Принцип работы очистных сооружений сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принцип работы очистных сооружений сточных вод

Очистные сооружения - сооружения, предназначенные для очистки от загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах.

Очистка воды происходит в несколько этапов.

Механический этап: очистка сточный вода

Сточные воды несут с собой множество мусора. Чтобы избавить от него стоки, на входе стоят решетки. Первая - крупная, отсеивает самый крупный мусор и предохраняет следующие решетки, от повреждений.

Следующий этап очистки - песколовки, продолговатые бетонные емкости, в которых течение воды замедляется и все тяжелые частицы выпадают в осадок.

Первичные отстойники, куда на следующем этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики.

Это железобетонные «тазики» глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения, в бункер. В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений, а БПК(Биохимическое потребление кислорода) снижается на 30 %. Биологическое потребление кислорода (БПК) -- количество кислорода, израсходованное на биохимическое окисление под действием бактерий и разложение нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде. БПК является одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоема органическими веществами.

Он определяет количество кислорода, необходимое для разложения органических загрязняющих веществ.

Биологический Этап. С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент основными являются активный ил (аэротенки), биофильтры и метантенки (анаэробное брожение)

Аэротенк - устройство биологической очистки стоков, главный и самый сложный этап. В аэротенке загрязнения разлагаются и окисляются активным илом

Например: На Люберецких очистных аэротенки - это огромные бетонные бассейны длинной 300 метров, разделенные на четыре дорожки, которые образуют «змейку». Дорожки сделаны для увеличения пробега воды и для выделения специальных зон, в каждой их которых идет своя ступень очистки.

Помимо растворенной и взвешенной органики из сточных вод необходимо удалять биогенные элементы. К ним относят фосфаты и соединения азота: нитриты, нитраты, аммонийный азот. Попадая в водоемы, они действуют как удобрения. Их накопление приводит к чрезмерному цветению, а затем и к заморам водоемов.

Активный ил - хлопья, представляющие собой скопление различных микроорганизмов, которые разлагают и окисляют растворенные загрязнения. Его состав весьма разнообразен: главным образом это бактерии, а также простейшие, коловратки, черви, водные грибы, дрожжи.

При отключении подачи кислорода и перемешивания активный ил начинает умирать , а на его восстановление может уйти около полгода.

После аэротенков вода поступает во вторичные отстойники, где удаляются остатки активного ила. Получаемая на выходе из вторичных отстойников вода поступает на доочистку - фильтрацию при помощи мельчайшей сетки в 1,6 мм. Завершающим этапом должна стать дезинфекция,

Для улучшения параметров очистки могут быть применены различные химические методы,а также физико-химические методы.

Для окончательного обеззараживания сточных вод предназначенных для сброса на рельеф местности или в водоем применяют установки ультрафиолетового облучения.

Для обеззараживания биологически очищенных сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором в течение 30 минут.

Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных городов в России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность очистные предприятия многих городов России уже активно рассматривают другие реагенты для обеззараживания сточных вод такие как гипохлорит, дезавид и озонироване.

После очистки воды остается осадок, полученный из первичных и вторичных отстойников. Например, на московских очистных за год образуется более 10 млн тонн осадка.

Выделяемые из сточной воды осадки отправляют на сбраживание в метантенки - огромные железобетонные баки высотой 24 метра и объемом 8 тыс. кубометров. В них осадок выдерживается около семи суток. Полученный в процессе брожения биогаз (смесь метана с углекислым газом) сжигается в расположенной тут же котельной, тепло которой используется для обогрева самих метантенков, а также для хозяйственных нужд предприятия.

Метантенки-устройство для анаэробного брожения(метановое брожение органических веществ с выделением свободного метана.) жидких органических отходов с получением метана.

Назначение

Метантенк является одним из важных элементов очистных сооружений. В отличие от аэротенков в них поступает, не сама сточная жидкость, а концентрированный осадок, выпадающий в отстойниках.

Биологические методы очистки основаны на окислении органических остатков с использованием микроорганизмов. Неперегнивший осадок не может быть утилизован. В метантенках органические остатки переводятся в незагнивающую форму без доступа кислорода. Первые эксперименты по метановому брожению канализационных отходов начались в конце XIX века. В середине 1920-х годов началась промышленная эксплуатация метантенков в Германии, Великобритании, США и СССР

Конструктивно метантенк представляет собой цилиндрический или реже прямоугольный резервуар, который может быть полностью или частично заглублён в землю. Днище метантенка имеет значительный уклон к центру. Кровля метантенка может быть жёсткая или плавающая. В метантенках с плавающей кровлей снижается опасность повышения давления во внутреннем объёме.

Стенки и днище метантенка выполняются, как правило, из железобетона.

Принцип действия

Сверху в метантенк по трубе поступает осадок и активный ил. Для ускорения процесса брожения метантенк подогревают, а содержимое перемешивают. Подогрев осуществляется водяным или паровым радиатором. В условиях отсутствия кислорода из органических веществ (жиров, белков и т. д.) образуются жирные кислоты, из которых при дальнейшем брожении образуется метан и углекислый газ.

Сброженный ил высокой влажности удаляется из нижней части метантенка. Образовавшийся газ отводится через трубы в кровле метантенка. Из одного кубического метра осадка в метантенке получается 12--16 кубометров газа, в котором около 70 % составляет метан.

Основными технологическими параметрами при расчётах метантенков являются температура во внутреннем пространстве, продолжительность сбраживания, производительность по сухому органическому веществу, концентрация перерабатываемого осадка и режим загрузки. Наибольшее применение нашли мезофильный (при температуре 32--35 °C) и термофильный режим (при температуре 52--55 °C). Мезофильный режим является менее энергоёмким, термофильный позволяет применять метантенки меньшего объёма. За рубежом чаще применяется мезофильный режим. В конце XX века вместо метантенков начали применять механическое обезвоживание и химическое кондиционирование нестабилизированных биологических осадков, однако эти методы энергетически менее выгодны.

Метан

Метамн - простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха.

Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %

Серьёзную опасность представляют собой взрывы паровых (газовых) облаков. Такие явления возникают при утечке газа либо испарении горючих жидкостей в ограниченных пространствах (помещениях), где быстро растет концентрация горючих элементов до предельной, при которой происходит воспламенение облака.

Примеры:

7 октября 2008г в Нижнем Тагиле на территории очистных сооружений «Водоканал-НТ» в камере отстойника произошел хлопок газа метана. Пострадало 4 человека, получили ожоги 1 и 2 степени. В ходе расследования было установлено, что взрыв произошел из-за несоблюдения техники безопасности : при проведении сварки металлической емкости, в которой находились остатки паров метана.

Опасность, связанная с горючими газами

Взрыв представляет собой довольно простую химическую реакцию, при которой кислород быстро соединяется с другими веществами, выделяя при этом энергию.

Для взрыва всегда необходимы три фактора:

1. Источник воспламенения(искра, пламя)

2. Кислород

3. Топливо в форме газа или пара

Поэтому целью любой системы противопожарной защиты является устранение, по крайней мере, одной из этих трех потенциальных опасностей.

Образование взрывоопасной смеси происходит лишь в определенном диапазоне концентрации газа/воздуха. Данный диапазон индивидуален для каждого газа и пара и ограничен верхним уровнем, известным как "верхний предел взрываемости" и нижним уровнем, именуемым "нижним пределом взрываемости".

При значениях менее нижнего предела взрываемости недостаточно газа для взрыва (то есть, смесь недостаточно концентрированная), а при значениях более верхнего предела взрываемости в смеси содержится недостаточное количество кислорода (то есть, смесь слишком концентрированная). Поэтому диапазон воспламенения находится между нижним пределом взрываемости и верхним пределом взрываемости для каждого газа или смеси газов. Вне этих пределов смесь не способна гореть.

На среднем промышленном предприятии обычно не бывает газов, которые могут выделяться в окружающую среду. В крайнем случае, наблюдается только незначительный фоновый уровень имеющегося газа. Поэтому обнаружение и система раннего предупреждения необходима только с целью обнаружения газа с концентрацией от нуля до нижнего предела взрываемости. Как только эта концентрация будет достигнута, потребуются процедуры отключения оборудования или очистки участка. В действительности это производится при концентрации менее 50% от значения нижнего предела взрываемости, таким образом, обеспечивается необходимый запас прочности.

Однако необходимо всегда помнить о том, что в закрытых или невентилируемых зонах возможно образование концентрации, превышающей верхний предел взрываемости. Поэтому во время инспектирования следует помнить, что при открытии дверей и люков и поступлении воздуха снаружи снижение концентрации газов может привести к образованию опасной, воспламеняемой смеси.

Свойства метана

Температура воспламенения.

Горючие газы имеют температуру, при которой происходит воспламенение, даже если отсутствует источник воспламенения, например, искра или пламя. Эта температура называется температурой воспламенения..(595. °C)

Температура вспышки (<-20 °C)

Температура вспышки воспламеняющейся жидкости является самой низкой температурой, при которой поверхность жидкости выделяет количество паров, достаточное для воспламенения от незначительного пламени.

Плотность пара(0.55)

Помогает решать вопрос расположения датчика

Плотность газа / паров определяется в сравнении с воздухом

Другие аварии

Причины аварий на очистных сооружениях:

- отключение электричества;

- износ оборудования;

- погода и стихийные бедствия (сильный мороз, наводнения);

- человеческий фактор (невнимание персонала, теракты);

- ненормативная работа очистных сооружений (объем загрязненного материала больше запланированного, очистные сооружения не рассчитаны на уничтожение отдельных веществ и компонентов и т.п.).

Последствия аварий на очистных сооружениях:

- основным последствием аварий на очистных сооружениях является загрязнение окружающей среды, вплоть до экологической катастрофы.

Примеры аварий:

В Запорожье из-за выхода из строя очистительных сооружений водоканала в водоемы попали неочищенные канализационные стоковые воды.

Из-за пробоины кабеля произошло отключение от электроснабжения КНС-7 (канализационно-насосной станции коммунального предприятия «Водоканал»), сообщили в Запорожском территориальном управлении МЧС. Тысячи кубометров неочищенных канализационных стоков попали в реку Мокрая Московка, которая впадает в Днепр.

В Харьковской области 4,5 тыс. кубометров канализационных стоков попали в реку Уды, причиной этого послужила авария на очистительных сооружениях поселка Эсхар. Техника вышла из строя частично из-за сильных морозов, а частично из-за того, что почти треть столетия ее не ремонтировали.

Размещено на Allbest.ru