Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленного объекта № 1

В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей, для удаления которого используются песколовки. Песколовки используют для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом частиц металла и песка размером более 0,25 мм). Используемая для очистки сточных вод объекта №1 песколовка – аэрируемая (с вращательным движением воды), имеет горизонтальную форму. Аэрируемую песколовку применяем т.к. расход сточных вод более 10000 м³/сут (22800м³/сут). По сравнению с обычными песколовками в аэрируемых песколовках выпадает больше осадка, зольность его выше и составляет 92 - 95 %; в то же время в осадке содержатся мелкие фракции песка, не задерживаемые в обычных песколовках. В аэрационной зоне под влиянием пузырьков воздуха возникает вращательно-поступательное движение воды с практически постоянной скоростью независимо от изменения продольной скорости движения воды, вызываемого колебаниями притока. Твердые минеральные частицы, отмытые от органических загрязняющих веществ, оседают на дно, имеющее уклон. Осаждаемый песок собирается в приямке, откуда удаляется с помощью гидроэлеватора.

Для дальнейшей обработки сточных вод применяется метод физико-химической очистки, т.е. сочетание отстаивания с коагулированием и флокулированием, который позволяет извлечь из СВ диспергированные минеральные взвешенные вещества и нерастворенные органические примеси. Для очистки сточных вод данных объектов целесообразно применять горизонтальный отстойник, поскольку расход свыше 15000 м³/сут, со встроенной камерой хлопьеобразования (расход сточных вод составляет 22800 м³/сут). Отстойник имеет прямоугольную форму в плане, движение жидкостипрямолинейное в горизонтальной плоскости. Осадок постоянно удаляется скребковыми механизмами. Для более эффективной работы сооружения сточную воду обрабатывают реагентом (коагулянтом,). В качестве коагулянта применяется сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃.

Затем сточная вода подвергается биохимической очистке.

Биологическая очистка – группа методов обработке сточных вод, в основе которой лежит способность живых организмов в процессе своей жизнедеятельности поглощать органические вещества. Данный вид очистки применяется для извлечения из сточной воды растворенных и мелкодиспергированных органических веществ. В основном она используется для извлечения растворенных веществ.

Используется одноступенчатая схема с регенерацией активного ила. В этой схеме реализовано раздельное протекание двух этапов биологической очистки: поглощение загрязняющих веществ активным илом из сточной воды, которое происходит непосредственно в аэротенке, и окисление этих загрязняющих веществ, которое протекает в регенераторе. Регенератор – это аэрационное сооружение, в котором активный ил аэрируется без сточной жидкости. В аэротенке сточная вода аэрируется примерно 1,5÷2,5ч, в регенераторе – в несколько раз больше. Регенерация предусматривается, если разница между значениями БПК на входе и на выходе составляет больше 150 мгО₂/л (210мгО₂/л).

Потом устанавливается аэротенк – вытеснитель, который представляет собой коридорное сооружение, в котором поступающая сточная вода практически не перемешивается с ранее поступившей, и, таким образом, как бы вытесняет ее по мере поступления. Таким образом, порция поступившей воды проходит предварительную очистку без полного смешения с объемом жидкости. После аэротенка предусмотрена установка вторичного горизонтального отстойника (принимается в зависимости от расхода свыше 15000 м³/сут) для отделения от сточных вод активного ила, выносимого с очищенной водой. После отстойника предусмотрен регенератор для восстановления поглощающей способности активного ила.

Далее для обработки сточных вод применяется химический (окисление) метод. Для доочистки сточных вод используется окисление гипохлоритом натрия (NaClO) в контактной камере (см. п. 6.1.) совместно с фильтрованием на однослойном фильтре. Он представляет собой прямоугольный резервуар (в плане). Фильтрующий материал располагается на поддерживающем слое, в котором расположена дренажная система. Движение потока жидкости нисходящее. Распределение воды по поверхности фильтра происходит посредством двух желобов. В качестве фильтрующего материала следует применять кварцевый песок.

Сравнительная оценка эффективности использования водных ресурсов в исходном и проектируемом вариантах системы производственного водообеспечения техногенного комплекса

Оценка эффективности проводится на основании результатов расчета следующих коэффициентов:

· Расчёт коэффициента использования оборотной воды:

где Q_об – расход оборотной воды;
Q_ист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения

Исходный вариант: К_об = 0/6350+0=0

Проектируемый вариант: К_об = 3500/2750+3500=0,56

· Расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:

Исходный вариант: К_свеж= 6350-3600/6350=0,43
Проектируемый вариант: К_свеж=2750-0/2750=1

· Расчёт коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:

Исходный вариант: К_{пот.ист}=6350-3600/6350+0=0,43

Проектируемый вариант: К_{пот.ист}=2750-0/2750+3500=0,44

· Расчёт коэффициента водоотведения:

Исходный вариант: К_сбр=3600/6350=0,57

Проектируемый вариант: К_сбр=0/2750=0

· Расчёт коэффициента использования воды:

К_{исп.ист} =6350+0-3600/6350+0+16428,9=0,12

Q_разб=3600*(10/10+10/6+20/30+0,05/2+150/350+200/500+0,10/0,3+0,01/1+0,01/0,3)= =16428,9м³/час

К_{исп.ист} =2750+3500-0/2750+3500+0=1

Для сравнения полученных коэффициентов, представим их в виде таблицы .

Выводы:

Коэффициент использования оборотной воды К_об в исходном варианте

К_об = 0, а в проектируемом К_об = 0,56, что показывает о совершенствовании системы водообеспечения. Увеличение этого коэффициента объясняется тем, что в исходном варианте вода не использовалась повторно, а вся отводилась в источник, а в проектируемом варианте технологический комплекс был переведен с прямоточной на оборотную систему водообеспечения, что позволило снизилось потребление чистой воды из источника, а почти 60% используемой воды на производстве является оборотной.

Коэффициент использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения К_свеж в исходном варианте К_свеж = 0,43, а в проектируемом К_свеж = 1. Это говорит о том, что вода потребляемая из источника водоснабжения в исходном варианте использовалась лишь на 43%, а в проектируемом варианте – полностью задействована в производстве.

Коэффициент безвозвратного потребления и потерь свежей воды К_{пот.ист}, забираемой из источника водоснабжения, характеризует степень рационального использования воды. В исходном варианте К_{пот.ист} = 0,43, а в проектируемом варианте К_{пот.ист} = 0,44. Произошло незначительное увеличение этого коэффициента, но это обусловлено тем, что с внедрением замкнутой системой водообеспечения увеличилось число очистных сооружений и, как следствие, потери воды при очистке сточных вод.

Коэффициент сброса К_сбр показывает долю сбрасываемых сточных вод за пределы предприятия в открытый водоем в общем количестве отводимых сточных вод предприятия. В исходном варианте К_сбр = 0,57, что показывает, что 57% используемой воды на предприятии сбрасывалось в водоем. В проектируемом варианте К_сбр = 0, что показывает, что сброс сточных вод полностью прекращен за счет включения их в оборотный цикл предприятия, что благоприятно сказывается на состояние водного объекта.

Коэффициент использования воды К_исп характеризует уровень комплексности использования воды и экологичности производства. В исходном варианте К_исп = 0,12, а в проектируемом варианте К_исп = 1, что позволяет судить о том, что вода забираемая из водного объекта, и вода оборотного обеспечения, используется полностью. И потери (которые не учитываются в данном проекте) незначительны.

1.  Алексеев С.А. Утилизация сточных вод: Учебное пособие (электронный вариант). СПб.: СПГУВК, 2006. – 197 с.

2. Алексеев С.А. Проект утилизации сточных вод техногенного комплекса: Методические указания к выполнению курсового проекта. - СПб.: СПГУВК, 2014. - 52с.

3. Алексеев С.А. Технология и техника обработки воды: Учебное пособие (электронный вариант). СПб.: СПГУВК, 2006. – 188 с.

4. Зубрилов С.П., Растрыгин Н.В. Охрана вод: Учебное пособие. В 3-х частях. СПб.: СПГУВК, 2001-2003.

5. Паль Л.Л. Справочник по очистке природных и сточных вод Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер.- М.: Высш. шк., 1994.- 336 с.