Промышленных объектов №1 и № 4

Анализируя количественный и количественный состав потребляемой воды на этом объекте, можно отметить, что требования, предъявляемые к качеству потребляемой воды, являются одними из самых жестких. В ней должны отсутствовать хлориды, сульфаты, ионы тяжелых металлов и нефтепродукты, и допустимо низкое содержание аммонийного азота в подаваемой воде, поэтому запитка сточной водой от других промышленных объектов нецелесообразна, т.к. очистка до таких жестких требований потребует применение дорогостоящих методов очистки сточных вод. Поэтому следует обеспечить объект № 1 необходимым количеством воды от ВОС, т.к. ВОС удовлетворяет требованиям к качеству воды этого объекта.

Сточные воды от объекта №1 целесообразно направить на биохимическую очистку, как экономически наиболее выгодный метод очистки. Биологическая очистка (БОС) применяется при отношении ХПК/БПК_полн 1,5, а в данном случае для данного объекта оно равно 1,2. В ней также не содержатся в высоких концентрациях ионы токсичных металлов (Cu , Zn , Mg ), а наличие в этой воде аммонийного азота благоприятно сказывается на условиях биохимического окисления.

Смешение сточных вод от объекта №1 со сточными водами других объектов нецелесообразно из-за существенного различия концентраций ВВ, БПК_полн, ХПК, аммонийного азота, хлоридов, сульфатов, ионов металлов и нефтепродуктов, что может привести к нарушению соотношения ХПК/БПК_полн 1,5 и к увеличению токсичности сточной воды, что потребует применение более дорогостоящих методов очистки по сравнение с биохимическим методом.

В курсовом проекте разрабатывается замкнутая система водообеспечения техногенного комплекса, поэтому водоснабжение промышленного объекта № 4 будет осуществляться за счет сточной воды другого объекта: очищенные сточные воды от промышленного объекта № 1. Сточные воды объекта № 1, в отличие от сточных вод других промышленных объектов, удовлетворяют требованиям к качеству воды, подаваемой на этот объект, по таким показателям как хлориды, сульфаты, ионы цинка и меди, pH и в этой воде отсутствуют ионы марганца. А по остальным показателям: взвешенным веществам БПК_полн, ХПК, азоту аммонийному, ионам железа и нефтепродуктам необходимо будет произвести очистку до требуемых значений.

ВОС

1

БОС

4

Рис. 5. Предварительная схема водообеспечения промышленного объекта № 1 и водоснабжения промышленного объекта № 4

4. Разработка технологических схем очистки сточных вод

4.1. Разработка технологической схемы комплекса очистных сооружений промышленного объекта №1

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объектов № 1 пред­ставлены в таблице 8. Технологическая схема очистки сточных вод приведена на рис. 7.

Технологическая схема очистки сточных вод включает в себя 4 блока: механической, физико - химической, биохимической и химической очистки.

Механическая очистка состоит из процеживания (решетка), отстаивания (отстойник).

Решетка является предварительным этапом обработки сточных вод для исключения вероятности попадания в основные сооружения особо грубодиспергированных примесей, что предотвращает поломки основных сооружений. По способу установки применяется подвижные решетки, а удаление задержанных примесей механизировано, т.к. суточной накопление мусора превышает 0,1 м³.

Особенностью данной схемы является отсутствие песколовки в технологии обработки сточной воды. Песколовка применяется при расходах и при концентрации взвешенных веществ более 100 мг/л (в сточной воде объекта № 1 концентрация взвешенных веществ составляет 50 мг/л).

Для последующей обработки данного потока используется комбинированный метод механической и физико–химической очистки, а именно сочетание отстаивания с коагулированием и флокулированием, который позволяет извлечь из СВ диспергированные минеральные вещества и нерастворенные органические примеси. Для очистки сточных вод данных объектов целесообразно применять тонкослойный радиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования (расход сточных вод составляет 48000 м³/сут). Отстойник имеет круглую форму в плане, движение потока жидкости радиальное от центра к периферии. Осадок постоянно удаляется скребковыми механизмами. Для более эффективного осаждения примесей используются тонкослойные блоки, делящие зону осаждения на неглубокие слои полочными секциями (пластинами) и трубчатыми элементами. Наличие тонкослойных блоков «ламинаризует» поток жидкости и осаждение примесей становится более интенсивно. Использование таких блоков увеличивает производительность отстойника, тем самым, снижает продолжительность отстаивания сточных вод. Тонкослойные блоки устанавливаются перед водосливом. А для еще более эффективной работы сооружения сточную воду обрабатывают реагентами (коагулянтом, флокулянтом). В качестве реагентов используется сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃ и полиакриламид ПАА.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 20 мг/л при исходной концентрации 50 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 60%;

- по БПК составляет 400 мгО₂/л при исходной концентрации 500 мгО /л , степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 20 %;

- по ХПК составляет 600 мгО₂/л при исходной концентрации 450 мгО₂/л , а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 25,0%.

Затем сточная вода подвергается биохимической очистке.

Биологическая очистка – группа методов обработки сточных вод, в основе которой лежит способоность 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.

Биохимическое окисление будет происходить в 2 ступени.

В качестве сооружений биохимической очистки применяем следующие сооружения:

1. аэротенк- смеситель;

2. аэротенк – вытеснитель;

3. вторичный и третичный радиальные отстойники;

4. регенераторы активного ила.

Основой работы аэротенка-смесителя является постоянное перемешивание поступающей сточной воды с жидкостью находящейся в сооружении и активным илом. Быстрое перемешивание позволяет равномерно распределить органические загрязнения и растворенный кислород, что обеспечивает работу сооружения при высоких нагрузках. Затем сточная вода направляется аэротенк-вытеснитель. Основой работы такого сооружения является то, что поступающая сточная вода практически не перемешивается с ранее поступившей, и, таким образом, как бы вытесняет ее по мере поступления. Аэротенки-вытеснители представляют собой коридорные сооружения, в которых порция поступающей воды с активным илом проходит предварительную очистку без полного смешения с объемом жидкости, находящейся в сооружении. После аэротенков предусмотрены вторичный и третичный радиальные отстойники для отделения от СВ избыточного активного ила выносимого с очищаемой водой. Для восстановления поглощающей способности активного ила используется регенераторы.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по БПК составляет 15мгО₂/л при исходной концентрации 400 мгО₂/л, степень очистки по отношению к предыдущему значению 96,25%, степень очистки по отношению к исходному значению 97,0 %;

- по ХПК составляет 25мгО₂/л при исходной концентрации 450 мгО₂/л, степень очистки по отношению к предыдущему значению 94,44%, степень очистки по отношению к исходному значению 95,83 %.

Для дальнейшей обработки сточных вод применяется фильтрование, в результате этого процесса происходит снижение концентраций взвешенных веществ, БПК_полн, ХПК. Для этого используется каркасно-засыпной фильтр (КЗФ), который представляет собой скорый фильтр с нисходящим движением сточной воды и низким отводом промывной воды. Загрузка КЗФ включает в себя два элемента: гравийный каркас и песчаную засыпку. Применение этого фильтра обусловлено большей эффективностью очистки сточных вод от взвешенных частиц, БПК_полн, ХПК по сравнению с однослойным и двухслойным фильтрами.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 8,0 мг/л при исходной концентрации 20 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 60%, по отношению к исходному значению – 84%;

- по БПК составляет 6,0 мгО₂/л при исходной концентрации 15 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к исходному значению 98,8 %;

- по ХПК составляет 10 мгО₂/л при исходной концентрации 25 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к исходному значению 98,35%.

Далее для обработки сточной воды применяется комбинированный метод очистки, который включает в себя химический (окисление) и механический (фильтрование) методы. Для доочистки сточных вод до требуемых значений по БПК_полн используется окисление гипохлоритом натрия (NaClO) в контактной камере. Хлорирование является методом борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов в системах повторного (оборотного) водообеспечения и снижения концентраций загрязняющих веществ до требуемых значений.

Применение NaClO обусловлено еще и тем, что в воде, потребляемой объектом №4, допускается высокое содержание хлоридов (50мг/л). Также хлорирование является методом борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов в системах повторного (оборотного) водообеспечения. Этот способ окисления так же менее затратен по сравнению с озонированием или др. альтернативными методами химической обработки воды.

В качестве сооружения для окисления используется контактный резервуар, где происходит эффективное смешивание окислителя со стоками, устройство для дозирования реагентов и складское хозяйство (реагентное). Очень важный фактор - возможность получения гипохлорита натрия непосредственно на очистных сооружениях. При фильтровании используется однослойный фильтр, который 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 будем применять кварцевый песок. Сочетание работ этих сооружений дает нам необходимый эффект очистки.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 5,0 мг/л при исходной концентрации 8,00 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 37,5%, по отношению к исходному значению – 90%;

- по БПК составляет 3,0 мгО₂/л при исходной концентрации 6,0 мгО₂/л , степень очистки по отношению к предыдущему значению 50 %, степень очистки по отношению к исходному значению 99,5 %;

- по ХПК составляет 5,0 мгО₂/л при исходной концентрации 10 мгО₂/л , а степень очистки по отношению к предыдущему значению 50 %, степень очистки по отношению к исходному значению 99,2%.

После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте № 4.

Таблица 8

Расчетные характеристики процесса очистки СВ объекта № 1

Показатели качества сточных вод	Размерность	Исходное значение	Требуемая степень очистки, %	Требуемая глубина очистки	Метод	отстаивание+коагулиро-вание+флокулирование		Метод	биохимическое окисление в 2 ступени		Метод		Фильтрование		Метод	Окисление +фильтрование
					Соору-жение	тонкослойный радиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования		Соору-жение	Аэротенк-смеситель, вторичный радиальный отстойник, аэротенк-вытеснитель, третичный радиальный отстойник			Соору-жение	Каркасно-засыпной фильтр		Соору-жение	Контактная камера+однослойный фильтр
					степени очистки		глубина очистки	степени очистки		глубина очистки		степени очистки		глубина очистки	степени очистки		глубина очистки
					,%	,%	значения	,%	,%	значения		,%	,%	значения	,%	,%	значения
ВВ	мг/л	50,0	90	5,00	60	60	20,0					84	60	8,00	90	37,5	5,00
БПК полн	мгО2/л	500	99,5	3,00				97	97	15,0		98,8	60	6,00	99,5	50	3,00
ХПК	мгО2/л	600	97	20,0				95,85	95,85	25,0		98,35	60	10,0	99,2	50	5,00
Азот аммонийный	мг/л	25,0	88	3,00				90	90	2,50
Ионы Fe	мг/л	0,03	67	0,01				70	70	0,009
НП	мг/л	5,00	90	0,50				90	90	0,50

Примечание:

_{- штамм активного ила должен быть адаптирован к повышенному содержанию нефтепродуктов;}

_{- степень очистки сточных вод по отношению к исходному значения, %;}

_{- степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %.}