнение диссоциации соли. Можно дать им «правило цепочки»: цепочка рвется послабому звену, гидролиз идет по иону слабого электролита.
Пример 1. Гидролиз сульфата меди (II):
CuSO4 = Cu2+ + SO42–.
Соль образована катионом слабого основания (подчеркиваем) и анионом сильной кислоты. Гидролиз по катиону.
б) Необходимо написать ионное уравнение гидролиза и определить среду
Cu2+ + H-OH ↔ CuOH+ + H+;
образуется катион гидроксомеди (II) и ион водорода, среда кислая.
в) Необходимо составить молекулярное уравнение. Надо учитывать, что составление такого уравнения есть некоторая формальная задача. Из положительных и отрицательных частиц, находящихся в растворе, мы составляем нейтральные частицы, существующие только набумаге. В данном случае мы можем составить формулу (CuOH)2SO4, но для этого ионное уравнение нужно мысленно умножить на два. Получается:
2CuSO4 + 2H2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4.
Обращаю внимание, что продукт реакции относится к группе основных солей. Названия основных солей, как и названия средних, следует составлять из названия аниона и названия катиона, в данном случае соль назовем сульфат гидроксомеди (II). (Приставка «ди» не нужна, не говорим же мы «сульфат динатрия»). Называть эту соль «гидроксосульфат меди».
22. Принципиальная схема ресурсосберегающей установки для очистки минерализованных вод
Ресурсосбережение — система мер по обеспечению рационального использования ресурсов, удовлетворению прироста потребности в них народного хозяйства, главным образом за счет экономии. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986–1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено превратить ресурсосбережение в решающий источник удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства.
Прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах должен на 75–80 % удовлетворяться за счет их экономии. Основой ресурсосбережения является комплексное использование природных и материальных ресурсов, максимальное устранение потерь инерациональных расходов, возможно более полное вовлечение в хозяйственный оборот вторичных материальных ресурсов и попутных продуктов.
Ресурсосбережение должно достигаться на всех этапах производства и использования ресурсов: рационализацией добычи природного сырья, топлива и др. (например, более полное извлечение нефти из пласта), максимальным использованием добытого ресурса, сведением к минимуму потерь при транспортировке и хранении; наиболее эффективным применением ресурса в процессе производства или непроизводственного потребления; выявлением, учетом и полным использованием вторичных ресурсов (образующихся впроцессе их первичного потребления), прежде всего по прямому назначению — в качестве полноценного сырья, источника энергии или тепла и др., а также переработкой отходов иутилизацией отбросов.
Обеспечение ресурсосбережения — обязательное требование к технике, технологии, организации производства и непроизводственной деятельности, хозяйственному механизму. Новая техника должна требовать меньшего расхода ресурсов как в процессе ее производства, так и в процессе эксплуатации. Новая технология должна быть безотходной или малоотходной, малооперационной. Строгий учет ресурсов, их наличия, движения, расходования, моральная и материальная заинтересованность работников в лучшем их применении, бережное отношение населения к использованию энергии, топлива, воды, тепла, жилого фонда — обязательные слагаемые ресурсосбережения.
Последовательному осуществлению политики ресурсосбережения способствует организация деятельности всех производственных звеньев на началах хозяйственного расчета, внедрение бригадного подряда и цехового подряда. Не менее важна работа по воспитанию в каждом человеке чувства хозяина страны и своего предприятия, моральной ответственности за рациональное использование результатов общего труда. Объективная необходимость ресурсосбережения определяется переходом производства на интенсивный путь развития.
Преимущества плановой социалистической системы хозяйства, единство интересов общества, трудовых коллективов и каждого человека позволяют избежать неизбежного при капитализме расточительства ресурсов из-за диспропорций и кризисов, обеспечивают возможности оптимального применения ресурсов в производстве, непроизводственной сфере и в быту.
23. Технологическая схема очистки воды с узлом электрокоагуляции для слива в промканализацию
Электрокоагуляция — коагуляция (оседание) коллоидных систем вследстие действия на них постоянного электрического тока, который вызывает электрическую диссоциацию присутствую их в системе солей, выборочное взаимодействие ионов с образованием ивыпадением гелей.
Электрокоагуляция используется для очищения оборотных вод в системах обработки шламов.
Технология производства на горно-рудных и обогатительных предприятиях требует большого количества воды. В связи с большой плотностью населения в развитых странах ипостоянным ростом загрязненности естественных источников пресной воды является абсолютно необходимым повторное использование оборотных вод. Поэтому роль электрокоагуляции как промышленной технологии очень важна.
24. Очистка (доочистка) сточных вод
от следов металлов
Раздел 3
Адсорбционные методы
25. Емкостные характеристики и технологические свойства сорбентов
Сорбенты для очистки воды — это вещества, обладающие высокой адсорбционной способностью, то есть могущие задерживать и накапливать в себе различные примеси, содержащиеся в воде.
Марки и подробные характеристики свойств осветляющих сорбентов для очистки воды представлены в таблице. Также углеродные сорбенты для очистки воды на основе активных углей подразделяют по способу производства:
- дробленые углеродные сорбенты для очистки воды;
- БАУ, КАД, ДАК и др.;
- гранулированные — АГ-3, АГ-5, СКТ и др.;
- порошковые — ОУ-А, ОУ-Б, КАД-молотый и др.
В системах водоподготовки и водоочистки наиболее активно применяются сорбенты для очистки воды гранулированной и порошковой структуры. Необходимо понимать разницу между ними — гранулированные сорбенты для очистки воды обладают большей механической прочностью и износостойкостью, оказывают меньшее гидравлическое сопротивление.
Порошковые сорбенты для очистки воды обладают большей площадью адсорбции, но в тоже время оказывают большее гидравлическое сопротивление и быстрее разрушаются в ходе механического трения друг о друга, о стенки фильтрующих колонн и пр. В России и США (США — производитель более чем 100 ведущих марок сорбентов для очистки воды) приняты разные системы оценки размеров частиц сорбентов — в миллиметрах и мешах соответственно.
Одним из основных свойств сорбентов для очистки воды является размер пор, взависимости от которого они и подразделяются:
- супермикропоры сорбентов для очистки воды углем (rэфф < 0,6–0,7 нм);
- микропоры сорбентов для очистки воды углем
(0,6–0,7 нм < rэфф < 1,5–1,6 нм); - мезопоры сорбентов для очистки воды углем
(1,5–1,6 < rэфф < 100–200 нм); - макропоры сорбентов для очистки воды углем
(rэфф > 100–200 нм).
От размера пор также зависит их общая площадь, которая в итоге и влияет на эффективность сорбента для очистки воды. Наиболее качественнее сорбенты, способные адсорбировать значительные количества органических веществ, растворенных в воде, обладают эффективной адсорбционной площадью от 1500 до 2200 м2 на 1 г сорбента.
При выборе сорбента для очистки воды наши сотрудник отталкиваются от нескольких ключевых показателей:
- анализ воды (наличие конкретных органических и неорганических загрязнителей — один из основных факторов, влияющих на выбор конкретной марки сорбента дляочистки воды);
- фракционный состав сорбента для очистки воды (подбор оптимального фракционного состава сорбента осуществляется при помощи анализа воды, при известном размере молекул загрязнителя, их количестве, структуре и пр.);
- насыпной и истинной плотности сорбента для очистки воды (плотность сорбента влияет на выбор корпуса для фильтрующей колонны, его объем и пр.);
- прочность сорбента на истирание и дробление (в зависимости от показателей прочности выбирается конкретный сорбент; давление и скорость потока воды, фракционный состав сорбента оказывают сильное влияние на параметры прочности, истирания и раздробления);
- сорбционная активность и сорбционная емкость.
Впрочем, сорбенты для очистки воды — это не только активные угли различных марок, хотя они и занимают значительную часть рынка сорбентов для очистки воды. Из углеродных сорбентов можно назвать каменноугольный кокс, пек, нетяной кокс и пр. Их преимущество— малая зольность, сравнимая с параметрами шунгита, хотя их сорбционная емкость меньше, чему сорбентов на основе активированных углей.
Также отдельно существует обширный класс неуглеродных сорбентов для очистки воды:
- диатомит, получаемый из отложений на основе
диатомовых водорослей; - трепел — отличный адсорбент;
- опока (мергель, серо-белая глина; от «пеку, печь,
пещера») — тонкозернистая, размер частиц
0,01–0,001 мм; сравнительно твердая, но легкая
пористая порода; плотность — 1,0–1,3 г/см3;
отличный адсорбент); - керамзит;
- монтмориллонит — минерал глинистой природы,
обладает достаточно высокой площ
Печатные плакаты (таблицы) по технологиям и средствам очистки природных и сточных вод для оформления кабинетов:
плакат на полимерной пленке
планшет на жесткой основе
| Варианты изготовления плакатов на различных материалах: |
|
| Плакат 560х800 мм, бумага 115 г/м2; |
|
| Плакат 560х800 мм, бумага 200 г/м2; |
|
| Плакат 560х800 мм, ламинированный, бумага 115 г/м2; |
|
| Плакат 560х800 мм, полимерная пленка, пластиковая рамка; |
|
| Планшет 560х800 мм, жесткая пластиковая основа. |
|
Комплект типовых плакатов по технологиям и средствам очистки природных и сточных вод:
- Санитарные нормы показателей качества воды. Безопасность питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям
- Вертикальные однокамерные напорные фильтры. Схема классификации способов очистки сточных вод
- Вертикальный фильтр
- Осмос. Схема обратного осмоса
- Виды мембранных элементов (Обратноосмотическая синтетическая мембрана. Трубчатый мембранный аппарат. Мембраны)
- Виды мембранных элементов (Трубчатые мембранные элементы. Схема аппарата с одним пучком полных волокон)
- Свойства загрузочных материалов
- Электролиз. Принцип электродеионизации
Возможен заказ как комплекта типовых плакатов, так и выборочный, используя макеты наглядных пособий из комплекта электронных плакатов «Технологии и средства очистки природных и сточных вод» на CD. Размер плакатов 560х800 мм или другой по выбору.
