Расход адсорбента определяют по формуле:
m = Q (CН-CK)/a
где СH, СK -- начальная и конечная концентрация примесей в сточной воде, а -- удельная емкость активного угля к данным примесям.
Процесс адсорбционной очистки сточной воды ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с водой (статические условия), при фильтровании воды через слой адсорбента (динамические условия) или в псевдосжиженном слое на установках периодического или непрерывного действия.
При проведении процесса очистки сточной воды в статических условиях используют активный уголь с размером частиц менее 0,1 мм. Процесс проводят в одну или несколько ступеней. Статическая одноступенчатая адсорбция нашла применение в тех случаях, когда адсорбент очень дешев или является отходом производства. Более эффективно (при меньшем расходе адсорбента) процесс протекает при использовании многоступенчатой установки. При этом в первую ступень вводят столько адсорбента, сколько необходимо для снижения концентрации загрязнений от Сн до C1, затем адсорбент отделяют отстаиванием или фильтрованием, а сточную воду направляют во вторую ступень, куда вводят свежий адсорбент. По окончании процесса адсорбции во второй ступени концентрация загрязнений в воде уменьшается от C1 до С2 и т.д. Схема такой установки показана на рис. 14.9.
Рис. 14.9. Схема сорционной установки
По трубопроводу 1 в адсобер 2 поступает очищаемая сточная вода. По трубопроводу 4 подается адсорбент, перемешиваемый импеллером 3. Через трубопровод 8 адсорбент с примесями удаляется. Сточная вода поступает в отстойник 5, в котором часть адсорбента оседает на дно и периодически удаляется через 7. Очищенная вода направляется по трубопроводу 6 для дальнейшей обработки.
Недостатки данного процесса - необходимость фильтрации и невозможность регенерации отработанного угля. В динамических условиях процесс очистки проводят при фильтровании сточной воды через слой адсорбента. Скорость фильтрования зависит от концентрации растворенных веществ и колеблется от 2 до 6 м/ч. Вода в колонне движется снизу вверх, заполняя все ее сечение. Адсорбент применяют в виде частиц размером 1,5-5 мм. Во избежание забивки адсорбента сточная вода не должна содержать твердых взвешенных примесей. В одной колонне при неподвижном слое угля очистку ведут периодически до проскока, а затем адсорбент регенерируют. При непрерывном процессе используют несколько колонн. По такой схеме две колонны работают, а третья отключена на регенерацию. Важнейшей стадией процесса адсорбционной очистки является регенерация угля. Адсорбированные вещества из угля извлекают десорбцией насыщенным или перегретым водяным паром, либо нагретым инертным газом. Температура перегретого пара при этом равна 200-300 °С, а инертного газа 120-140 °С. Расход пара при отгонке легколетучих веществ равен 2,5-3 кг на 1 кг отгоняемого вещества, а для высококипящих в 5-10 раз больше. После десорбции пары конденсируют и вещество извлекают из конденсата.
ИОННЫЙ ОБМЕН. Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки.
Сущность ионного обмена заключается в процессе взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, носят название ионитов. Они практически нерастворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами, а отрицательные ионы - анионитами. Первые обладают кислотными свойствами, вторые -основными.
Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Для практических расчетов важна динамическая обменная емкость - это емкость ионита до "проскока" ионов, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической и полной. Иониты бывают неорганические и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно. Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод нашли органические искусственные иониты. К ним относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью. Отечественная промышленность выпускает различные виды катионитов и анионитов, например: КУ-2-3, КУ-23, КБ-1, КБ-4, КУ-1, АВ-17, ЭДЭ-10Д, АВ-16, АН-22 и др.
Реакция ионного обмена протекает следующим образом:
при контакте с катионитом:
RSC3H + NaCI = PSO3Na + HCI;
при контакте с анионитом:
ROH + NaCI = RCI+ NaOH
Реакция идет до восстановления ионообменного равновесия. Скорость установления равновесия зависит от внешних и внутренних факторов: гидродинамического режима жидкости, концентрации обменивающихся ионов, структуры зерен ионита, его проницаемости для ионов.
РЕГЕНЕРАЦИЯ ИОНИТОВ. Катиониты регенерируют 2-8% растворами кислот. При этом они переходят в Н-форму. Регенерационные растворы содержат катионы. Затем после взрыхления и промывки катиониты заряжаются, например, в Na-форму, путем пропускания через них раствора поваренной соли. Отработанные аниониты регенерируют 2-6% растворами щелочей. Аниониты при этом переходят в ОН-форму. При необходимости регенерируемый анионит из ОН-формы можно перевести в ОН-форму, пропуская раствор NaCI. Элюаты содержат в концентрированном виде все извлеченные из сточных вод анионы и катионы. Элюаты, представляющие собой растворы кислот и щелочей, нейтрализуютили обрабатывают с целью рекуперации ценных продуктов.
Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на установках периодического и непрерывного действия. Первые состоят из аппаратов (фильтров или колонн) периодического действия, насосов, емкостей и КИП.
15. Классификация и общая характеристика чрезвычайных ситуаций
Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, а также значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности.
Стихийное бедствие -- это разрушительное природное и (или) природно-антропогенное явление или процесс, в результате которого может возникнуть или возникла угроза жизни и здоровью людей, могут произойти или происходят разрушения или уничтожение материальных ценностей и элементов окружающей природной среды. К данному явлению относятся: землетрясения; наводнения; сели и оползни; бури и ураганы; природные пожары (лесные, степные и др.); эпидемии и т.д.
Большинство стихийных бедствий характерно только для определенных регионов, что заранее позволяет принимать меры для уменьшения материального ущерба и защиты населения. Некоторые из них -- извержение вулканов, сезонные наводнения, снежные лавины -- прогнозируются со значительной степенью вероятности, что позволяет принять соответствующие меры по защите людей и спасению материальных ценностей; другие -- землетрясения, град, ливневые наводнения -- предсказываются, как правило, тоже с большой достоверностью.
Однако подавляющая часть стихийных бедствий возникает внезапно.
Землетрясение-- это природное явление, сопровождающееся подземными толчками и колебаниями земной поверхности, появлением трещин, смещений в грунте, грязевых потоков, снежных лавин, цунами и т.д.
Причины землетрясений бывают разные: тектонические, вулканические, представляющие наибольшую опасность, а также обвальные, наведенные и др.
Большинство землетрясений как на суше, так и под дном океана относятся к группе тектонических.
Интенсивность землетрясения на поверхности земли измеряется в баллах.
В нашей стране принята международная шкала MSK.-64 (шкала Медведева, Шпонхойтера, Карника), в соответствии с которой землетрясения подразделяются по силе толчков на поверхности земли на 12 баллов. Условно их можно разделить на слабые (1--4 балла); сильные (5--8 баллов) и сильнейшие, или разрушительные (8 баллов и выше).
При 3-балльном земле трясении колебания отмечаются немногими людьми и только в помещении; при 5-балльном -- качаются висячие предметы и все находящиеся в помещении отмечают толчки; при 6-балльном -- появляются повреждения в зданиях; при 8-балльном -- возникают трещины в стенах зданий, обваливаются карнизы и трубы; 10-балльное землетрясение сопровождается всеобщим уничтожением зданий и нарушением поверхности земли.
В зависимости от силы подземных толчков могут разрушаться целые поселки и города. Вследствие коротких замыканий в электросетях возникают пожары. В результате выхода из строя коммунально-энергетических коммуникаций происходит затопление подвалов, убежищ, скопление газа при повреждении системы газовой сети, прекращение подачи электроэнергии и т.д.
Массовые завалы, в том числе и путей сообщения, не позволяют широко использовать технические средства для ведения спасательных работ.
Все это значительно затрудняет организацию и ликвидацию последствий землетрясения и оказания помощи пострадавшим (так, в Армении в 1988 г. при землетрясении в 10 баллов по шкале MSK число жертв достигло более 25 тыс. человек, а убытки -- более 9 млрд руб.
Вулканические землетрясения характерны для регионов расположения действующих или потухших вулканов и могут прогнозироваться с достаточной степенью вероятности, поэтому ущерб от них менее значителен или исключен вовсе, поскольку строительство на данных территориях учитывает возможность появления катастрофических ситуаций.
Предупреждение жителей об угрозе землетрясения является весьма затруднительным, так как точно предсказать его место и время пока невозможно. Однако знание косвенных признаков его приближения может помочь пережить данную ситуацию с наименьшими потерями. К таким признакам относятся: беспричинное, на первый взгляд, беспокойство птиц и домашних животных (особенно это заметно ночью), а также массовый исход из мест обитания пресмыкающихся. Зимой ящерицы и змеи в предчувствии опасности выползают даже на снег. Оповещение населения осуществляется передачей общения по сетям радиовещания и телевидения.
Для привлечения внимания в экстренных случаях перед передачей информации включаются сирены, а также другие сигнальные средства. Сирены и прерывистые гудки предприятий, транспортных средств означают сигнал гражданской обороны «Внимание всем». При этом необходимо немедленно включить громкоговоритель. радио- или телеприемник и слушать сообщение штаба гражданской ''бороны. При угрозе землетрясения вариант сообщения может быть таким:
«Внимание! Говорит штаб гражданской обороны города... Граждане! В связи с возможным землетрясением отключите газ, воду, электричество, погасите огонь в печах. Возьмите необходимую одежду, документы, продукты питания, воду и выйдите на улицу. Займите место вдали от зданий, линий электропередач. Оповестите соседей о полученном сообщении. Находясь в помещении при первом толчке, встаньте в дверной (балконный) проем или в проемах капитальных внутренних стен, у колонн и под балками каркаса. Не зажигайте спички, свечи, не пользуйтесь зажигалками, соблюдайте спокойствие и хладнокровие, не поддавайтесь панике.».
После прекращения подземных толчков необходимо убедиться в отсутствии ранения, осмотреть окружающих людей и оказать им помощь, после чего проверить состояние систем водо- газо- и электроснабжения. Пользоваться лифтом запрещено. Спускаясь по лестнице, необходимо убедиться в ее прочности. Не подходить к поврежденным зданиям. Принять участие в ликвидации последствий землетрясения.
Наводнение -- это значительное затопление местности, возникающее в результате подъема уровня воды в реках и водоемах выше обычного или разлива воды вследствие разрушения гидротехнических сооружений.
Причинами данного явления служат быстрое таяние снегов, ливневые дожди, половодье, нагон воды со стороны моря в устье рек. Кроме того, затопление суши может произойти в результате завала рек при землетрясении, горных обвалов или селевых потоков, а в прибрежных районах -- действия цунами -- океанических волн, образующихся вследствие подвижек земной коры в океане. Большинство наводнений прогнозируется, и для снижения потерь возводятся защитные дамбы, плотины и т.д.
Оповещение населения осуществляется по местным сетям радиовещания и телевидения после сигнала «Внимание всем», подаваемого гудками сирен. При этом самым эффективным способом защиты от наводнения является эвакуация, перед которой необходимо сделать следующее:
* отключить газ, электричество, воду. перенести на верхние этажи (чердак) ценные вещи и предметы, закрепить и по возможности забить досками или фанерой окна первых этажей;
* взять с собой документы, деньги и ценности, лекарства (аптечку), комплект верхней одежды (по сезону) и обуви, туалетные принадлежности, запас продуктов питания на 3--5 дней;
* прибыть на объявленный сборный пункт для регистрации и отправки в безопасные районы.
По прибытии в пункт назначения организуется регистрация прибывших и их размещение. При внезапном же наводнении необходимо: * как можно быстрее занять ближайшее возвышенное место и быть готовым к эвакуации по воде плавсредствами или пешим порядком вброд;