утилизация сточных вод

Для дальнейшей обработки сточных вод применим метод физико-химической очистки, т.е. сочетание отстаивания с коагулированием, который позволяет извлечь из СВ диспергированные минеральные взвешенные вещества и нерастворенные органические примеси. Для очистки сточных вод данных объектов целесообразно применять радиальный тонкослойный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования (расход сточных вод составляет 24000 м3/сут). 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 мелкодиспенгированных органических веществ. В основном она используется для извлечения растворенных веществ. В качестве сооружений биохимической очистки применяем следующие сооружения: 1. аэротенк – смеситель, 2. вторичный отстойник, 3. регенератор активного ила.Принцип работы аэротенка – смесителя заключается в том, что сточная вода и ил в аэротенках-смесителях подводится и отводится равномерно вдоль длинных сторон сооружения. Поступающая смесь очень быстро смешивается с  содержимым всего  аэротенка.  Это  позволяет равномерно распределять органические загрязнения и растворенный кислород и обеспечивать работу сооружения при постоянных условиях и высоких нагрузках. Аэротенки – смесители представляют собой прямоугольные в плане сооружения, разделенные на несколько коридоров в которых при поступлении сточной воды и активного ила происходит быстрое их смешение. После аэротенка предусмотрено установка вторичного радиального отстойника для отделения от сточных вод активного ила, выносимого с очищенной водой. После отстойника предусмотрен регенератор для восстановления поглощающей способности активного ила.На окончательной стадии обработки для доочистки и обеззараживания сточных вод используем окисление гипохлоритом натрия в контактной камере (см. п. 4.1.). После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте № 2.Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов № 3,№ 4 и № 5 представлены в таблице 10, а технологическая схема приведена на рис.8.Таблица 10Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов № 3, № 4, № 5Показатель качества водыРазмер-ностьИсходное значениеМетоды очисткиКратковременное отстаиваниеОтстаивание + коагулирование раствором Al2(SO4)3Биохимическое окисление в две ступениОчистные сооруженияТангенциальная песколовкаРадиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразованияАэротенк-смеситель, аэротенк-вытеснитель(регенератор активного ила), вторичный и третичный радиальные отстойникитребуемая степень очистки, %требуемая глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткиδ0δiδ0δiδ0δiВВмг/л340,00094,11820,00020,0020,00272,00092,0090,0027,200  20,000БПКполнмгO2/л382,50096,07815,000   15,0015,00326,000  15,500ХПКмгO2/л532,50095,30525,000   15,0015,00453,000  25,500Азот ам.мг/л73,00099,3150,500   15,0015,0062,00099,30099,2000,480Окончание таблицы 10Показатель качества водыРазмер-ностьИсходное значениеОкисление гипохлоритом NaКонтактная камерастепень очистки, %глубина очисткиδ0δiВВмг/л    БПКполнмгO2/л 96,1005,00014,700ХПКмгO2/л 95,5005,00024,200Азот ам.мг/л    - степень очистки сточных вод по отношению к исходному значения, %; - степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %.Рис. 8 – Технологическая схема очистки объектов № 3, № 4, № 54.2.3. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленного объекта № 2Технологическая схема очистки сточных вод объекта № 2 состоит из механической, физико-химической и химической очистки.Решетка является предварительным этапом обработки сточных вод (см. пункт 4.1.)После предварительной очистки, для извлечения из сточных вод тяжелых минеральных примесей применяется кратковременное отстаивание, в сооружении – горизонтальной нефтеловушке. Горизонтальная нефтеловушка представляет собой прямоугольные резервуары, выполненные из железобетона и оборудованные водораспределительными и водосборными устройствами. Вода поступает в нефтеловушку с торцевой стороны. Для более равномерного распределения воды по сечению нефтеловушки устраивают водораспределительные и водосборные устройства в виде поперечных водосливов, дырчатых перегородок и желобов. Применение этого сооружения обусловлено расходом сточных вод (500 м3/ч), наличием в воде концентрации нефтепродуктов.Горизонтальныенефтеловушки применяются при расходах до 800 м3/чДалее, для нейтрализации щелочной среды (показатель рН сточной воды объекта № 2 равен 11) применяем метод нейтрализации. Для этого используем камеру нейтрализации. Сточные воды перемешиваются с раствором кислоты H2SO4 в камере механическим путем, после чего направляются на дальнейшую обработку.В качестве следующей ступени обработки сточных вод следует применить флотацию, способ, основанный на поверхностном прилипании примесей к пузырькам газа и последующем всплытии образовавшихся флотокомплексов (частица загрязнения + пузырек) на поверхность и образовании пены, в последствии удаляемой механическим способом. В данном случае используется напорная реагентная флотация с рециркуляцией сточной воды равной 0,5, предпосылкой к этому являются достаточно большие концентрации ВВ, БПК, ХПК и аммонийного азота, а также небольшой расход СВ. Для повышения степени «прилипания» загрязняющих веществ к пузырям, СВ предварительно обрабатываем реагентами.В качестве реагента применяется сульфат алюминия Al2(SO4)3, т.к. у него относительно низкая стоимость, простота получения, хорошая растворимость, высокая эффективность при очистке воды и флокулянт ПАА, их выбор обусловлен высокой флокулирующей способностью, доступностью, сравнительно низкой стоимостью и малой токсичностью. Принцип действия установки основан на перенасыщении очищаемой воды воздухом засчет избыточного давления (данный процесс происходит в сатураторе) и дальнейшей дегазации жидкости в открытой флотационной камере (за/счет разности давлений) с выделением огромного количества мельчайших пузырьков. Образование таких пузырей позволяет извлекать из жидкости высокодисперсные примеси. Напорная флотация имеет широкий диапазон применения, поскольку позволяет регулировать степень перенасыщения воды в зависимости от требуемой глубины очистки. При рециркуляции, как в данном случае, происходитгазонасыщение не всего, а только части потока обрабатываемой жидкости или газонасыщение части объема очищенной жидкости ( К=0,5) без снижения качества очистки, т.к. растворимость воздуха в чистой воде выше. Кроме того, при очистке высококонцентрированных сточных вод применяются схемы с газонасыщением рабочей жидкости (любой относительно чистой воды или слабозагрязненных сточных вод).При реализации данного метода обработки получается снижение концентраций взвешенных веществ, БПК, ХПК и нефтепродуктов. Учитывая расход сточных вод, равный 24000 м3/сут, выбирается горизонтальный флотатор.Следующая стадия очистки сточных вод биохимическое окисление и фильтрование на напорно-сорбционном фильтре. Его применение обусловлено содержанием в сточной воде концентраций взвешенных веществ, ХПК, БПК и азота аммонийного, которые эффективнее всего удаляются на этом фильтре. Работа аналогично адсорбционному фильтру (см. п. 4.1).Для обеззараживания и доочисткисточных вод применяется окисление гипохлоритом натрия в контактной камере (см. п. 4.2.1.).После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте № 1.Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объекта № 2 представлены в таблице 11, а технологическая схема приведена на рис.9.Таблица 11Расчетные характеристики процесса очистки СВ объекта № 2Показатель качества водыРазмер-ностьИсходное значениеМетоды очисткиКратковременное отстаиваниеНейтрализация H2SO4Реагентная напорная флотация с рециркуляцией очищенной воды (реагенты:раствор Al2(SO4)3, ПАА)Очистные сооруженияГоризонтальная нефтеловушкаКамера нейтрализацииГоризонтальный флотатортребуемая степень очистки, %требуемая глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткиδ0δiδ0δiδ0δiВВмг/л2500,00099,20020,00080,00080,000500,000     10,000БПКполнмгO2/л500,00096,00020,000   20,00020,000400,000 94,00024,000ХПКмгO2/л1200,00096,66740,000   20,00020,000960,000 94,00057,600НПмг/л2000,00099,50010,00080,00080,000400,000     10,000pH 11,00027,2738,000     8,500   Окончание таблицы 12Показатель качества водыРазмер-ностьИсходное значениеАдсорбция на БАУОкисление гипохлоритом Na (NaCLO)Напорно-сорбционный фильтрКонтактная камерастепень очистки, %глубина очисткистепень очистки, %глубина очисткиδ0δiδ0δiВВмг/л       БПКполнмгO2/л500,00096,60030,00016,80097,0005,00016,000ХПКмгO2/л1200,00096,60030,00040,320   НПмг/л       pH        - степень очистки сточных вод по отношению к исходному значения, %; - степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %.Рис. 9 – Технологическая схема очистки объекта № 25. Расчет коэффициентов использования водных ресурсов в исходном и проектируемом вариантах системы производственного водообеспечения техногенного комплексаОценка эффективности проводится на основании результатов расчета следующих коэффициентов:- коэффициент использования оборотной воды,- коэффициент использования свежей воды, забираемой из источника,- коэффициент безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения, - коэффициент водоотведения, - коэффициент использования воды.Расчёт коэффициента использования оборотной воды: Коб = Qоб / (Qист + Qоб)где Qоб – расход оборотной воды;Qист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.Исходный вариант: Коб = 0/(4000 + 0) = 0Проектируемый вариант: Коб =1550 / (3200 + 1550) = 0,33Расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:Кисп.св = (Qист – Qсбр) / Qистгде Qист – расход воды, поступающий из источника;Qсбр – расход сбрасываемой водыИсходный вариант: Кисп.св=(4000 – 1650) / 4000 = 0,588Проектируемый вариант: Кисп.св =(3200 – 0) / 3200 = 1Расчёт коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:Кпот.ист = (Qист - Qсбр) / (Qист + Qоб)гдеQист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.Qсбр – расход воды, сбрасываемой в источник водоснабженияИсходный вариант: Кпот.ист=(4000 – 1650) / (4000 + 0) = 0,588Проектируемый вариант: Кпот.ист = (3200 – 0) / (3200 + 1550) = 0,67Расчёт коэффициента водоотведения: Ксбр= Qсбр / QистгдеQист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.Qсбр – расход воды, сбрасываемой в источник водоснабженияИсходный вариант: Ксбр=1650 /4000 = 0,412Проектируемый вариант: Ксбр= 0/ 3200 = 0Расчёт коэффициента использования воды:Кисп = (Qист + Qоб - Qсбр) / (Qист + Qоб + Qразб)гдеQист – расход воды, забираемой из источника водоснабжениярыбохозяйственного назначения 1-йкатегории.Qсбр – расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжениярыбохозяйственного назначения 1-йкатегории.Qоб – расход оборотной воды;Qразб – расход воды требуемый для разбавления сточных вод при их сбросе в источник водоснабжениярыбохозяйственного назначения 1-йкатегории.Qразб = QсбрƩCi /ПДКiгде ПДКi– предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/л.Qразб=26359,14 м3/часИсходный вариант: Кисп=(4000 + 0 – 1650) / (4000 + 0 + 26359) = 0,077Проектируемый вариант: Кисп = (3200 + 1550 – 0) / (3200 + 1550 + 0) = 1Для сравнения полученных коэффициентов, представим их в виде таблицы 12.Таблица 12Сравнительная таблица коэффициентов№ п/пКоэффициентИсходный вариантПроектируемый вариант1Коб0,00,332Кисп.св0,5881,03Кпот.ист0,5880,674Ксбр0,4120,05Кисп0,0771,0Список использованных источниковАлексеев С.А. Утилизация сточных вод: учебное пособие (электронный вариант). СПб.:CПГУВК, 2006.-197с.Алексеев С.А. Технология и техника обработки воды: учебное пособие (электронный вариант). СПб.:CПГУВК, 2006.-188с.Зубрилов С.П., Растрыгин Н.В. Охрана вод: учебное пособие в 3-х частях. СПб.:CПГУВК, 2001.-2003с.Растрыгин Н.В. Сооружения механической очистки сточных вод, СПб.:CПГУВК, 2003.-135с.Растрыгин Н.В. Сооружения биологической очистки сточных вод, СПб.:CПГУВК, 2003.-143с.