Instalație de tratare a apelor uzate

TEMA DE PROIECT

Să se proiecteze o instalaţie de tratare continuă a apelor uzate dintr-o secţie cu profil chimic. Procesul va asigura distrugerea cianurilor şi îndepărtarea ionilor metalici grei. Colectarea apelor reziduale se va face în 3 coloane (reactoare).

Reactorul 1 : se mai numeşte reactor de cromare şi în el intră un debit de 1,5+0,02*n (m3/h) cu o compoziţie de : CrO3 – 20g/l; H2SO4 – 60g/l; HCl – 20g/l; FeCl3 – 0,3g/l; CuCl2 – 1g/l.

În acest reactor are loc reducerea Cr6+ la Cr3+ utilizând procedeul sulfit. Ca agent de reducere se utilizează Na2SO3 – 20% şi H2SO4 – 20% alimentat din rezervoare anexate instalaţiei de tratare. Acest reactor va fi prevăzut cu un agitator tip paletă.

Reactorul 2 : se mai numeşte reactor de decianurare şi în el intră un debit de 15+0,01*n (m3/h) cu o compoziţie de : NaCN – 30g/l; Na2CO3 – 15g/l; NaOH – 4g/l; Cu(CN)2 – 15g/l.

În acest reactor are loc reducerea cianurilor prin procedeul hipoclorit. Pentru că distrugerea ionului CN- se face în mediu puternic alcalin se adaugă NaOH – 20% şi NaOCl – 20%. Acest reactor va fi prevăzut cu un agitator tip paletă.

Reactorul 3 : se mai numeşte reactor de acidulare şi în el intră un debit de 10+0,03*n (m3/h) cu o compoziţie de : Cu SO4 – 15g/l; H2SO4 – 900g/l;

SnSO4 – 30g/l; Ni(SO3NH2)2 – 75g/l; H3BO3 – 10g/l; Na2SO4 – 0,4g/l; NiCl2 – 0,1g/l; NaHPO4 – 0,05g/l; HCl – 0,7g/l.

În acest reactor are loc neutralizarea acizilor şi precipitarea ionilor metalici grei. Precipitarea se face prin menţinerea pH-ului în limitele 6,5-7,5 Realizarea acestui pH se face adăugând NaOH. Acest reactor va fi prevăzut cu un agitator tip paletă.

Temperatura de lucru va fi de 200C.

Reacţiile de reducere a cromului şi a cianurilor au loc concomitent. Produşii de reacţie din reactoarele 1 şi 2 sunt transvazaţi cu ajutorul a 2 pompe centrifuge (P1 şi P2) în reactorul 3 unde are loc neutralizarea acizilor şi precipitarea ionilor metalici grei.

Produşii de reacţie din reactorul 3 sunt trecuţi prin cădere liberă în vasul de stocare 4 din care cu ajutorul pompei centrifuge P3 sunt transportaţi în decantorul cu funcţionare discontinuă 5. Din decantor apa limpede este dată la canal, iar suspensia cu ioni grei este raclată şi transportată în bazinul 6, unde este amestecată cu praf de cărbune în raport de 1:1. Din vasul 6 suspensia este alimentată într-un filtru rotativ unde se filtrează până la umiditatea (55-n)%.

Elementele de automatizare ale instalaţiei sunt : intrarea H2SO4 în reactorul 1 este reglată de un electroventil controlat de un indicator de pH; intrarea Na2SO3 în soluţie este reglată tot de un electroventil controlat de senzori de Cr6+ prezenţi în produşii de reacţie; intrarea NaOCl în reactorul 2 este reglată de un electroventil controlat de senzori de ioni CN-; intrarea NaOH în reactorul 2 este reglată de un electroventil cu indicator de pH; intrările reactanţilor în reactorul 3 sunt prevăzute cu electroventile dotate cu indicator de pH.

Constanta „n” pentru acest proiect este 11.

1. BILANŢUL DE MATERIALE

Reactor 1 :

Gv1=0.478 l/s

ρH2SO4 – 20%=1143Kg/m3 =1143g/l

CH2SO4=0.2*1143=228.6g/l

ρNa2SO3 – 20%=1195Kg/m3=1195g/l

CNa2SO3=239g/l

unde: Gv1 – debit volumetric intrat;

Gmi– debit masic intrat;

Gme=Gmi - Gmr;

Gme – debit masic ieşit;

Ci – concentraţia la intrare;

Ce – concentraţia la ieşire.

Reacţia ce are loc in reactor este:

2CrO3+3Na2SO3+3H2SO4 Cr2(SO4)3+3Na2SO4+3H2O

Tabel 1: Bilanţul de materiale pentru reactorul 1

Component Concentraţia la intrare

Ci(g/l) Debit masic intrat

Gmi(g/s) Debit masic reacţionat Gmr(g/s) Debit masic ieşit

Gme(g/s) Concentraţia la ieşire

Ce(g/l)

CrO3 20 9.56 9.56 0 0

H2SO4 60 28.6 14.05 14.55 26.6

HCl 20 9.56 0 9.56 20

FeCl3 0.3 0.143 0 0.143 0.3

CuCl2 1 0.48 0 0.48 1

Na2SO3 239 114.24 18.1 96.14 205

Cr2(SO4)3 0 0 0 18.74 39.2

Na2SO4 0 0 0 20.36 42.57

H2O 0 0 0 2.58 5.40

Σ - 162.583 - 162.553 -

Reactor 2 :

ρNaOH – 20%=1219Kg/m3 =1219g/l

CNaOH=243.8g/l

ρNaOCl – 20%=1140Kg/m3=1140g/l

CNaOCl=

unde : Gv2 – debit volumetric intrat;

Gmi– debit masic intrat;

Gme=Gmi - Gmr;

Gme – debit masic ieşit;

Ci – concentraţia la intrare;

Ce – concentraţia la ieşire.

Reacţiile ce au loc in reactor sunt:

2NaCN+5NaOCl+2NaOH 2Na2CO3+5NaCl+H2O+N2