Анализ проблемы загрязнения и очистки сточных вод промышленными предприятиями

Анализ проблемы загрязнения и очистки сточных вод промышленными предприятиями. Виды сточных вод. Показатели качества сточных во.д Требования к сточным водам промышленных предприятий. Основные методы очистки сточных вод. Биохимические основы методов биологической очистки сточных вод...

2015-09-19

931.97 KB

67 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


PAGE   \* MERGEFORMAT 71

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….7

ГЛАВА 1. Анализ проблемы загрязнения и очистки сточных вод  промышленными предприятиями…………………………9

  1.  Виды сточных вод…………………………………………………………..9
    1.  Показатели качества сточных вод…………………………………………13
    2.  Требования к сточным водам промышленных предприятий……………20
    3.  Основные методы очистки сточных вод…………………………………..22
      1.  Механические методы очистки………………………………………22
      2.  Химические методы очистки…………………………………………23
      3.  Физико-химические методы очистки………………………………..24
      4.  Биологические методы очистки…………………………………...…24
        1.   Биохимические основы методов биологической очистки сточных вод ……………………………………………………….25

ГЛАВА 2. СТАДИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД…………………………..29

2.1 Механическая очистка……………………………………………………..29
2.1.1 Усреднитель ……………………………………………………………...29

2.1.2 Песколовка ………………………………………………………………..32
2.1.3 Песковые площадки………………………………………………………34
2.2 Биологическая очистка……………………………………………………..36

2.2.1 Биореактор ………………………………………………………………..36

2.2.2 Вторичный отстойник…………………………………………………….39
2.3 Доочистка сточных вод……………………………………………………..42
2.3.1 Биофильтры………………………………………………………………..42

2.3.2 Сорбционный фильтр……………………………………………………..44
2.3.3. УФ-обеззараживание……………………………………………………..46

2.4. Обеззараживание сточных вод…………………………………………….48

2.4.1  Центрифуги……………………………………………………………….49

2.4.2 Сепаратор…………………………………………………………………..50
2.5 Обработка осадка……………………………………………………………51
2.5.1 Стабилизация ила………………………………………………………….52

2.5.2 Обезвоживание ила………………………………………………………..53

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА СТАНЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД ……………………55

3.1. Общие сведения…………………………………………………………….55

  1.  Технология очистки…………………………………………………………60
    1.  Описание технологической схемы…………………………………………61
    2.   Архитектурно-строительные решения……………………………………68
    3.  Водопровод и канализация………………………………………………….69

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….70

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………...……72

ВВЕДЕНИЕ

В начале этого столетия более половины населения мира будет проживать в городских районах. К 2025 году эта доля возрастет до 60 процентов, что составит около 5 млрд. человек. Поэтому общей целью человечества становится адекватное обеспечение водой хорошего качества всего населения нашей планеты, при этом сохраняя гидрологические, биологические и химические функции экосистем.

Значительная часть крупных городских агломераций расположена в устьях рек и в прибрежных зонах. Стремительный рост городского населения и индустриализация создают серьезные препятствия на пути реализации возможностей по охране водных ресурсов и окружающей среды во многих городах. Это приводит к загрязнению природных водотоков, вызываемому сбросом городских и промышленных отходов, а также чрезмерной эксплуатации имеющихся водных ресурсов, что ставит под угрозу водную среду и водоснабжение. Для обеспечения полного использования ограниченных водных ресурсов и охраны этих ресурсов от загрязнения необходимы новые технологии.

В данной дипломной работе представлен проект станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, разработанный для города Сковородино (Амурской области). Решение о строительстве этого объекта было принято руководством области в связи с серьезным ухудшением экологической обстановки в районе, а также значительным ухудшением качества вод в реке Амур. В очистных сооружениях предусмотрен полный цикл очистки сточных вод вплоть до бактериологического обеззараживания, что позволило обеспечить благоприятные экологические условия для  проживания населения, а также снизило негативные воздействия города на окружающую среду до нормативных.

Целью дипломной работы является изучение технологии очистки хозяйственно-бытовых сточных вод г.Сковородино Амурской области. Исходя из проведенного нами анализа литературы, в дипломной работе, были поставлены следующие задачи:

- проанализировать проблемы загрязнения и очистки сточных вод;

- изучить методы очистки сточных вод;

- произвести обзор оборудования для механической и биологической очистки, доочистки, процесса обеззараживания сточных вод, обработки осадка;

- внедрение выбранных установок в технологических схемах проекта.

ГЛАВА 1. Анализ проблемы загрязнения и очистки сточных вод  промышленными предприятиями

1.1. Виды сточных вод

Загрязнение воды представляет на сегодняшний день серьезную опасность для здоровья населения и водной среды. Загрязненные стоки попадают напрямую в водоемы или просачиваются в грунтовые воды, представляя огромный риск для здоровья людей, состояния животных и растений. Поэтому решение проблемы загрязнения воды и обеспечение населения и производственной сферы чистой водой приобретает все более важное значение. В связи с этим необходимо представлять особенности и характер загрязнения сточных вод промышленными предприятиями, в частности автотранспортными, и основные методы их очистки.

Сточные воды – это воды, удаляемые после их использования. Более полно сточной водой (или сточной жидкостью) называется использованная на бытовые или производственные нужды вода, получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства (или одновременно и то и другое), и подлежащая удалению с территории населенного пункта или промышленного предприятия.

Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, в зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей могут быть разделены на три основные категории:

  1.  бытовые (иначе хозяйственно-фекальные),
  2.  производственные,
  3.  атмосферные (ливневые).

К бытовым относятся воды от кухонь и туалетных комнат, бань и прачечных, предприятий общественного питания и лечебных учреждений, воды от мытья помещений. Они поступают от жилых и общественных зданий и от бытовых помещений промышленных предприятий. По природе загрязнений они могут быть фекальные, загрязненные, в основном физиологическими выделениями людей, и хозяйственные, загрязненные всякого рода хозяйственными отбросами. Основную часть органических загрязнений бытовых сточных вод составляют белковые вещества, жиры, углеводы и продукты их разложения. Неорганическую часть загрязнений составляют соли, присущие питьевой воде и образующиеся в процессе обменных реакций в организме человека. В частности, к продуктам обмена веществ относятся фосфаты и аммонийные соли — продукт гидролиза мочевины. К неорганическим примесям сточных вод относятся также песок и глинистые частицы, попадающие в бытовые воды от мытья овощей и фруктов, уборки помещений и т.д. Загрязнения органической природы составляют 45—58 % общей массы загрязнений бытовых сточных вод. [1]

Особую категорию составляют биологические загрязнения: разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные, и яйца гельминтов. Эти загрязнения попадают в систему водоотведения с физиологическими выделениями людей, с водой от ванн и кухонь.

Отличительная особенность бытовых сточных вод — относительное постоянство их состава, так как от каждого жителя в систему водоотведения поступает в среднем постоянное количество определенных загрязнений (г/сут).

В совокупности загрязнения бытовых сточных вод представляют собой полноценный субстрат для гетеротрофных бактерий, поэтому для их очистки, как правило, применяют биологические методы.

           К производственным сточным водам относят воды, образовавшиеся при проведении различных технологических процессов, добыче полезных ископаемых, а также вода, прошедшая через загрязненную территорию промышленных предприятий и не пригодная для вторичного использования. Вода, используемая в технологических процессах, загрязняется в результате протекания различных химических реакций, при промывке сырья, продуктов и оборудования, а также при охлаждении последнего (охлаждающая вода). Кроме того, источниками сточных вод являются маточные водные растворы, водные экстракты, реэкстакты и адсорбенты, выделяющиеся из сырья при проведении технологических процессов свободная и связанная влага, вода, загрязненная в процессе эксплуатации различного оборудования (вакуум-насосов, систем гидрозолоудаления, конденсаторов смешения и др.)

Производственные сточные воды можно разделить на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые).

Загрязненные сточные воды обычно делят на три группы:

  1.  загрязненные преимущественно органическими примесями,
  2.  загрязненные преимущественно минеральными примесями
  3.  загрязненные смесью этих примесей.

           Количество и состав производственных сточных вод зависит от ряда факторов: технологического процесса, режимов его поведения, состава сырья, промежуточных изделий и продуктов, выпускаемой продукции, состава исходной свежей воды и др.

При классификации химических загрязнителей воды различают следующие пять групп:

  1.  биологические нестойкие органические соединения;
  2.  малотоксичные неорганические соли;
  3.  нефтепродукты;
  4.  биогенные соединения;
  5.  вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие не разлагающиеся органические синтетические соединения.

Следует указать, что производственные сточные воды содержат минеральные и органические соединения в самых различных сочетаниях.

Сточные воды представляют собой сложные системы, в которых органические и минеральные загрязнения находятся в растворенном, коллоидном и нерастворимом состояниях.

Разнообразие состава и характера загрязнений производственных сточных вод обусловливает применение для их очистки различных методов, как химических и физико-химических, так и биологических.

Ливневые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. К ним относятся также талые воды, образующиеся при таянии льда и снега. Отличительной чертой ливневого стока является его эпизодичность и резкая неравномерность по расходу и качеству воды. Воды от поливки улиц, от фонтанов и дренажей по качественной характеристике загрязнений близки к ливневым и удаляются вместе с ними.  

В составе ливневых сточных вод много песка, глины, мусора, нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Ливневые воды с территории промышленных предприятий могут содержать специфические примеси, характерные для того или иного производства. [3]

В специальной литературе часто фигурирует термин «городские сточные воды». Под городскими сточными водами понимают смесь всех трех видов вод при общесплавной системе канализации или бытовых и производственных при раздельной системе. На городских очистных станциях вода последовательно проходит сооружения механической, биологической очистки и дезинфицируется. Для обеспечения нормальной работы этих сооружений к городским сточным водам предъявляются ряд требований, выполнение которых обеспечивается постоянным контролем за сточными водами промышленных предприятий, подключенных к водоотводящей сети города.

1.2. Показатели качества сточных вод

Качество сточных вод в целом характеризуются разнообразными показателями, важнейшие из которых рассматриваются ниже.

Температура. Физический показатель качества воды. Температура влияет на вязкость среды и, следовательно, на скорость осаждения взвешенных частиц. Кроме влияния на процессы осаждения температура является также важным технологическим параметром биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорость биохимических реакций и растворимость в воде кислорода, необходимого для жизнедеятельности микроорганизмов.

Окраска. Бытовые сточные воды, как правило, окрашены слабо. Интенсивная окраска показывает наличие производственных сточных вод, особенно от предприятий легкой промышленности, где в большом количестве используются разнообразные красители.

Запах. Запах – органолептический показатель качества воды, их вызывают летучие пахнущие вещества. Запах бытовых стоков довольно характерен и представляет собой смесь запахов фекалий и разложений органических веществ. Запах производственных стоков весьма разнообразен и зависит от вида производства.

Прозрачность — показатель степени общей загрязненности воды. Прозрачность городских сточных вод обычно не превышает 3—5 см. Сточные воды после биологической очистки имеют прозрачность более 15 см.

Водородный показатель. Величина рН – мера активной реакции среды, или активной кислотности, обусловленной присутствием в растворе свободных ионов водорода. Сточные воды, сбрасываемые в систему водоотведения города, должны иметь значение рН в пределах 6,5—8,5. Требование обусловлено тем, что кислые и щелочные сточные воды разрушающе действуют на материал коллекторов и могут нарушать биохимические процессы очистки сточных вод.

Сухой и плотный остатки. В отличие от анализа природных вод сухой остаток сточных вод определяют из натуральной (не фильтрованной) пробы, поэтому он является показателем суммарного содержания загрязнений во всех агрегатных состояниях.

Плотный остаток определяется из фильтрованной пробы и показывает содержание веществ в коллоидном и истинно растворенном состоянии. В сточных водах, поступающих на сооружение биологической очистки, плотный остаток не должен превышать 10 г/л, так как жизнедеятельность микроорганизмов в более минерализованной среде нарушается. Определения проводят, как и в анализе природных вод.

Жесткость. Общая жесткость воды Жо показывает концентрацию катионов двухвалентных щелочноземельных металлов, главным образом кальция и магния.

Различают жесткость карбонатную и некарбонатную. Количество Са и Мg, эквивалентное содержанию гидрокарбонатов НСОз, называется карбонатной жесткостью  Жк..

Разность между общей и карбонатной жесткостью называется некарбонатной жесткостью. Следовательно, Жнк это содержание Са и Mg, эквивалентное концентрации всех остальных анионов.

Результаты определения жесткости выражают в мг экв/л. В табл. 1.1. приведена классификация сточных вод по величине их жесткости.

Таблица  1.2

Степень жесткости сточных вод

Характеристика воды

Жесткость

мг-экв/л

Характеристика воды

Жесткость

мг-экв/л

Мягкая

< 4

Жесткая

8 -12

Средней жесткости

4 – 8

Очень жесткая

> 12

Содержание взвешенных веществ — одна из важнейших характеристик состава сточных вод. Этот показатель используется для расчета первичных отстойников и для определения количества образующихся осадков.

Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах составляет 100-500 мг/л. С достаточной степенью точности этот показатель может быть определен как разность сухого и плотного остатков.

Содержание оседающих веществ — часть взвешенных веществ, которые оседают на дно отстойного цилиндра за 2 ч отстаивания в покое. Длительность отстаивания, равная 2 ч, определена на основании экспериментальных наблюдений, которые показали, что дальнейшее увеличение продолжительности процесса практически не изменяет результата, достигнутого за это время. В городских сточных водах оседающие вещества составляют 65—75% взвешенных веществ по массе.

Концентрацию оседающих веществ выражают по объему (мл/л) и по массе (мг/л).

Потери при прокаливании, зольность твердых примесей. Для многих технологических целей нужно знать содержание органической и минеральной частей твердой фазы воды. В этом случае высушенная твердая фаза любого определения (взвешенных веществ, оседающих веществ, сухого или плотного остатка) подвергается прокаливанию. Прокаливание проводят при температуре «красного» каления (500—600°С). Выгорают, т.е. улетучиваются в виде оксидов, углерод, водород, азот, сера и другие примеси. Остаток, называемый золой, после охлаждения взвешивают. Результаты выражают либо в абсолютных цифрах, либо в процентах. Потери при прокаливании — это абсолютное количество улетучившихся примесей; показатель выражается в мг/л. Зольность — отношение массы остатка после прокаливания к массе первоначально взятого твердого образца, выражается в процентах. Зольность взвеси городских сточных вод обычно находится в пределах 25—35%.

Химическая окисляемость определяет общее содержание в воде восстановителей — органических и неорганических, реагирующих с окислителями. В сточных водах преобладают органические восстановители, поэтому, как правило, всю величину окисляемости относят к органическим примесям воды. [4]

Химическую окисляемость определяют с использованием в качестве окислителей бихромата калия К2Сг207 (бихроматная окисляемость) или йодата калия КIOз (йодатная окисляемость). Бихроматную и йодатную окисляемость иначе называют химической потребностью в кислороде или ХПК. Это название точно отражает сущность определения окисляемости, так как оценивается количество кислорода, необходимое для окисления примесей воды, т.е. для перевода С в С02, Н в Н20, N в NНз и т.д.

Биохимическая окисляемость определяет содержание в воде органических примесей, которые могут быть окислены биохимическим путем. Окисление осуществляют аэробные гетеротрофные бактерии. По аналогии с ХПК окисляемость с использованием окислительной способности бактерий называют биохимической потребностью в кислороде, или БПК.

Значительное число бактерий — облигатных аэробов и факультативных анаэробов — способно существовать за счет использования загрязнений (примесей) воды в качестве источника питания. При этом часть использованных органических веществ расходуется на энергетические нужды, а другая часть — на синтез тела клетки. Часть вещества, расходуемая на энергетические потребности, окисляется клеткой до конца, т.е. до С02, Н20, NH3. Продукты окисления — метаболита — выводятся из клетки во внешнюю среду. Реакции синтеза клеточного вещества идут также с участием кислорода. Количество кислорода, требуемого микроорганизмам на весь цикл реакции синтеза и получения энергии, и есть БПК.

В результате жизнедеятельности бактерий сточная вода очищается от исходных органических примесей, однако в ней остаются некоторые органические вещества, малодоступные или совсем недоступные бактериям для усвоения, и, кроме того, вода получает новые загрязнения — органические и неорганические — метаболиты.

Содержание соединений азота и фосфора. Азот в воде может находится в органических соединениях – белковых и небелковых и неорганических – в виде аммонийного , нитритного и нитратного. При анализе сточных вод определяют азот общий, аммонийный, нитритный, нитратный. Показатель «азот общий» определяет содержание в воде органического и неорганического азота. Окисленные формы азота в неочищенных городских водах отсутствуют и появляются только в случае глубокой биологической очистки сточных вод.

Содержание сульфатов и хлоридов. Концентрация сульфатов в городских сточных водах обычно находится на уровне 100-150 мг/л, хлоридов — 150—300 мг/л. В сооружениях аэробной очистки эти показатели не претерпевают каких-либо изменений и их количество не имеет существенного значения, если общее солесодержание не превышает установленного предела. Концентрацию хлоридов важно знать при определении ХПК, так как хлориды окисляются бихроматом калия до молекулярного хлора. Поэтому при концентрации хлоридов более 200 мг/л требуется их предварительное осаждение или введение поправки к результату анализа ХПК.

Содержание синтетических поверхностно-активных веществ. СПАВ — группа химических соединений, присутствие которых в сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоема (водоприемника) и резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений. Появляются СПАВ в сточных водах в результате широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов. [2]

Наибольшее применение СПАВ находят в нефтяной, текстильной и кожевенной промышленности. В бытовых моющих средствах содержание активного агента достигает 20—30%.

Большинство СПАВ — органические вещества, состоящие из двух частей: гидрофобной и гидрофильной. Гидрофобная часть СПАВ соединена обычно с одной гидрофильной группой. В зависимости от физико-химических свойств гидрофильной части СПАВ делятся на три основных типа: анионоактивные, катионоактивные, неионогенные. Каждый тип в свою очередь делится на классы в зависимости от химического состава гидрофобной части.

Присутствие СПАВ в сточных водах снижает способность взвешенных веществ к оседанию, тормозит биохимические процессы, способствует возникновению пены в сооружениях и водоемах. Наличие СПАВ в водоемах ухудшает процессы их самоочищения от остаточных загрязнений, вносимых с очищенными водами. Содержание анионных СПАВ в природной воде допускается не более 0,5 мг/л.

Вне зависимости от типа СПАВ рассматривают в трех категориях по отношению к степени биохимической окисляемости этих веществ: «мягких» СПАВ — с удалением и окислением в биологических сооружениях 75—85%, «промежуточных» — 60% и «жестких» — менее 60%. Нормами предусматривается, что на сооружения биологической очистки может поступать вода с содержанием «мягких» и «промежуточных» СПАВ не более 10—20 мг/л; сброс в канализацию «жестких» СПАВ не допускается.

Содержание растворенного кислорода. В загрязненных сточных водах либо растворенного кислорода не бывает совсем, либо его концентрация не превышает 0,5—1 мг/л. Минимальное содержание кислорода для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов составляет 2 мг/л.

Максимально возможное растворение кислорода в воде определяется в основном температурой. При температуре 20оС в дистиллированной воде растворяется 9,17 мг 02/л. Присутствие относительно небольшого количества различных примесей в инкубируемой смеси практически не снижает этого предела.

Очищенные сточные воды, выпускаемые в водоем, обычно содержат 4—8 мг/л растворенного кислорода.

Содержание токсичных веществ. К группе токсичных элементов относятся тяжелые металлы: железо, никель, медь, свинец и цинк, а также мышьяк, сурьма, бор, алюминий, хром.

Особенно важно контролировать содержание этих элементов в производственных сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) этих элементов очень низки. Так, для свинца ПДК для сооружений аэробной очистки составляет 1 мг/л, а для меди — 0,5 мг/л.

Кроме неорганических соединений в некоторых видах производственных сточных вод оказываются токсичные органические примеси, такие, как нефтепродукты, фонолы, красители и т.д. Допустимые концентрации этих веществ, не нарушающие работу очистных сооружений.

Биологические загрязнения. Микрофлора бытовых сточных вод представлена в основном микроорганизмами, выделяемыми из кишечника человека, смываемыми с тела и окружающих предметов. С физиологическими выделениями человека в сточную воду поступает несколько триллионов микробов в сутки. Среди них значительное число составляют кишечные палочки, лактобациллы, энтерококки, грибы, простейшие. При спуске в городскую канализацию некоторых производственных отходов в сточных водах оказываются специфические микроорганизмы (грибы, актиномицеты, дрожжи и т.д.), используемые в промышленности. [2]

Для полной санитарно-эпидемиологической оценки сточных вод кроме микробного числа и коли-теста определяют третий показатель содержание яиц гельминтов.

Содержание яиц гельминтов в сточной воде характеризует общую и видовую пораженность населения гельминтозами и позволяет оценить уровень санитарного состояния населенного пункта. В сточной воде наиболее часто встречаются яйца аскарид. На их долю приходится около 92% общего числа яиц гельминтов, остальные 8% составляют яйца власоглава, остриц, широкого лентеца.

Увеличение водопотребления наряду с повышением общей культуры населения приводит к постоянному снижению содержания яиц гельминтов в сточных водах.

1.3. Требования к сточным водам промышленных предприятий

В России существует запрет на сброс в городские канализации определенных видов сточных вод. В том числе, запрещается сбрасывать сточные воды, содержащие:

  •  вещества, которые могут засорять трубы, колодцы или отлагаться на стенках труб, колодцев, решеток (окалина, известь, песок, глина, металлическая стружка и т.д.);
  •  вещества, оказывающие разрушающее действие на металл труб и элементы сооружений канализации;
  •  вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод; опасные бактериальные загрязняющие вещества;
  •  нерастворимые масла, смолы, мазут;
  •  биологические трудно окисляемые органические вещества;
  •  взвешенные и всплывающие вещества в концентрациях, превышающих 500 мг/л;
  •  биологически «жесткие» ПАВ;
  •  вещества, для которых не установлены предельно-допустимые концентрации (ПДК) в воде водных объектов;
  •  кислоты, горючие примеси, токсичные и растворенные газообразные вещества (в частности, растворители: бензин, диэтиленовый эфир, дихлорметан и др.), способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях токсичные газы (сероводород, сероуглерод, окись углерода, цианистоводородная кислота, пары летучих ароматических углеводородов и другие взрывоопасные и токсичные смеси;
  •  сточные воды, расход и состав которых может привести к превышению допустимого установленного правилами количества загрязняющих веществ, поступающих в водный объект;
  •  сточные воды, имеющие температуру выше 40°С, рН ниже 6,5 или выше 9, ХПК выше БПК5 более чем в 2,5 раза или БПКполн более, чем в 1,5 раза;
  •  концентрированные маточные или кубовые растворы;
  •  залповые сбросы;
  •  поверхностный сток с территории промышленных площадок (дождевые, талые, поливочно-моечные) и дренажные воды при полной раздельной системе канализации. [8]

В связи с тем, что в промышленных стоках содержатся специфические загрязнения и компоненты, их сброс и условия выпуска регламентированы «Правилами приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов».

Основными ограничениями на сброс промстоков в водоотводящую сеть являются:

  •  превышение расходов и концентраций загрязнений, установленных для данного предприятия;
    •  нарушение работы сетей, насосных станций, сооружений;
    •  присутствие веществ, отлагающихся на стенках трубопроводов и засоряющих или разрушающих их;
    •  наличие горючих и растворенных газообразных веществ, которые могут вызывать взрыв;
    •  содержание токсичных для микрофлоры очистных сооружений веществ;
    •  температура более 40 оС;
    •  рН вне пределов 6,5 – 9;
    •  содержание органических веществ по химическому потреблению кислорода, превышающие биохимическое потребление кислорода более чем в 1,5 раза. [9]

1.4. Основные методы очистки сточных вод

К основным методам очистки производственных сточных вод относятся:

  1.  механические методы,
  2.  химические методы,
  3.  физико-химические методы,
  4.  биологические методы.

1.4.1. Механические методы очистки

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворимых минеральных и органических примесей. Обычно механическая очистка предшествует биологическому, физико-химическому или другому методу глубокой очистки. Чаще всего, механическая очистка является предварительным, реже – окончательным этапом для очистки производственных сточных вод. Она обеспечивает выделение взвешенных веществ до 90-95% и снижение органических загрязнений (по показателю БПК полн.) до 20-25%.

          Основные типы оборудования:

  •  отстойники,
  •  фильтры,
  •  песколовки,
  •  нефтеловушки.

Стандартная схема очистки на современных очистных станциях состоит из процеживания через решетки, пескоулавливания, отстаивания и фильтрования. [24]

В ряде случаев возможно применения и других устройств, таких как: преаэраторы, биокоагуляторы, осветлители, нефтеловушки и смолоотстойники, гидроциклоны. Для очистки сточных вод от мелкодисперсных загрязнений применяют осадительные центрифуги и жидкостные сепараторы.

С целью обеспечения надежной работы сооружений механической очистки производственных сточных вод рекомендуется применять не менее двух рабочих единиц основного технологического оборудования – решеток, песколовок, усреднителей, отстойников или фильтров.

 1.4.2. Химические методы очистки

К химическим методам очистки сточных вод относят следующие: нейтрализация, окисление, восстановление, реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.

Химическая очистка сточных вод производится перед их подачей в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоем или городскую канализационную сеть. Кроме того, указанный метод применяется для предварительной очистки сточных вод перед биологической или физико-химической очисткой, а также в системах локальной очистки производственных сточных вод. Химическая обработка находит применение и как метод глубокой очистки сточных вод с целью их дезинфекции или обесцвечивания.

1.4.3. Физико-химические методы очистки

Физико-химические методы играют существенную роль при обработке производственных сточных вод. К ним относятся следующие: коагуляция и флокуляция, сорбция, ионный обмен, экстракция, различные электрохимические методы, мембранные методы (обратный осмос, ультрафильтрация) и др. Эти методы используют как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, биологическими и химическими методами очистки. В настоящее время область применения физико-химических методов очистки расширяется. Наиболее эффективное применение физико-химических методов достигается в локальных системах очистки сточных вод промышленных предприятий.

    1.4.4. Биологические методы очистки

Биологический (или биохимический) метод очистки сточных вод применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Данный процесс основан на способности некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие сточные воды вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности.

Основной процесс, протекающий при биологической очистке сточных вод – это биологическое окисление. Данный процесс осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), состоящим из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и др., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям.

Очистку сточных вод рассматриваемым методом проводят в аэробных (т.е. в присутствии растворенного в воде кислорода) и в анаэробных (в отсутствии растворенного в воде кислорода) условиях. Сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями при очистке в анаэробных условиях. При очистке в аэробных условиях в сообществе микроорганизмов развиваются простейшие. [19]

Среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, которые различаются по своему отношению к источнику углеродного питания. Гетеротрофы используют в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для получения энергии и биосинтеза клетки. Автотрофные организмы потребляют для синтеза неорганический углерод, а энергию получают либо за счет фотосинтеза, либо за счет хемосинтеза при окислении ряда неорганических соединений.

  1.  Биохимические основы методов биологической очистки сточных вод

Биологические методы очистки сточных вод основываются на естественных процессах жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов. Микроорганизмы, как известно, обладают целым рядом особых свойств, из которых следует выделить три основных, широко используемых целей очистки:

1. Способность потреблять в качестве источников питания самые разнообразные органические (и некоторые неорганические) соединения для получения энергии и обеспечения своего функционирования.

2. Во-вторых, это свойство быстро размножаться. В среднем число бактериальных клеток удваивается через каждые 30 мин.

3. Способность образовывать колонии и скопления, которые сравнительно легко можно отделить от очищенной воды после завершения процессов изъятия содержавшихся в ней загрязнений.

В живой микробиальной клетке непрерывно и одновременно протекают два процесса - распад молекул (катаболизм) и их синтез (анаболизм), составляющие в целом процесс обмена веществ – метаболизм. Иными словами, процессы деструкции потребляемых микроорганизмами органических соединений неразрывно связаны с процессами биосинтеза новых микробиальных клеток, различных промежуточных или конечных продуктов, на проведение которых расходуется энергия, получаемая микробиальной клеткой в результате потребления питательных веществ. [19] Источником питания для гетеротрофных микроорганизмов являются углеводы, жиры, белки, спирты и т.д., которые могут расщепляться ими либо в аэробных, либо в анаэробных условиях. Значительная часть продуктов микробной трансформации может выделяться клеткой в окружающую среду или накапливаться в ней.

Некоторые промежуточные продукты служат питательным резервом, который клетка использует после истощения основного питания.

Весь цикл взаимоотношений клетки с окружающей средой в процессе изъятия из нее и трансформации питательных веществ определяется и регулируется соответствующими ферментами. Ферменты локализуются в цитоплазме и в различных субструктурах, встроенных в мембрану клетки, выделяются на поверхность клетки или в окружающую среду. Общее содержание ферментов в клетке достигает 40-60% от общего содержания в ней белка, а содержание каждого из ферментов может составлять от 0,1 до 5% от содержания белка. При этом в клетках может находиться свыше 1000 видов ферментов, а каждую биохимическую реакцию, осуществляемую клеткой, могут катализировать 50-100 молекул соответствующего фермента. [24] Часть ферментов представляют собой сложные белки (протеиды), содержащие кроме белковой части (апофермента) небелковую часть (кофермент). Во многих случаях коферментами являются витамины, иногда - комплексы, содержащие ионы металлов.

Ферменты делятся на шесть классов по характеру реакций, катализирующих: окислительные и восстановительные процессы; перенос различных химических групп от одного субстрата к другому; гидролитическое расщепление химических связей субстратов; отщепление от субстрата химической группы или присоединение таковой; изменение в пределах субстрата; соединение молекул субстрата с использованием высокоэнергетических соединений.

Поскольку микробиальная клетка потребляет только растворенные в воде органические вещества, то проникновение в клетку нерастворимых в воде веществ, таких, например, как крахмал, белки, целлюлоза и др. возможно лишь после их соответствующей подготовки, для чего клетка выпускает в окружающую жидкость необходимые ферменты для гидролитического их расщепления на более простые субъединицы.

Коферменты определяют природу катализируемой реакции и по выполняемым функциям подразделяются на три группы:

1. Переносящие ионы водорода или электроны. Связаны с окислительно-восстановительными ферментами - оксидоредуктазами.

2. Участвующие в переносе групп атомов (АТФ - аденозинтрифосфорная кислота, фосфаты углеводов, СоА - коферменат А и др.)

3. Катализирующие реакции синтеза, распада и изомеризации углеродных связей.

Механизм изъятия из раствора и последующей диссимиляции субстрата носит весьма сложный и многоступенчатый характер взаимосвязанных и последовательных биохимических реакций, определяемых типом питания и дыхания бактерий. Достаточно сказать, что многие аспекты этого механизма не совсем ясны до сих пор, несмотря на его практическое использование, как в области биотехнологии, так и в области биохимической очистки воды от органических примесей в широком спектре схем его технологического оформления.

Наиболее ранняя модель процесса биохимического изъятия и окисления загрязнений основывалась на трех главных положениях: сорбционное изъятие и накопление изымаемого вещества на поверхности клетки; диффузионное перемещение через клеточную оболочку либо самого вещества, либо продуктов его гидролиза, либо гидрофобного комплекса образуемого гидрофильным проникающим веществом и белком-посредником; метаболическая трансформация поступивших внутрь клетки питательных веществ, обеспечивающая диффузионное проникновение вещества в клетку.[7]

ГЛАВА 2  СТАДИИ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

  2.1 Механическая очистка

  2.1.1 Усреднитель

       Для обеспечения нормальной работы очистных сооружений усредняют расход сточной воды или концентрации веществ, находящихся в ней. Иногда усреднение осуществляют по двум показателям одновременно. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку, позволяет более экономично и надежно проводить процесс.

       Усреднение проводят в контактных и проточных усреднителях. Контактные усреднители используют при небольших расходах сточной воды, в периодических процессах и для обеспечения высоких степеней выравнивания концентраций. В большинстве случаев применяют проточные усреднители, которые представляют собой многокоридорные (многоходовые) резервуары или емкости, снабженные перемешивающими устройствами.

       Проточные усреднители с перемешивающими устройствами работают по принципу полного перемешивания вновь поступающих сточных вод с содержимым накопительной емкости. Наиболее удобными в эксплуатации являются усреднители с перфорированными трубчатыми барботерами. Являясь полными усреднителями расхода, они не обеспечивают полного усреднения концентрации загрязнений.

      Многокоридорные усреднители могут быть прямоугольные (рис.2.1) и круглые (рис.2.2). Усреднение в них достигается смешением струй сточной воды разной концентрации. Усреднение расхода воды достигается также при перекачке ее насосами. В этом случае усреднитель представляет собой простую емкость. Перемешивание жидкости может быть обеспечено и механическими мешалками или барботажем воздуха (рис. 2.3).

Рисунок 2.1   Прямоугольный усреднитель

1-распределительный лоток; 2-водоподающий канал; 3-сборные лотки; 4-глухая перегородка; 5-вертекальные перегородки; 6-подвод воды

Рисунок 2.2  Круглый усреднитель

1-распределительный лоток; 2-перегородка ; 3-сборный лоток; 4-подвод воды

Рисунок 2.3 Усреднитель с перемешивающим устройством

1-выпускная камера; 2-выпускное устройство; 3-корпус; 4-лоток; 5-барботер

2.1.2 Песколовки

        Песколовки предназначаются для выделения из сточных вод песка и других минеральных примесей с размером частиц 0,15-0,2 мм и более, а также частиц всплывающей нефти и нефтепродуктов, для чего они оборудуются нефтесборными устройствами [11]. Песколовки устанавливают перед нефтеловушками с целью уменьшения нагрузки на нефтеловушки по механическим примесям, нефти и  нефтепродуктам.

        Периодичность очистки песколовок от осадка должна устанавливаться при эксплуатации в каждом конкретном случае в зависимости от объема осадка и во избежании его слеживания, но не реже 1 раза в сутки. Полное опорожнение песколовки необходимо производить не реже 1 раза в неделю. При оборудовании песколовок стационарными шламовыми насосами разрыхление осадка  осуществляется с помощью специально уложенной для этой цели труб. При откачке осадка секция песколовки из работы не выключается.

        В песколовках необходимо регулярно отбирать всплывающие нефтепродукты. Для этой цели могут применяться трубы-качалки или щелевые поворотные нефтесборные трубы. Более  целесообразно применение щелевых нефтесборных  труб и нефтеудерживающих полупогруженных щитов, устанавливаемых в лотках на выходе из песколовок. Как показывает практика, в песколовках выделяется 20-40% всех нефтепродуктов, поступающих со сточными водами  на очистные сооружения. При эксплуатации многосекционных песколовок необходимо следить за равномерным распределением воды между секциями для того, чтобы количество воды, приходящейся на каждую секцию, соответствовало расчетному расходу, предусмотренному проектом.

       Распределение потока по секциям песколовки должно быть равномерным и производиться обслуживающим персоналом с помощью впускных шиберов.

      Для контроля за работой песколовок необходимо регулярно проводить анализ проб на содержание механических примесей и нефтепродуктов в поступающей и очищенной сточной воде. Для сокращения объема сооружений песколовку следует совместить с нефтеловушкой.

Рисунок 2.4 Общий вид песколовки

1 - гидроэлеватор; 2 - трубопровод для отвода всплывающих примесей; 3 - желоб;

4 - затворы; 5 - подводящий лоток; 6 - пульпопровод; 7 - трубопровод рабочей жидкости;

8 - камера переключения;  9 - устройство для сбора всплывающих примесей;  10 - отводящий лоток; 11 – полупогружные щиты

        Стремление к упрощению выгрузки осадка из песколовок привело к созданию радиальной песколовки с круговым движением воды. Проточная часть песколовки в поперечном сечении имеет в верхней части прямоугольную форму, а в основании – треугольную со щелью внизу. Весь улавливаемый осадок проваливается через щель в осадочную часть, имеющую коническую форму. Для выгрузки осадка достаточно установки гидроэлеватора.

2.1.3 Песковые площадки

       Песковые площадки предусматриваются на бетонном основании с горизонтальным и вертикальным дренажом.

Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(челсут), влажность песка 60%, объемный вес 1,5 т/м3.

Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1—2 м. Нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более 3 м32 в год при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять в начало очистных сооружений.

Для съезда автотранспорта на песковые площадки надлежит устраивать пандус уклоном 0,12—0,2.

Рисунок 2.5 Общий вид песковой площадки

1 – пескопровод диаметром 200 мм от песколовок; 2 – разводящий лоток сечением 200х200 мм (i = 0,01); 3 трубопровод диаметром 200 мм для отвода дренажной воды

2.2 Биологическая очистка

2.2.1 Мембранный биореактор (МБР)

       Технология МБР это комбинирование различных биохимических и мембранных процессов. Мембранный биореактор сочетает в себе процессы микрофильтрации и ультрафильтрации, а также процесс аэробной биологической очистки сточных вод. Мембраны (трубчатые, половолоконные и плоскорамные элементы) служат в МБР в качестве барьера, дающего возможность очищать воду от содержащихся в ней загрязнений с высокой селективностью (высокомолекулярные соединения, взвешенные вещества, микроорганизмы активного ила и пр.). В зависимости от технологических задач мембранный биореактор может использоваться как на этапе финишной очистки (до стадии обеззараживания), так и для предочистки перед нанофильтрацией и обратным осмосом при необходимости обессоливания очищенной воды.

Рисунок 2.6 Мембранный биореактор

1 - реактор, 2 - аэратор, 3 - половолоконные мембраны, 4 - воздух, 5 - очищенная вода, 6, 9 - насосы, 7 - манометр, 8 - фильтрат

   Функционирование мембранного биореактора (MBR).

        Принцип действия мембранного биореактора основан на эффективном разделении ило-водяной суспензии методом микро- (>0,1 мкм) и ультрафильтрации (0,1...0,01 мкм) в системе полых полимерных мембран. Смесь, поступающая из аэротенка, циркулирует через мембранный модуль. Для организации фильтрации между внутренней полостью мембран и пространством мембранного блока создается разность давлений (0.01~0.06MПа). В результате отделения твердых и коллоидных частиц на половолоконных мембранах концентрация активного ила в блоке мембранного биоректора и в аэротенке повышается, что способствует глубокой биологической очистке стоков и обеспечивает уменьшение объема аэротенка не менее, чем на 2...3 раза.
       Мембранный блок активно аэрируется, осуществляется интенсивная циркуляция иловой смеси с организацией постоянного омывания мебран потоком воздуха и иловодяной смеси, что дает возможность эффективно управлять процессом мембранного фильтрования, поддерживает ил во взвешенном состоянии и замедляет процесс засорения мембран.

Мембранный биореактор работает в условиях высокой концентрации биомассы, вынужденной расходовать свою энергию на поддержание жизнедеятельности, что приводит к снижению ее прироста (концентрация ила в реакторе составляет 10-20 мг/л против 2-3 мг/л в обычном аэротенке).[12]

        Применение мембранных биореакторов:

  •  Очистка сточных вод промышленных предприятий;
  •  Очистка сточных вод молокозаводов и маслосырзаводов;
  •  Очистка поверхностные сточных вод;
  •  Промышленная очистка воды текстильного производства;
  •  Очистка сточных вод птицефабрик.

      Для биологической очистки промышленных сточных вод мембранные биореактора имеют значительные преимущества перед обычными биореакторами. Основные сравнительные характеристики классического и мембранного биореакторов отражены в таблице 2.1

 

Таблица 2.1 

Сравнительные характеристики классического и мембранного биореакторов

Классический

МБР

•         укороченное время жизни активного осадка

•         только бактерии-флоккулянты

•         только быстрорастущие бактерии

•         не развиваются компонент-специфические бактерии

•         переток осадка

•         конечные стоки низкого качества

        

•         удлиненное время жизни активного осадка

•         все виды бактерий выживают

•         хорошие условия для развития компонент-специфических бактерий

 

•         нет перетока осадка

•         конечные стоки высокого качества

 

   

          Кроме перечисленных преимуществ в применении мембранного биореактора для очистки любых сточных вод необходимо отметить следующее. После классического биореактора очищенная вода требует дополнительной фильтрации и обеззараживания. В настоящее время для обеззараживания очищенной сточной воды после классического биореактора используют добавление гипохлорита натрия или ультрафиолетовые лампы. Гипохлорит натрия вызывает необходимость использования сорбционных фильтров на конце технологии, а ультрафиолетовые лампы не дают необходимой эффективности обеззараживания. Мембранный биореактор решает данные проблемы высокой степенью надежности.

       Bспользование мембранных биореакторов является наиболее перспективным направлением для очистки промышленных сточных вод.

2.2.2 Вторичные отстойники

Прежде чем перейти к рассмотрению процесса вторичного отстаивания уместно вспомнить историю первых открытий в области биологической очистки, поскольку это поможет нам по достоинству оценить роль  вторичных отстойников в обеспечении скорости и эффективности биохимического окисления загрязняющих веществ.

Основоположниками биохимической очистки сточных вод в аэротенках были англичане, так как к концу XIX в. промышленное развитие этой страны достигло своего расцвета, а почвенные методы, применяемые в то время, не могли обеспечить очистку такого большого объема образующихся сточных вод.

В 1883-1884 гг. Сорби и Дюпре показали, что процессы самоочищения в реке связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов. Это открытие в биологии позволило химику Дибдину, работавшему в Лондоне вместе с Сорби и Дюпре, предсказать принципы и механизм обеспечения биологической очистки в первичных отстойниках и аэротенках.

Дибдин записал в 1887 г.: «По всей вероятности, правильное направление в очистке сточной жидкости (при отсутствии подходящей почвы) состояло бы в том, чтобы сначала выделить осадок, а затем к осветленной жидкости прибавить разводку специфических всевозможных организмов, специально культивируемых для этой цели, потом выдержать жидкость в течение достаточного времени, энергично ее аэрируя, и, наконец, спустить в реку в состоянии действительно очищенном. В сущности, задача только в этом, и она несовершенно выполняется на полях орошения».

Гениальное предвидение Дибдина полностью воплотилось в отношении первичных отстойников и аэротенков. Однако практическая реализация сформулированной идеи задержалась, так как научная мысль была прикована к методам почвенной очистки. Долгое время исследователи считали, что микроорганизмы — минерализаторы загрязнений должны иметь твердую опору (загрузку), поэтому применение биофильтров началось примерно на 20 лет раньше, чем аэротенков.

В 1912-1913 гг. Фоулер (G.J. Fowler) теоретически обосновал очистку сточных вод в свободном объеме с использованием аэрации. В лаборатории Фоулера работали два молодых аспиранта химика Ардерн и Локетт (Е. Ardern and W.T. Lockett), которые в 1914 г. провели эксперименты на открытом воздухе в деревянных бочках, на дне которых укладывались пористые керамические пластины и через них подавался воздух. Бочки-аэротенки работали в периодическом режиме, в них добавлялись микроорганизмы из реки (Ardern and Lockett, 1922/23; Lockett, 1928). В условиях опыта  достигалось снижение окисляемости, аммонийного и белкового азота на 90-94 % с одновременной глубокой нитрификацией сточных вод. Но на это требовалось продолжительное время пребывания сточных вод в бочках, не менее пяти недель.[16]

Каково же было удивление химиков, регулярно измеряющих качество воды в бочке, когда при повторном ее заполнении (с оставшейся на дне «грязью» из микроорганизмов) процесс очистки резко ускорился, и его продолжительность составила несколько часов. Таким образом, Ардерн и Локетт экспериментально показали, что в результате использования возвратного ила можно получить ускорение эффекта очистки с пяти недель до нескольких часов. Огромной заслугой Ардерна и Локетта следует считать то, что именно они предложили использовать не периодическое заполнение сооружений, а проточную систему очистки сточных вод и обосновали возможность компенсирования при этом потерь микроорганизмов активного ила путем его отстаивания и возврата в систему очистки.

Эффективное разделение ила и очищенной воды, а также обеспечение аэротенков повышенной дозой ила — настолько важные функции вторичных отстойников, что этот процесс, как правило, наиболее критический на действующих сооружениях биологической очистки.

Рисунок 2.7 Вторичный горизонтальный отстойник

1—подающий трубопровод, 2 —затопленные щели, 3 — зубчатый водослив, 

4 —сборный лоток, 5—отводящая труба, 6 — скребковый механизм, 7 — иловый приямок, 8 — иловая труба, 9 —трубопровод опорожнения, 10- датчики уровня ила,

11— рельсы, 12 — люки

Вторичные отстойники устанавливают после биофильтров для задержания нерастворенных (взвешенных) веществ (представляющих собой частицы отмершей биологической пленки) и после аэротенков для отделения активного ила от очищенных сточных вод. В качестве вторичных применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники.

Основная масса активного ила, отстоявшегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк. Однако активного ила осаждается больше, чем нужно для повторного использования, поэтому его избыточное количество следует отделять и направлять на утилизацию. Избыточный ил при влажности 99,2 % составляет 4 дм3/сут на одного жителя и имеет большую влажность, чем сырой осадок из первичного отстойника, что увеличивает общий объем осадка.

Основные отличия вторичных отстойников от первичных заключаются в следующем:

- у вторичных отстойников нет устройства для сбора и удаления масел, нефтепродуктов и других плавающих веществ;

- как правило, применяется разная система откачки осадка (илососы во вторичных отстойниках на крупных станциях и эрлифты на сооружениях небольшой производительности);

- осадок или непродолжительно храниться во вторичных отстойниках, или непрерывно возвращается в аэротенки.[16]

2.3 Доочистка сточных вод

2.3.1 Биофильтр

      Представляет собой резервуар с двойным дном, наполненный крупнозернистым фильтрующим материалом (керамзитом, шлаком, гравием и пр.). Сточная вода, проходя через фильтрующий материал, образует на его поверхности биологическую пленку из скоплений микроорганизмов, разрушающих органические вещества сточных вод.

      Применение биофильтров допускает очистку неочищенных стоков в качестве основных очистных сооружений или как дополнительную ступень очистки после предварительных очистных сооружений.

Септики установленные перед биофильтром пропорционально снижают нагрузку, убирая из сточных вод грубые загрязнители, тем самым в биофильтре происходит дополнительная доочистка стоков. 
      
Загрузка биофильтров – не просто материал, используемый в качестве фильтра (для этих целей достаточно использования кварцевого писка), а инертная загрузка с определенными требованиями, предъявляемыми к ней. Керамзит — наиболее распространенный материал, используемый в качестве инертной загрузки. Пористая структура керамзита обеспечивает максимальную площадь поверхности необходимую для процесса биоценоза (развития микробиологических процессов на основе прикрепленной биопленки). Прочностные характеристики керамзита обеспечивают целостность гранул при эксплуатации. Требования к размещению инертной загрузки играют наиболее важную роль в работе биофильтра. 
       

Технология работы биофильтра. 
     Стоки, поступающие на биофильтр, должны равномерно распределяться по площади керамзита. Устройство для распыления или распределения стоков на поверхность биофильтра должно находиться над поверхностью керамзита не менее, чем 0.15-0.2м. (в данном случае просто уложить участок дренажной трубы на поверхность керамзита будет явно недостаточно), да и диаметр отверстий тоже должен быть не менее 10мм. Высота и толщина слоя керамзита — величина расчетная, но должна составлять не менее 1.5-2 м. Качество очистки после биофильтра до 80%

2.3.2. Сорбционный фильтр

        Сорбционный фильтр безнапорный предназначен для доочистки поверхностных и близких к ним по составу производственных сточных вод от тонкодисперсных взвешенных веществ и растворённых нефтепродуктов. Фильтр выполняется в виде вертикальной цилиндрической ёмкости из армированного стеклопластика полной заводской готовности O от 1500 до 3000мм. При постоянно наблюдающемся превышении концентрации нефтепродуктов в очищенной воде над допустимой концентрацией производится замена отработанной загрузки. Сорбционный фильтр отличный вариант. Замена осуществляется путём её выгрузки и заполнения камеры фильтрования новой порцией «свежей» загрузки. 

Таблица 2.2 

Эффективность очистки сточных вод

Вид загрязнений

Концентрация, мг/л

на входе

на выходе

нефтепродукты

0.3 – 0.5

3 – 5

0.03 – 0.05

0.3 – 0.5

взвешенные вещества

до 10

до 20

1 – 3

5 – 10

      

        Вода после нефтеуловителя  поступает непосредственно в сорбционный блок по подводящей трубе. Далее вода через распределительно-разгрузочную трубу  поступает в нижнюю распределительную зону, служащую для равномерного распределения воды по всей площади сорбента. Сама загрузка  представляет собой угольный сорбент различного фракционного состава, объём которого зависит от требуемой производительности фильтра и от начальной и конечной концентраций нефтепродуктов. Далее вода восходящим потоком достигает кругового сборного лотка  и отводится через патрубок.

Рисунок 2.8 Сорбционный фильтр

1 – корпус; 2 – крышка; 3 - подводящий трубопровод; 4 – сорбент; 5 – дренаж; 6 - отводящий трубопровод очищенных сточных вод

         Сорбционный фильтр выполнен в виде прямоугольной стальной емкости , по дну которой проложен дренажный трубопровод, а в верхней части имеется патрубок для подвода сточных вод. Нижняя часть фильтра заполнена сорбентом: мезопористым ископаемым углём, активированным углем или другой аналогичной загрузкой.

        Сорбент является универсальной загрузкой фильтров очистки воды от нерастворенных и растворенных нефтепродуктов, грубодисперсных примесей, железа, фенола, ионов тяжелых металлов, аммония, нитратов, бензпирена и пр. Большим преимуществом сорбента является его дешевизна по отношению к активированным углям в 2-3 раза и продолжительность эксплуатации без замены - 3-7 лет (при ежегодной регенерации). Неправильная форма угольных частиц сорбента с большим коэффициентом неоднородности обеспечивает снижение мутности воды и большую грязеемкость загрузки фильтров - до промывки - 3-5% от веса сорбента.[3]

Длительное применение сорбента без замены в течение 3-7 лет обеспечивает интенсивная промывка, обусловленная большим насыпным весом (0,7кг/л) и упрощенная химическая регенерация. Отсутствие сорбции низкомолекулярной органики не только упрощает регенерацию, но и предотвращает образование микроорганизмов внутри слоя сорбента и скопление насекомых над открытым фильтром. Сорбент стабилен в работе. Допускается длительное хранение и замерзание сорбента внутри фильтра в слое воды. Отработанный сорбент может утилизироваться сжиганием без нанесения ущерба атмосфере. Поставляется сорбент в мягких контейнерах весом по 500 кг и по 30 кг.

2.3.3 Установка  УФ-обеззараживания

       Дезинфекция воды необходима не только в случае водозабора, но и при выбросе сточных вод. Сточные воды могут содержать в своём составе опасных возбудителей инфекционных заболеваний, ядовитые канцерогены, радиоактивные вещества. Очистка воды производится химическими реагентами, но в этом случае возникают побочные продукты, которые вредят экосистеме.

Обеззараживание воды ультрафиолетом относится к экологически чистому методу дезинфекции.

Обеззараживание воды ультрафиолетом ведёт к снижению уровня свободного хлора и полностью разрушает хлорамин. Вследствие чего, хлорсодержащие вещества не попадают в водоёмы.

Первостепенное значение имеет то обстоятельство, что обеззараживание воды ультрафиолетом считается методом с низкими эксплуатационными расходами.

Для обеззараживания воды ультрафиолетом существуют специальные дезактиваторные устройства – ультрафиолетовые УФ установки. [12]

    Применение УФ оборудования для воды позволяет:

   обеспечить высокую эффективность обеззараживания воды в отношении широкого спектра микроорганизмов, в том числе вирусов и цист простейших;
   позволяет полностью или частично отказаться от применения хлора, существенно повысить надежность и безопасность систем водоснабжения;
   исключить возможность образования в обрабатываемой воде побочных токсичных продуктов, характерных для технологий хлорирования;
   обеспечить простой ввод УФ комплексов в технологическую цепочку действующих систем очистки воды без значительных затрат на строительно-монтажные работы, без изменения технологических процессов, без длительных перерывов в работе и снижения расхода обрабатываемой воды;
   исключить дорогостоящие системы дозирования, необходимые для технологий химической обработки воды, требующих соблюдения специальных мер по технике безопасности и охране окружающей среды;
   обеспечить низкое энергопотребление;
   обеспечить более низкую стоимость эксплуатации систем обеззараживания.


Рисунок 2.9 УФ установка

       

      В состав системы бактерицидной установки входит корпус из нержавеющей стали с двумя патрубками для входа и выхода воды. Внутри корпуса расположена защитная кварцевая колба, куда помещена УФ лампа. Количество ламп их мощность и расположение определяют производительность УФ установки и условия ее эксплуатации.
       Блок электропитания и управления (БЭУ) работает от сети переменного тока ~220в., 50гц. Питание ламп осуществляется от электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА). На лицевой панели БЭУ расположены сигнальные лампочки (светодиоды) информирующие о работе УФ ламп.
       В схеме контроля степени загрязненности имеется, специальный фотодатчик, селективно настроенный на волну длиной 254 нм., и блок обработки сигнала фотодатчика информирующий о степени загрязненности кварцевых колб. Световая и звуковая сигнализация предупреждает о необходимости чистить кварцевую колбу от налета или заменить уф лампу. Счетчик наработки ламп показывает время работы эксплуатации уф ламп.

2.4. Обеззараживание сточных вод

       Производится с целью уничтожения содержащихся в них патогенных микроорганизмов и устранения опасности заражения водоема этими микробами при спуске в него очищенных сточных вод. Наиболее распространенным методом обеззараживания является хлорирование. В настоящее время на малых очистных станциях применяется несколько типов установок для приготовления дозирования растворов, содержащих активный хлор. К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или порошкообразными гипохлоритами. Принцип их действия сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подачей его в воду.

       Ко второму типу относятся установки, которые позволяют получить обеззараживающие хлорпродукты из исходного сырья - поваренной соли - непосредственно на месте потребления. Такими установками являются электролизеры предназначенные для приготовления электролитического гипохлорита натрия. К третьему типу относятся установки, позволяющие осуществлять обеззараживание воды путем его прямого электролиза. Этот метод безреагентный, поскольку обеззараживающие продукты образуются за счет электролитического разложения хлоридов, находящихся в самой обрабатываемой воде.

2.4.1 Центрифуги

       Применяются при очистке промышленных сточных вод  для разделения суспензий со среднеабразивной твердой фазой, состоящей в основном из кристаллических продуктов (сульфата аммония, сульфата меди, медного купороса, поваренной соли, нитрата натрия, поташа, карбамида, алюминиевых квасцов, глауберовой соли), коротковолокнистых материалов (ацетил- и этилцеллюлозы, нитроцеллюлозы) и аморфных продуктов.

        Преимуществом центрифуг является компактность конструкции, простота обслуживания, возможность непрерывности технологического процесса разделения суспензий, возможность промывки осадка, высокая степень осушки, большая производительность, возможность включения в автоматические или непрерывно действующие технологические линии очистки промышленных сточных вод. Центрифуги бывают  корзиночные, шнековые,  фильтрующие, фильтрующие с пульсирующей выгрузкой осадка, осадительные, трубчатые, комбинированные и др.

       Для удаления осадков из сточных вод могут быть использованы фильтрующие или отстойные центрифуги.[15]

Рисунок 2.10 Двухфазная декантирующая центрифуга

       Центробежное фильтрование достигается вращением суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью.

Осадок остается на стенках барабана. Его удаляют вручную или ножевым съемом. Такое фильтрование наиболее эффективно, когда надо получать продукт наименьшей влажностью и требуется промывка осадка.

      Центрифуги могут быть периодического или непрерывного действия; горизонтальными, вертикальными или наклонными; различаются по расположению вала в пространстве; по способу выгрузки осадка из ротора (с ручной, с ножевой, поршневой или центробежной выгрузкой). Они могут быть в герметизированном и негерметизированном исполнении. 

2.4.2 Сепараторы

       При прохождении сточных вод через сепаратор происходит механическое отделение нефтепродуктов от других субстанций. Сепараторы способны также частично задерживать зависшие вещества, которые собираются в специальной камере для сбора осадка в нижней части установки. Сепаратор оснащён системой автоматической блокировки перетекания нефтепродуктов в очищенную воду, камерой для сбора осадка, коалесцентным фильтром.

       Область применения: системы очистки дождевых, талых и технических вод, загрязнённых нефтепродуктами (автозаправочные станции, автомобильные мойки, автомастерские, автостоянки, аэропорты, канализационные системы промышленных предприятий, нефтебазы и т.п.).

       Сепараторы с точки зрения функциональности можно разделить на три группы: седиментационный отстойник, коалесцентный сепаратор и сорбционный фильтр.

       При протоке стоков через сепаратор происходит постепенное осаждение нерастворимых веществ в седиментационном отстойнике, затем в коалесцентном сепараторе гравитационным способом отделяется большая часть нефтяных частиц. Улавливание оставшихся нефтяных частиц обеспечивается динамическим поглощением в сорбционном фильтре.

      Сепаратор нефтепродуктов представляет собой полипропиленовый резервуар, в который вварены: емкость для сбора нефтепродуктов, коалесцентная вставка, площадка для обслуживания, коалесцентный фильтр, полупогружная перегородка, перелив коалесцентного сепаратора, сорбционный фильтр, перелив сорбционного фильтра, место отбора проб и обводная линия (байпас). Подачу и отвод стоков обеспечивают подводящий и отводящий трубопроводы. Сепараторы не всех модификаций обязаны содержать все выше перечисленные компоненты.

2.5 Обработка осадка

     Обработка осадков, поступающих со сточной водой может осуществляться в анаэробных условиях, протекающих без доступа кислорода воздуха, когда за счет жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов происходит распад органических веществ, находящихся в осадке.

К ним относятся:

1) биотуалеты, предназначенные для жилого дома;
2) септики, рекомендуемые при расходе до 20 куб.м в сутки;
3) двухярусные отстойники и осветители - перегниватели, применяемые при расходе до 1400 куб.м в сутки и более.

       В сооружениях второго и третьего типов одновременно проводят два процесса: отстаивание сточной жидкости и обработка осадка. В аэробных условиях, протекающих при наличии кислорода воздуха, за счет жизнедеятельности аэробных микроорганизмов происходит окисление органических веществ, находящихся в осадке.[25]

К ним относятся:
1) аэротенки, работающие с продленной аэрацией по методу полного окисления органических загрязнений, находящихся как в жидкой так и в твердой фазе сточных вод;
2) аэробные стабилизаторы, расположенные в блоке емкостей (аэрационных установок).

2.5.1 Стабилизация ила

        Стабилизация осадков сточных вод и активного ила в анаэробных и аэробных условиях. Наибольшее распространение получили методы биологической анаэробной и аэробной стабилизации. При небольшом количестве осадков применяют септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, в которых биологический процесс разложения органической массы происходит экстенсивно под влиянием внешних условий. Интенсивный процесс минерализации требует создания специальных условий, оптимально обеспечивающих все его стадии. Для его осуществления применяют метантенки и аэробные минерализаторы.
        
Стабилизация первичных и вторичных осадков достигается путем разложения органической части до простых соединений или продуктов, имеющих длительный период ассимиляции окружающей средой. Эффект стабилизации осадка может быть получен разными методами биологическими, химическими, физическими, а также их комбинацией.

        Целесообразность применения того или иного метода стабилизации определяется рядом условий, главными из которых являются вид осадков, их количество, возможность и условия дальнейшего использования, наличие территории для их размещения.
       
Взвешенные вещества, содержащиеся в сточной воде, выпадают в осадок, накапливающийся на дне септика. Осадок представляет собой частицы преимущественно органического происхождения. Под действием анаэробных микроорганизмов органическая часть осадка превращается в газы и минеральные соединения.
      
Септики, двухъярусные отстойники. Септики являются комбинированными сооружениями, в которых происходит осветление сточной воды и сбраживание выпавшего осадка. Септики обычно применяют при очистке небольших количеств сточных вод (до 25 м3/сут), поступающих от отдельно стоящих зданий или группы зданий. Последующей ступенью очистки сточной воды являются доля подземной фильтрации, песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи или колодцы.

2.5.2 Обезвоживание ила

       В процессе работы  станций очистки сточных вод образуется огромное количество частично обезвоженного и недостаточно стабилизированного осадка. Обработка осадков сточных вод должна проводиться в целях максимального уменьшения их объемов и подготовки к последующему размещению, использованию или утилизации. При этом необходимо обеспечить поддержание благоприятного санитарного состояния окружающей среды.
       
Обезвоживатели активного ила  предназначены для обезвоживания любых видов осадка образовавшихся в процессе очистки сточных вод - хозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и др.

 

Рисунок 2.8 Шнековый обезвоживатель осадка

Принцип обезвоживания.

         После обработки флокулянтом, осадок подается в обезвоживающий барабан. В процессе обезвоживания фильтрат вытекает из зазоров между кольцами. Ширина зазоров уменьшается в направлении выхода кека, от 0,5мм в зоне сгущения до 0,3мм в зоне обезвоживания и в конце до 0,15мм. Шаг витков шнека так же уменьшается, создавая давление в зоне обезвоживания, в то время как объем уменьшается. На конце шнека установлена прижимная пластина, которая регулирует внутреннее давление в барабане.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА СТАНЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД 

3.1. Общие сведения

Станция биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, разработана на основании технического задания на проектирование здания  «Станция биологической очистки сточных вод. Технология канализации» и в соответствие с требованиями «Очистные сооружения на объектах ОАО «АК Транснефть» Нормы технологического проектирования».

Станция биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод относится к сооружениям малой производительности.

Здание СБО окрашено в корпоративные цвета (синий и белый).

         Станция биологической очистки предназначена для эксплуатации в районе со следующими природно-климатическими условиями:

Географическое положение - Амурская область, Джалинда;

Расчетная температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 - минус 40°С;

Значение ветровой нагрузки 30,0 кгс/м2;

Расчетный вес снегового покрова – 120 кгс/м2;

Максимальная температура наружного воздуха – 36°С;

Сейсмичность – 7 баллов;

Наличие многолетнемерзлых грунтов – нет;

Глубина промерзания грунта – 3,59 м;

Производительность станции очистки сточных вод принята на основании водного баланса площадки ПСП с учетом залпового сброса 2,50 м3/сут привозных хозяйственно-бытовых сточных вод и составляет 12,0 м3/сут, 0,6 – 1,2 м3/ч.

Здание станции очистки разработано в комплектно-блочном исполнении с изготовлением основных узлов и агрегатов в заводских условиях и сборкой на площадке строительства.

Станция биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод предназначена для очистки:

  •  сточных вод от санитарно-технических приборов бытовых помещений административных и производственных зданий;
  •  сточных вод от столовой, прачечной.

Состав и свойства хозяйственно-бытовых сточных вод имеют следующие особенности:

  •  значение БПКп менее 100 мг/дм3;
  •  повышение концентрации нефтепродуктов выше 15 мг/дм3;
  •  температура в холодный период года не более 2°С;
  •  коэффициент неравномерности поступления сточных вод выше 2,7;
  •  неравномерность поступления сточных вод по концентрациям загрязняющих веществ.

Станция подключена к подводящим и отводящим трубопроводам следующих характеристик:

  •  подающий трубопровод (вода на очистку), сеть К1Н – 57x3,5 мм, напорный;
  •  отводящий трубопровод, сеть К1 – 108x4,0 мм, самотечный;
  •  отводящий трубопровод (очищенная вода), сеть К17 – 57x3,0 мм, самотечный;
  •  вода, сеть В1 – 57x3,0 мм;
  •  тепловые сети ТС – 2 Ø45x2,5.

Характеристики очищенных сточных вод на выходе станции биологической очистки (значения ПДК) соответствуют требованиям, предъявляемым к воде водоемов рыбохозяйственного назначения, и представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики поступающих на очистку сточных вод

п/п

Наименование

загрязнения

Ед. изм.

Средняя концентрация загрязняющих веществ сточных вод, поступающих на очистку

1

Температура

°С

+2 - +30

2

рН

ед. рН

6,5 - 9,0

3

Взвешенные вещества

мг/дм3

40 - 250

4

ХПК

мг/дм3

350

5

БПКп

мг/дм3

20 - 200

6

Азот аммонийный

мг/дм3

3,3 - 20

7

Азот нитритный

мг/дм3

0,3 - 1,3

8

Азот нитратный

мг/дм3

-

9

Железо общее

мг/дм3

0,21 - 6,5

10

Нефтепродукты

мг/дм3

0,3 - 5,0

11

Фосфаты (по Р)

мг/дм3

0,44 - 3,5

12

Хлориды

мг/дм3

До 300

13

Сульфаты

мг/дм3

До 100

14

АПАВ

мг/дм3

0,1 - 5,0

15

Фенолы

мг/дм3

До 0,001

 

Основные технологические характеристики

  1.  Характеристики поступающих на очистку сточных вод представлены в Таблице 1.1.
  2.  Характеристики очищенной сточной воды и нормативные требования к очищенной воде представлены в Таблице 3.1.
  3.  Производительность СБО – 12,0 м3/сут, 0,6 - 1,2 м3/ч;
  4.  Расход подающего насоса КНС – 5,0 м3/ч.
  5.  Температура поступающих на очистку сточных вод - от 2 до 10°С.
  6.  Подогрев поступающих на очистку сточных вод до температуры + 22°С с возможностью регулировки температуры.
  7.  План подключения технологических сетей - см. Приложение 3.
  8.  Станция биологической очистки устанавливается на готовую монолитную фундаментную плиту.
  9.  Температура в блочно-модульном здании СБО - плюс 15°С.
  10.  Общая тепловая нагрузка на подогрев и отопление – не более 40 кВт.

Стадии очистки бытовых сточных вод.

Технологическая схема очистки хозяйственно-бытовых сточных вод включает в себя:

  •  механическую очистку;
  •  биологическую очистку;
  •  доочистку сточных вод;
  •  обеззараживание сточных вод;
  •  обработку осадка.

Механическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод выполняется с помощью установленной в КНС решетчатой корзины (не входит в объем проектирования) и двумя секциями песколовки (установленными в резервуаре-усреднителе). Осажденный песок из песколовок под гидростатическим давлением периодически удаляется в контейнер для сбора влажного песка.

Биологическая очистка осуществляется в следующем емкостном оборудовании:

- биореакторе;

- вторичном отстойнике;

Доочистка производится на:

- биофильтрах доочистки с затопленной загрузкой;

- сорбционных фильтрах, 2 раб. (при промывке одного фильтра, второй работает в форсированном режиме);

- обеззараживание сточных вод выполняется с применением установки УФ-обеззараживания, в количестве 2-х штук (1 раб. + 1 рез.).

Обработка осадка (избыточного ила) осуществляется в следующей последовательности:

- стабилизация ила;

- обезвоживание ила.

Для обеспечения работы очистных сооружений в заданном технологическом режиме предусмотрены:

- блок приготовления подпитывающего раствора;

- блок приготовления и дозирования коагулянта;

- воздуходувки, в количестве 2-х штук (1 раб. + 1 рез.);

- ёмкость для промывки фильтров.

3.2 Технология очистки

Для достижения требуемых показателей качества очищенной воды выбрана технологическая схема процесса с биологическим удалением азота и физико-химической удалением фосфора. Большая часть органических веществ и азота удаляется в биореакторе с доочисткой на биофильтрах. Часть неудаленного биологическим методом фосфора осаждается во вторичном отстойнике с помощью введения коагулянта и удаляется с избыточным активным илом.

В зоне денитрификации происходит восстановление азота нитратов (образующегося в зоне нитрификации) до газообразного при использовании химически связанного кислорода нитратов в качестве акцептора электронов, донором электронов являются органические загрязнения, окисление органических веществ и потребление фосфатов. В зоне нитрификации проходит дальнейшее окисление органических веществ и аммонийного азота с образованием нитратов.

Рециркуляция активного ила между зонами нитрификации и денитрификации происходит постоянно, в объеме биореактора, за счет восходящего потока в зоне нитрификации и нисходящего в зоне денитрификации.

Возвратный активный ил из вторичного отстойника возвращается в систему насосами (Н3, Н4) в подающий распределительный лоток биореактора.

Учитывая глубокую заданную степень нитрификации, на стадии нитрификации при низкой концентрации органических загрязнений (БПК ниже 80 мг/л) и низком приросте активного ила в биореакторе установлена загрузка для закрепления микрофлоры для обеспечения их надежной и стабильной работы. В качестве загрузочного материала применена загрузка Полипортер, производства ООО «НПО ЭТЕК», обладающая малым гидравлическим сопротивлением и значительной удельной поверхностью.

  1.  Описание технологической схемы

Рисунок  3.1 Технологическая схема биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод

1.1, 1.2- песколовка; 2- резервуар-усреднитель; 3,4- биореактор; 5- отстойник;                     6- тонкослойный модуль; 7.1, 7.2- биофильтр; 8- накопительная емкость;                           9.1, 9.2- сорбционный фильтр; 10.1,10.2 -Уф-стерилизатор с блоком промывки; 11- блок промывки фильтров; 12- теплообменник;13- установка приготовления и дозирования питательного субстрата; 14- установка приготовления и дозирования коагулянта;              15- контейнер для сбора влажного песка; 16-в оздуходувка; 17- стабилизатор избыточного активного ила; 18- установка обезвоживания; 19- панель управления

        

Исходная сточная вода с помощью внутриплощадочной КНС подается в параллельно работающие секции песколовок (1.1, 1.2) (номера в скобках соответствуют позициям  рисунка 3.3) , установленных во внутренней части резервуара-усреднителя (2).  В резервуаре обеспечивается постоянное перемешивание сточных вод, при помощи линии взмучивания от погружных насосов (Н1, Н2). Для повышения надежности работы и избежания переполнения емкости предусмотрен аварийный перелив. Установленные на днище резервуара-усреднителя погружные насосы (Н1, Н2) оснащены рабочим колесом с режущей кромкой и обеспечивают равномерную подачу сточных вод на биологическую очистку.

Из резервуара-усреднителя (2) погружными насосами сточные воды подаются в зону нитрификации (3) биореактора через теплообменник (12). В теплообменнике (12) сточные воды при необходимости подогреваются  до температуры 22°С, с помощью теплоносителя Т1, Т2. На выходе из теплообменника (12) температура сточных вод контролируется с помощью термопреобразователя (S1) с выводом сигнала об отклонении температуры от установленного значения на панель управления.

Далее, до сорбционных фильтров (9.1, 9.2), организована самотечная схема движения сточной воды.

Биореактор разделен на постоянно аэрируемую (3) и не аэрируемую (4) зоны затопленной перегородкой не касающейся днища биореактора. Биореактор оборудован трубчатыми аэраторами, полимерной загрузкой Полипортер для прикрепленной микрофлоры и барботажными трубками для встряхивания загрузки (оборудование производства ООО «НПО ЭТЕК»).

Характеристики песколовки:

Габариты (ДхШхВ)      - 1,8х0,3x0,45 м

Рабочий объем       - 0,165 м3

Продолжительность пребывания сточных вод  - 4 мин

Характеристики резервуара-усреднителя:

Рабочий объем       - 9,0 м3

Габариты (ДхШхВ)      - 2,0х2,0x3,0 м

Производительность погружных насосов (Н1, Н2) - 15 м3

Мощность погружных насосов     - 0,9 кВт х 2

Характеристики биореактора:

Рабочий объем зоны денитрификации  – 4, 9 м3 

Рабочий объем зоны нитрификации  – 5,26 м3

Доза неприкрепленного ила    – 4 г/л

Общая доза ила      – 6 г/л

Объем загрузки (максимальный)   – 2,75 м3

Количество трубчатых аэраторов   – 2 шт.

Расход воздуха на аэрацию    – 8,50 м3

Расход воздуха на встряхивание   – 5,1 м3

Периодичность встряхивания   – 1 раз в месяц

Потребность в подпитывающем растворе (в БПК) – 200 мг/л*ч

Технологической схемой предусмотрен блок приготовления и дозирования подпитывающего раствора (13), который обеспечивает подачу необходимого количества подпитывающего раствора в подающий распределительный лоток биореактора для обеспечения необходимого количества органики, потребляемой на процессы нитри-денитрификации. Дозирование осуществляется двумя насосами-дозаторами (НД1, НД2).

Так же дополнительная подпитка позволяет сохранять необходимое количество жизнеспособной биомассы активного ила в моменты минимального поступления сточных вод.

В качестве питательного раствора предусматривается изопропанол.

Для разбавления и дозирования питательного раствора предусматривается  расходная емкость, полезный объем которой составляет V = 50 л. На расходной емкости располагаются два насоса-дозатора (НД1, НД2) (1 рабочий, 1 резервный), производительностью до 2 л/ч каждый.

Для приготовления 4%-го питательного раствора в расходную емкость вливается 2,2 л изопропанола и затем открыв шаровый кран (ВН15) добавляется 47,8 л воды (до отметки). Тангенциальный вход питьевой воды обеспечивает перемешивание компонентов за время наполнения емкости. Оптимальная доза 4%-го питательного раствора составляет 2 мл/л.

Из биореактора сток поступает во вторичный отстойник (5). Отстойник оборудован сборником избыточного активного ила в нижней части наклонного днища, затопленной перегородкой и переливом. Во вторичный отстойник установлен тонкослойный модуль (6), который увеличивает эффективность осаждения ила.

В распределительный лоток отстойника производится дозирование раствора коагулянта, из блока приготовления коагулянта (14) насосами-дозаторами (НД3, НД4).

В качестве коагулянта предусматривается «Аква-Аурат 30». Коагулянт представляет собой сухой продукт с массовой долей Al2O3 – 30% производства ОАО «Аурат».

Установка приготовления и дозирования коагулянта состоит из растворной и расходной емкостей.

Растворная емкость коагулянта полезным объемом V = 25 л, расходная емкость коагулянта полезным объемом V = 50 л. На расходной емкости располагаются два насоса-дозатора (НД3, НД4) (1 рабочий, 1 резервный), производительностью до 2 л/ч каждый.

Для приготовления водного 1%-го раствора коагулянта в растворную емкость вливается 24,15 л воды и включается механическая мешалка, затем засыпается 0,81 кг порошка. Полное растворение порошка при постоянном перемешивании происходит в течение 30 минут. Приготовленный раствор самотеком сливается в расходную емкость. Для наполнения  расходной  емкости, указанная операция производится 2 раза.

Насосами готовый раствор коагулянта дозируется во вторичный отстойник. Смешение  коагулянта с обрабатываемыми сточными водами осуществляется за счет интенсивной аэрации.

         Характеристики вторичного отстойника:

Рабочий объем отстойника -2,7 м3

Габариты (ДхШхВ) – 1,65x2,0x3,0 м

Периодичность удаления избыточного ила – 1 раз в 10 дней

Объем сбрасываемой водноиловой смеси за один раз – 0,050 м3

Производительность насоса рецикла ила (Н3, Н4) – 3,0 м3

Угол наклона образующих пирамидальной части отстойника – не менее 60°.

Избыточный ил удаляется насосами рециркуляции (Н3, Н4) 1 раз в 10 дней (уточняется при ПНР) в стабилизатор (17) вручную путем открытия задвижки (ВН16.2) на время заполнения стабилизатора до необходимой отметки.

Стабилизатор ила (17) оборудован барботером для обеспечения водно-иловой смеси необходимым для стабилизации количеством кислорода воздуха. Воздух подается от воздуходувки.

Для обеспечения возможности самотечного сброса осадка/ила емкость стабилизатора расположена над установкой обезвоживания осадка.

Установка обезвоживания осадка предусмотрена с одним фильтр-мешком. Предусмотрено добавление в стабилизатор препарата для дегельминтации.

Для обработки осадка предусматривается емкость полезным объемом V = 50 л. Влажность осадка принимается 99,5%, масса сухого вещества 0,00025 т.

В соответствии с требованиями п. 6.5 МУ 3.2.1022-01 «Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитов» для обеззараживания осадков, образующихся при очистке сточных вод, необходимо  предусмотреть применение дегельминтизирующего препарата «Пуробулат-бингсти» (пр-во ООО «Пуролат-Трейд»).

Оптимальная доза «Пуробулат-бингсти» составляет 10 мл/м3. Таким образом, расход препарата на 50 л осадка составит 0.5 мл

Препарат разбавляется в 100 раз (50 мл) и добавляется в емкость с осадком. Время контакта должно составлять не менее 6-8 часов.

Заполненные мешки со стабилизированным, обезвоженным и обеззараженным илом хранятся на площадке временного хранения отходов с последующим вывозом на полигон ТБО.

Отработавшая свой срок загрузка угольного фильтра (активированный уголь) поступает на площадку временного хранения отходов с последующим вывозом на полигон ТБО.

        Характеристики аэробного стабилизатора

Рабочий объем стабилизатора   - 0,1 м3

Габариты (ДхШхГ)     - 0,9x0,5x0,5 м

Влажность осадка     - 99,5%

Периодичность удаления изб. ила            - 1 раз в 10 дней

Способ удаления               - вручную

Из вторичного отстойника (5) вода поступает в секции биофильтра (7.1, 7.2). Биофильтр состоит из двух параллельно соединенных секций и предназначен для глубокой доочистки сточной воды. Внутренний объем биореактора занимает загрузка. С помощью эрлифтного коридора обеспечивается неоднократная циркуляция очищаемой воды через загрузку, что позволяет повысить эффективность удаления загрязнений. Регенерация загрузки производится по мере необходимости вручную в соответствии с регламентом на эксплуатацию.

Характеристики биофильтра:

Рабочий объем биофильтра    - 0,375 м3 х2 шт

Габариты (ДхШхВ)     - 2,0x0,5x1,6 м

Объем загрузки      - 0,14 м3 х 2 шт

Количество трубчатых аэраторов   - 2 шт

Расход воздуха на аэрацию    - 1,5 м3

Угол наклона образующих пирамидальной части отстойника     - 68°

Периодичность удаления осадка                    - 1 раз в месяц по 0,1 м3

Способ удаления осадка             - ручной

Характеристики воздуходувки:

Производительность по воздуху  - 25,0 м3/ч

Мощность      - 0,75 кВт

Количество воздуходувок   - 2 шт. (рабочая и резервная)

После биофильтра (7.1, 7.2) сточные воды самотеком направляются в накопительную емкость (8) (объем емкости – 0,5 м3) и, далее, вертикальными насосами (Н5, Н6) на сорбционный фильтр с загрузкой активированным углем (9.1, 9.2) и установку ультрафиолетового обеззараживания (10.1, 10.2) с последующим прохождением через блок промывки фильтров (11) с последующем сбросом в КНС очищенных сточных вод. Промывка сорбционного фильтра (10) осуществляется из блока промывки фильтров (11), вертикальными насосами (Н7, Н8). Рабочий объем емкости – 0,5 м3. Емкости (8, 11) сблокированы и общие габариты составляют (ДхШхВ) – 2,0x0,5x1,4 м.

Обеззараживание сточных вод выполняется с применением высокоэффективной установки УФ-обеззараживания с ультразвуковым генератором, повышающим эффективность обеззараживания и снижающим биообрастание и соляризацию УФ ламп. Промывка УФ ламп осуществляется вручную по установленному при ПНР регламенту. Для промывки используется раствор уксусной или муравьиной кислоты.

3.4 Архитектурно-строительные решения

        Здание СБО имеет размеры в плане 12,0х6,0 м, высотой 4,2 м.

Здание собирается из конструкций полной заводской готовности.

Кровельные панели - металлические трехслойные типа "Сэндвич" с защитным полимерным покрытием, утепленные негорючими минераловатными плитами из минеральной тонковолокнистой ваты на основе базальтового волокна на синтетическом связующем с гидрофобизирующими добавками (жесткие), толщиной 200 мм.

Стеновые панели - металлические трехслойные типа "Сэндвич" с защитным полимерным покрытием, утепленные негорючими минераловатными плитами из минеральной тонковолокнистой ваты на основе базальтового волокна на синтетическом связующем с гидрофобизирующими добавками (жесткие), толщиной 150 мм.

Здание размещается на существующей фундаментной плите, выполненной по проекту ОАО "Гипротрубопровод".

Все несущие стальные конструкции для обеспечения нормативного предела огнестойкости должны иметь огнезащитное покрытие с учетом требований. [22]

Для обеспечения предела огнестойкости колонн, вертикальных связей R90 и узлов, а также их соединений нанести на них огнезащитное покрытие.

Применяемые для огнезащитного покрытия материалы должны быть взяты из «Реестра ТУ и ТТ» на основные виды материалов и оборудования, получаемого группой компаний АК «Транснефть».

Наружняя отделка здания:

- кровля - темно-синего цвета;

- стены - белого цвета;

- облицовка монолитного железобетонного цоколя керамогранитом темно-серого цвета на высоту 600 мм для наружных работ;

- оконные блоки темно-синего цвета;

- дверь темно-синего цвета;

- нащельники, наличники, козырьки, карнизы темно-синего цвета.

3.5 Водопровод и канализация

На станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод предусмотрены:

- подвод водопровода с холодной водой;

- раковина;

- место подключения шланга для мойки оборудования;

- трап с лотком, отводящим стоки от проливов и опорожнения в канализационную сеть.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной дипломной работе была представлена разработка проекта станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод города Сковородино Амурской области. В проекте решена задача полной биологической очистки с доочисткой и обеззараживанием сточной воды, а также решен вопрос обработки осадка, полученного при очистке сточной воды.

Проектом предусматривается проведение механической, биологической очистки, доочистки, обеззараживания сточных вод и обработка осадка.

         Механическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод выполняется с помощью установленной решетчатой корзины и двумя секциями песколовки (установленными в резервуаре-усреднителе).

         Биологическая очистка осуществляется в биореакторе и вторичном отстойнике. Доочистка производится на биофильтрах доочистки с затопленной загрузкой, сорбционных фильтрах. Обеззараживание сточных вод выполняется с применением установки УФ-обеззараживания.

         Обработка избыточного активного ила в аэробных минерализаторах, его уплотнение и подсушка на иловых площадках, подсушка песка — на песковых площадках.

Сооружения биологической очистки, доочистки и аэробной обработки осадка проектируются в едином блоке емкостей, выполняемом из металлоконструкций. Он заглубляется на 2 м и на высоту 3,2 м обваловывается.

По линии сбросного трубопровода проектируется здание для размещения аппаратов УФ-обеззараживания.

Размещение компрессорного оборудования осуществляется в отдельном здании из легких конструкций. В этом же здании размещается распределительное устройство электроснабжения очистных сооружений.

Иловые и песковые площадки с вертикальным и горизонтальным дренажом выполняются из монолитного железобетона.

Конструктивные решения продиктованы технологическим заданием и пре следуют следующие цели:

-         реализация эффективной технологии очистки сточных вод;

-    исключение возможности протечек емкостных сооружений и попадания неочищенных сточных вод в почву;

-         обеспечение надежности и долговечности конструкций.

Компоновочные и архитектурно-планировочные решения обусловлены гидрогеологическими и топографическими условиями площадки, а также технико-экономической целесообразностью и функциональной эффективностью сооружений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ  

  1.  Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. Учебное пособие. - M.: Издательство ACB, 2003. - 288 с.
  2.   Родзиллер И. Д. Прогноз качества воды водоемов-приемников сточных вод. М. Стройиздат, 1984, 262 с. 
  3.   Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов – М. : Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. – 704 с.
  4.  ГОСТ 27065-86 Качество вод. Термины и определения.
  5.  Проектирование сооружений  для очистки сточных вод (Справочное пособие к СНиП). М.: Стройиздат, 1990,  192 с.
  6.  Лапшев Н.П. Расчеты выпусков сточных вод. М.Стройиздат. 1977, 86 с.
  7.   Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территорий промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты.  (ВНИИВОДГЕО).
  8.   СниП П-39-74 «Степень очистки сточных вод».
  9.  СниП 2.04.02-84. «Водоснабжение».
  10.   Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка: Учебн. пособие для вузов. – М.: Издательство МГУ, 1996. - 680 с; 178 ил.
  11.   Карелин Я.А. и др. «Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов», М., Стройиздат, 1982.
  12.   ОТТ-07.00-74.20.55-КТН-002-1-05 «Очистные сооружения на объектах ОАО «АК «Транснефть». Нормы технологического проектирования»;
  13.   Правила устройства электроустановок, приказ Минэнерго России от 06.10.1999, ВНИИПИ Тяжпромэлектропроект,ассоциация «Росэлек-тромонтаж»
  14.  ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.
  15.   Краснова М.Х. Опыт проектирования и строительства систем обеззараживания воды с использованием гипохлорита натрия и ультрафиолетового облучения / М.Х. Краснова // Мат. Межд. выст. «Экватэк-2008». 3-6 июня 2008 г. - М., 2008.  
  16.   Яковлев С.В. «Инженерное оборудование зданий и сооружений», М., Стройиздат, 1994.
  17.  ОТТ-06.02-72.60.00-КТН-017-1-05 «Общие технические требования АСУ ТП и ПТС Компании. КИП и А поставляемые в комплекте с технологическим оборудованием. 270-00-2362».
  18.  ОТТ-06.02-72.60.00-КТН-026-1-05 АСУ ТП и ПТС Компании. Функциональные требования к заземлению и защите от помех оборудования и элементов АСУ и ТП и ПТС.
  19.   Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод. - М.: АКВАРОС, 2003. - 512 с.
  20.   РД-91.020.00-КТН-103-07. Нормы и правила проектирования заземляющих устройств объектов магистральных нефтепроводов предприятий группы ОАО АК «Транснефть».
  21.   СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения.
  22.   СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений".
  23.   М.Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван. Очистка сточных вод. Москва, издательство «Мир», 2004 год. 480 с.
  24.   Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога). Под ред. Перхуткина В.П. М.: «Инфра-Инженерия», 2005.-864 с.
  25.  Мясников И.Н. «Очистка сточных вод и обработка образующихся осадков на НПЗ» Материалы отраслевого совещания по экологизации 28-29 марта 2000 г., М., том II, Ассоциация нефтехимиков и нефтепереработников.

  1.  


 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
12349. Усовершенствование технологии очистки сточных вод УДП «Шуртаннефтегаз» 1.04 MB
  Утилизация промышленных отходов является одним из путей кардинального решения проблемы ликвидации загрязнения окружающей среды и сохранения равновесия между экологической средой и развивающейся промышленностью. Реализация этой проблемы может быть осуществлена в результате организации замкнутых циклов- безотходных производств. В связи с этим большое значение приобретает пользование промышленных отходов в качестве вторичного сырья.
12177. Биосорбенты для очистки природных водных объектов и прибрежной зоны от загрязнения нефтепродуктами 17.9 KB
  Разработан новый тип препаратов для ликвидации последствий нефтяных разливов – биосорбенты Биосорб. Биосорбенты – препараты полученных биотехнологическим путём за счёт иммобилизации природных микроорганизмов и факторов способствующих разрушению нефти экологически инертных сорбентов нефти гидрофобизированных алюмосиликатов. Биосорбенты являются продуктом получаемым с использованием современного высокотехнологичного производства в областях горнообогатительного биотехнологического и химического производств. Биосорбенты успешно применялись...
12071. Технология очистки бытовых сточных вод с эффективным удалением азота БХ-ДЕАМОКС 70.21 KB
  Разработанная технология очистки бытовых сточных вод отличается рядом особенностей создающих условия для развития анаэробных микроорганизмов в том числе nmmoxбактерий окисляющих аммоний нитритом до молекулярного азота. Станция очистки сточных вод ЭКОС на олимпийском объекте в Адлерском районе г. Зарубежные и российские разработки с применением процесса анаэробного окисления аммония нитритом АНАММОКС для очистки низко концентрированных сточных вод отсутствуют.
17652. Реконструкция отделения биохимической очистки сточных вод города Руза, производительностью 10000 м3/сут 6.81 MB
  Сточные воды образуются при использовании природной или водопроводной воды для бытовых целей и технологических процессов промышленных предприятий. Также относятся атмосферные осадки подземные воды. Сточные воды являются источником различных заболеваний и распространения эпидемий. Поэтому очень важно все сточные воды целенаправленно отводить а главное очищать чтобы устранить все негативные последствия от воздействия сточных вод.
12316. Проектирование систем водоотведения и очистки сточных вод железнодорожной станции и населенного пункта г.Кошрабад Самаркандской области 825.13 KB
  Строительство новых жилых и общественных зданий и сооружений, объектов производственного и культурно-бытового назначения, а также реконструкция и расширение существующих строительных объектов требуют проведения большого объема работ по инженерной подготовке территорий и, в первую очередь, по проектированию систем водоснабжения и водоотведения...
7500. Формы сотрудничества туристских фирм с гостиничными предприятиями 21.37 KB
  Аренда отеля. Аренда отеля. Аренда отеля подразумевает обмен права хотельера на пользование гостиничными номерами на уплачиваемую туроператором разово или периодически сумму арендной платы. В ряде случаев стоимость продаваемых оператору на условиях аренды гостиницы комнат может быть на 4060 ниже планировавшейся цены стоимости отеля в соответствующем сезоне Несмотря на столь значительные скидки редко какой хотельер не примет предложение оператора об аренде принадлежащего ему отеля поскольку в результате подобной сделки владелец...
16490. Объективные основы антикризисного управления предприятиями агропромышленного комплекса 116.15 KB
  Согласно определению приведенному в Экономической энциклопедии под редакцией Л. Наиболее наглядно появление и течение кризиса в экономической системе вообще и на предприятии в частности показывает модель Жизненного цикла предприятия. Теория жизненного цикла будь то жизненный цикл товара или конкурентного преимущества фирмы или жизненный цикл предприятия в той или иной степени рассматривалась всеми авторами работающими в научной сфере экономики...
9745. Распределение инвестиций между предприятиями: «Золотая скрепка», «Бурёнка», «DeJaVu», «Konditer» 170.41 KB
  При решении курсовой работы будем применять линейное программирование и динамическое программирование. С помощью линейного программирования найдем прибыль каждого предприятия при разных объемах инвестирования и план производства.
16588. Особенности управления предприятиями-партнерами виртуальных организаций в инновационной экономике России 12.15 KB
  Для выявления роли органа-координатора в новой организационной форме рассмотрим субъект и объект управления виртуальной организации. Орган-координатор на предприятии виртуального типа должен выполнять следующие функции: - разработка институций для виртуальной организации...
564. Энергетические загрязнения 5.35 KB
  Энергетические загрязнения Промышленные предприятия объекты энергетики связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения. Основными источниками электромагнитных полей радиочастот являются радиотехнические объекты телевизионные и радиолокационные станции термические цехи и участки. Воздействие электромагнитных полей промышленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями электропередач и источниками постоянных магнитных полей применяемых на промышленных предприятиях. В быту источниками электромагнитных...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.