Проектування очисних споруд молокопереробного підприємства

1. Проектування очисних споруд

Існуючі на підприємстві очисні споруди розраховані на очищення побутових та близьких до них за складом стічних вод.

Враховуючи низьку ефективність типової технологічної схеми каналізаційних очисних споруд (в подальшому КОС) була проведена їх реконструкція, що також не забезпечило виконання вимог щодо якості стічних вод (очищення) при умові їх скиду до водойми (р. Стубелка).

Метою даного розділу є створення технології очищення стічних вод молокопереробного підприємства, яка б дозволила:

- використати без значних обсягів реконструкції та модернізації для очищення стічних вод існуючі очисні споруди;

- повністю використати новозбудоване виробничо-допоміжне приміщення реконструйованих очисних споруд;

- повністю використати обладнання реконструйованих очисних споруд;

- продовжити експлуатацію заводу та випуск продукції, які можуть бути припиненими у зв'язку з відсутністю належних очисних споруд.

Аналіз вихідних матеріалів, існуючого стану „старих” та „нових” очисних споруд дозволив запропонувати ВАТ „Рівненський міськмолокозавод” шлях, який дозволяє продовжити експлуатацію заводу та випуск продукції, повністю використати новозбудоване виробничо-допоміжне приміщення та обладнання „нових” очисних споруд та використати, без значних обсягів реконструкції та модернізації, для очищення стічних вод існуючі очисні споруди. Це можливо вирішити при реконструкції існуючих (в подальшому - „старих”) очисних споруд в очисні споруди 1-го ступеня очистки стічних вод та завершенні будівництва очисних споруд, що будуються (в подальшому - „нових”) в якості споруд 2-го ступеня очистки стічних вод та обробки осадів.

2. Обстеження існуючих КОС

2.1 Проектні рішення з технології очищення стічних вод та обробки осадів

Існуючі очисні споруди побудовані за типовим проектом 901-2-149. Очисні споруди розраховані на очищення побутових та близьких до них за складом стічних вод (з максимальною концентрацією органічних забруднень по БПК 5 не більше 270 мг/л). Очисні споруди розраховані на повне біологічне очищення стічних вод (концентрація органічних забруднень в очищеній воді по БПК повн. 20...25 мг/л), гідравлічна пропускна спроможність очисних споруд 100 м³/добу Типовим проектом передбачалась продовжена аерація, за рахунок чого стабілізувалися осади, в тому числі надлишковий мул. Стабілізовані осади передбачалось зневоджу вати на мулових майданчиках.

В склад КОС входили:

- каналізаційна насосна станція;

- приймальний резервуар;

- виробничо-допоміжний корпус, в якому знаходяться:

- аеражник подовженої аерації з поверхневим аератором;

- технологічна насосна станція;

- хлораторна;

- побутові приміщення;

- вторинний відстійник;

- контактний резервуар.

Схема очисних споруд (за проектом будівництва) наведена на листі 3.

Очищення стічних вод та обробка осадів повинна була виконуватися за наступною схемою. Суміш побутових та виробничих стічних вод молокозаводу надходила до насосної станції, обладнаної зануреними насосами. Останніми стічні води перекачувалися до аеражника, обладнаного поверхневим механічним аератором В аеражнику проходив процес біологічного очищення стічних вод від органічних і мінеральних забруднень. Суміш біологічно очищених стічних вод від органічних та мінеральних забруднень. Суміш біологічно очищених стічних вод та активного мулу надходила до вторинного відстійника, де води освітлювалися. Освітлені стічні води у змішувачі змішувалися з хлорною водою. Суміш очищених стічних вод та хлорної води витримувалися у контактному резервуарі, де закінчувався процес знезараження стічних вод. Знезаражені стічні води скидались у колодязь на мережі каналізації і по ній у канаву, а далі у р. Стубелку. Мул з вторинного відстійника насосами повертався в аеражник, а надлишковий мул скидався на мулові майданчики. Оскільки аеражник був розрахований на подовжену аерацію, заходи з додаткової стабілізації надлишкового мулу не передбачувались. Розчин хлорної води для знезаражування стічних вод готувався в установці для знезаражування, яка складалась з розчинного та витратного баків. Сухе хлорне вапно завантажувалось до розчинного баку, де водою з водопровідної мережі розчинялось до концентрації активного реагенту (30...50%), далі концентрований розчин хлорного вапна надходив до витратного баку, де додатково розчинявся водою до робочої концентрації (15...20%) і використовувався для знезараження.

2.2 Рішення з технології очищення стічних вод та обробки осадів, які були застосовані при реконструкції КОС

Після завершення будівництва та запуску в експлуатацію, очевидно це пов'язано з низькою ефективністю типової технологічної схеми, виконана реконструкція очисних споруд. При реконструкції на очисних спорудах додатково побудовані та змонтовані:

- усереднювач;

- повітродувки;

- системи пневматичної аерації в усереднювачі та аеротанку;

- шліфти для циркуляції активного мулу подачі в усереднювач;

- камера шліфтів рециркуляції активного мулу до аеротенку;

- насоси і ежектор рециркуляції активного мулу в усереднювачі і аеротенку;

- система технологічних трубопроводів.

Технологічна схема очисних споруд після реконструкції наведена на листі 4. Очищення стічних вод проходило у наступній послідовності. Неочищені стічні води збираються насосною станцією, яка обладнана зануреними насосами. Стічні води після насосної станції подаються в усереднювач, який, по суті, виконує функції аеропинку 1-го ступеню. Рециркуляційний активний мул із зони відстоювання усереднювала шліфтом подається у зону аерації. Сюди ж подається насосом і частково ежектором частина рециркуляційного активного мулу з вторинного відстійника. Аерація в усереднювачі - пневматична з використанням дірчастих труб. Після освітлення в зоні відстоювання усереднювала стіні води подаються в аеражник з пневматичною аерацією, де проходять більш глибоке біологічне очищення. Рециркуляційний активний мул шліфтом і частково насосом та ежектором подається в зону аерації аеротенка. Після розділення суміші очищеної стічної води та активного мулу у вторинному відстійнику стічні води знезаражуються відповідно до проектної схеми. Обробка осадів виконана за проектною схемою, за винятком того, що мулові майданчики замінені резервуаром-накопичувачем мулу. Аеротенк додатково до системи механічної аерації обладнано пневматичними аераторами - дірчатими трубами, повітря до яких подається повітродувками.

2.3 Фактичний стан реконструйованих КОС

Станом на серпень 1996 року очисні споруди були виведені з експлуатації і використовувались тільки для збору стічних вод. Стічні води насосом подавались до усереднювала, звідки відкачувались у пересувну ємкість, якою відвозились на поля дефекації Мізоцького цукрового заводу.

Каналізаційна насосна станція (КНС) була запроектована та побудована із застосуванням вертикальних каналізаційних насосів у спрощеному варіанті без павільйону обслуговування. КНС складається з двох колодязів Д=20 м. Один з колодязів використовується у якості приймального резервуару, а другий - машинного залу. КНС обладнана спрощеною системою вентиляції - витяжна вентиляційна шахта в приймальному резервуарі, вентиляція машинного залу у приймальний резервуар через вільний від стічних вод перетин технологічних трубопроводів. КНС обладнана запобіжно-регулюючою електроапаратурою з місцевим ручним включенням робочого насосу. Загальний стан будівельних конструкцій КНС є задовільним, за винятком конструкцій горловин люків та металевих конструкцій драбин та майданчиків обслуговування.

Усереднювач являє собою металеву ємкість, обладнану повздовжньою перегородкою, напівзануреними перегородками та збірним лотком. Всі конструкції усереднювала виконані з металевих листків товщиною 4...6 мм. Над повздовжньою перегородкою змонтована камера шліфту; підвідні трубопроводи повітря демонтовані. Наповненість усереднювала стічними водами не дозволила провести огляд стану внутрішньої поверхні конструкцій, що занурені. Зовнішній вигляд видимих конструкцій - задовільний.

Виробничо-допоміжна будівля являє собою прямокутну в плані будівлю з розмірами 6х18 м з прибудовою 7х29 м. Несучі стіни виконані із звичайної глиняної цегли товщиною 380 мм. Перегородки виконані з такої ж цегли товщиною 120 мм. Зовнішні стіни облицьовані керамічною плиткою. В деяких місцях лицювання вимагає поточного ремонту. Внутрішня поверхня стін оштукатурена, штукатурка потребує відновлення. Вапняна побілка внутрішніх стін також потребує ремонту. Підлога бетонована. Навколо будівлі відсутня відмостка. Стан конструкцій будівлі можна вважати задовільним, однак сама будівля потребує капітального ремонту. У виробничо-допоміжній будівлі повністю вийшли з ладу та підлягають повній заміні системи вентиляції та опалення, внутрішнього водопроводу та каналізації.

Технологічне обладнання (насосна станція, повітродувна, хлораторна) знаходяться у нероботоспроможному стані і потребує заміни. Система електропостачання функціонує, але освітлювальна мережа демонтована.

Аеротенк подовжньої аерації з механічним аератором розміщено у виробничо-допоміжній будівлі. Конструкції аеротенку виконано із монолітного залізобетону, розділювальні та струмонаправляючі перегородки виконано із звичайної цегли та опоряджено цементним розчином.

Загальний стан конструкцій аеротенку - задовільний.

Вторинний відстійник виконано з монолітного залізобетону. Центральна труба, мулова труба та кільцевий лоток освітленої води виконано металевими. Під час обстежень вторинний відстійник був заповнений стічними водами, тому визначити стан конструкцій відстійника неможливо. Зовнішнім оглядом стан конструкцій вище рівня стічних вод можна визначити як задовільний.

Контактний резервуар та колодязі виконані із збірних залізобетонних елементів. Зовнішній огляд контактного резервуару та колодязів підтверджує можливість подальшого використання споруд після невеликого за обсягом поточного ремонту та чистки. Лотки виконані з цегли з наступним опоряджуванням цементним розчино. Лотки потребують поточного ремонту. Загальна зовнішність технологічних трубопроводів не дозволяє їх подальше використання, тому всі технологічні трубопроводи підлягають заміні.

Стан технологічного обладнання (насоси, повітродувки, ежектори), за винятком насоса каналізаційної насосної станції не дозволяє його подальшого використання. Обладнання повністю підлягає ремонту та заміні.

Очищені стічні води скидаються у каналізаційний колектор, яким транспортуються за межі заводу. За межами заводу скидовий колектор підключається до ґрунтової канав, кою стічні води скидаються у р. Стубелка. Скид стічних вод, вважаючи місцем скиду підключення до ґрунтової канави, виконано в адміністративних межах с. Мізоч.

З метою винесення місця скиду стічних вод за адміністративну межу с. Мізоч, доцільно виконати скидовий колектор загальною довжиною 300 м.п., яким очищені стічні води скидатимуться у р. Стубелка за межами с. Мізоч - у районі залізничного мосту.

Таке рішення було передбачене у складі робочого проекту „нових” очисних споруд.

У травні 1996 року керівництвом ВАТ „Рівненський міськмолокозавод” було прийняте рішення про опорядження впуску стічних вод молокозаводу, для чого планувалось виконати закритий складовий колектор на місці грунтової канави. Виконання заплановано рішення дало би можливість:

- вивести скид очищених стічних вод за межі с. Мізоч;

- при експлуатації очисних споруд застосовувати менш жорсткі проекти гранично-допустимих скидів.

На даний час скидовий колектор не виконаний, але будівництво закритого складового колектора, безперечно, слід віднести до першочергових завдань, пов'язаних з будівництвом та реконструкцією очисних споруд.

3. Рішення з технології очищення стічних вод та обробки осадів, які були застосовані при проектуванні та будівництві „нових” КОС

Протягом 1992-1994 років молокозаводом було розпочато проектування та будівництво очисних споруд потужністю 200 м³/добу. Очисні споруди були розраховані як двохступеневі споруди біологічного очищення з доочищенням стічних вод на двохступеневих фільтрах. Схема очисних споруд наведена на листі 5.

Згідно цієї схеми, суміш стічних вод від молокозаводу та комунальних водо споживачів очищується від грубих забруднень та жирів у піско-жировловлювачі. Очищені від грубих забруднень та жирів стічні води насосом перекачуються в анаеробний реактор, де в анаеробних умовах проходять процес зброджування органічних забруднень - 1-ий ступінь очищення стічних вод. Стічні води після 1-го ступеня очищення надходять на 2-ий ступінь очищення до аеробного реактора-біофільтра, де закінчується процес біологічного очищення стічних вод. Аеробність завантаження реактора-біофільтра забезпечується за рахунок рециркуляції стічних вод через споруду та струменевої аерації стічних вод, для чого реактор-біофільтр обладнаний циркуляційним насосом.

Суміш стічних вод, які пройшли біологічне очищення та надлишкової біологічної плівки надходить у фложатор, де відбувається процес флотації надлишкової біоплівки.Фложатор працює з циркуляцією робочої рідини. Лінія циркуляції робочої рідини обладнана насосом, ежектором та повітряним баком, які відповідно забезпечують циркуляцію робочої рідини, насичення робочої рідини повітрям та розчинення повітря у робочій рідині під підвищеним тиском.

Після флотатора стічні води подаються на перший та другий ступені фільтрів доочищення.

Завантаження фільтрів першого ступеня виконується з піску та щебеню, а фільтрів другого ступеня - із спіненого полістиролу. Фільтри обладнуються гідро автоматичною системою промивання.

Очищені на фільтрах стічні води подаються до контактного резервуару, де змішуються з розчином гіпохлориду натрію або хлорного вапна, який готується в установці знезараження стічних вод.

Установка знезараження стічних вод складається з розчинного та витратного баків реагенту. Знезаражені стічні води скидаються у складовий колектор, а далі - у р. Стубелка.

Промивні води з фільтрів доочищення скидаються у систему каналізації і повертаються у „голову” очисних споруд.

Зфложована надлишкова біоплівка разом з осадом, який може утворюватися в аеробному реакторі-біофільтрі, насосом перекачується у зону бродіння анаеробного реактора, де осади зброджуються. Збрижені осади скидаються для зневоднення на мулові майданчики. Туди ж скидається піскова кулька та жир з піско-жировловлювача.

Зневоднені осади з наповнювачем компостуються на майданчиках компостування з виготовлення компостної суміші. Дренажні води з мулових майданчиків повертаються в „голову” очисних споруд.

4. Результати дослідження існуючих КОС

1. „Старі” КОС за проектною схемою не були розраховані на приймання бетоноконцентрованих стічних вод молоко цеху.

2. Роботи, виконані під час реконструкції КОС, наблизили ефективність їх роботи до необхідних рівнів очищення (розрахункова концентрація забруднень по БПК_повн. на виході з КОС при скиданні на них стічних вод від виробництва козеїна могла досягти 300...500 мг О₂/л).

3. На час обстеження та обмірів КОС виведені з експлуатації та використання лише для накопичення стічних вод перед їх вивозом на очищення.

4. Відновлювати роботу КОС за проектною схемою або схемою, яка була застосована при їх реконструкції - недоцільно, оскільки згадані схеми не можуть забезпечити наближення якості стічних вод після очищення до якості, яка вимагається при скиді стічних вод у водойму.

5. Загальний стан КОС дозволяє після виконання ремонтно-відновлювальних робіт застосовувати їх як перший ступінь очищення у двоступеневій схемі.

6. У якості другого ступеня очищення можливе використання „нових” КОС. Поєднання двох існуючих майданчиків КОС у єдиний технологічний цикл дозволить розраховувати на необхідний ефект очищення стічних вод.

5. Вихідні дані для розробки технологічної схеми

Схема водопостачання та водовідведення Мізоцького молокозаводу наведена у розділі 2. Кількість, режим скиду, якість стічних вод та гранично-допустимі скиди забруднень у р. Стубелка наведені у розділі 3.2. та 4.2.

Аналіз наведених вихідних даних дозволяє зробити наступні висновки:

- розширення обсягів виробництва є досить проблематичним, оскільки сировинна база виробництва розширюватись не буде;

- за основу для розробки технології 1-го ступеня очищення стічних вод слід приймати якість стічних вод у період випуску козеїну;

- ефект очищення стічних вод на спорудах 1-го та 2-го ступеня очищення доцільно визначати за умовами скиду очищених стічних вод за межами с. Мізоч, що дає можливість зменшити вимоги до якості очищених стічних вод. Вибрані для подальшої роботи вихідні дані зведені у таблицю 5.1. Відповідно до таблиці 5.1. розрахунковий проект очищення стічних вод складає:

- за зваженими речовинами:

= 78,8 (%)

- за органічними забрудненнями (по БПК_повн.):

= 99,6 (%).

Таблиця 5.1. Розрахункові показники якості стічних вод

6. Розробка технологічної схеми очищення стічних вод

Як видно з таблиці 5.1, концентрація хлоридів, сульфатів та заліза (Fe³⁺) в неочищених стічних водах знаходиться в межах розроблених проектів ГДС, тому в подальших розрахунках названі забруднювачів не будуть прийматись до уваги. Значно перевищують ГДС концентрації органічних забруднень та зважених речовин, перед скидом в р. Стубелка стічні води повинні бути нейтралізованими, тому КОС повинні включати в себе:

- вузол нейтралізації;

- споруди механічного очищення;

- споруди повного біологічного очищення;

- споруди доочищення;

- споруди для знезараження стічних вод;

- споруди для обробки скидів.

Враховуючи наявність двох майданчиків КОС („старі” та „нові”) і загальні відомості відносно очищення стічних вод молокопереробних підприємств процес очищення стічних вод доцільно і необхідно виконувати у 2 ступеня.

Блок-схема комплексу КОС наведена на листі 3.

Для визначення параметрів роботи споруд 1-го ступеня очищення стічних вод необхідно визначити основні параметри роботи споруд 2-го ступеня. Для зручності, матеріал поданий в порядку проходження стічними водами очисних споруд.