Отстойники

Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым способом выделения из сточной воды грубодисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность.

Отстаивание применяется в целях предварительной обработки перед очисткой на других сооружениях или как способ окончательной очистки.

Основным уравнением скорости осаждения (гидравлической крупности) взвешенных частиц в воде при Rе?2 является формула Стокса

где u₀ - гидравлическая крупность частицы, м/с;

d - диаметр шарообразной частицы, м;

с₁ - плотность частицы, кг/м³;

с - плотность жидкости, кг/м³;

м - коэффициент динамической вязкости жидкости, Па•с;

g - ускорение силы тяжести, м/с.

Данная формула верна при некоторых допущениях:

1. Частицы должны иметь форму шара. Поскольку взвешенные частицы не имеют, как правило, правильной шарообразной формы, то при расчётах используют понятие эквивалентного диаметра, равный диаметру шарообразной частицы, имеющей одинаковую с частицей гидравлическую крупность.

2. Процесс осаждения должен протекать в монодисперсной агрегативно-устойчивой системе, когда частицы имеют одинаковый размер и при осаждении не изменяют своей формы и размеров.

При отстаивании сточных вод, процесс происходит в полидисперсной агрегативно-неустойчивой системе с большим диапазоном размеров частиц. Частицы в процессе осаждения изменяют свою форму, размер, плотность и образуют агломераты, вследствие чего изменяется их скорость осаждения. Поэтому кинетику процессов осаждения и всплывания грубодисперсных примесей сточных вод устанавливают опытным путём в лаборатории для сточных вод необходимого состава. Эффект осаждения зависит от высоты слоя воды, при котором происходит отстаивание.

Первичные радиальные отстойники горизонтального типа предназначены для очистки сточных вод, путём их отстаивания. Эффект работы первичных отстойников зависит от содержания взвешенных веществ в поступающих сточных водах, от их формы и размера, продолжительности отстаивания, расхода сточных вод. Осадок, образуемый в результате отстаивания, направляется насосами на илоуплотнители №1,2.

Осветлённая вода поступает в приёмную камеру насосной станции осветлённых сточных вод.

Уровень залегания осадка на днище отстойника не должен превышать 0,4 м на периферии и 0,5 м у центра. В случае превышения данного параметра может произойти перегруз подвижной фермы, увеличиться вынос взвешенных веществ. Опорожнение первичных отстойников производится по линии удаления осадка.

Насосные станции

Насосные станции перекачки шлама № 1,2,3 предназначены для удаления осадка из первичных отстойников на илоуплотнители. Насосная станция №1 перекачивает осадок из первичных отстойников №1-4, №2 - из отстойников №5-8, №3 - из отстойников №9-10.

Периодичность и продолжительность удаления осадка из отстойников устанавливается в зависимости от его уровня.

Насосная станции работают в автоматическом режиме по реле времени.

Насосная станция осветлённых сточных вод предназначена для перекачки осветлённых сточных вод с первичных отстойников на усреднители СБО-1 СБО-2. Расход сточных вод контролируется по прибору на щите.

На работу механической очистки оказывает влияние нарушение ритмичности работы производств и соответственно значительные колебания в поступлении загрязнений на очистные сооружения.

3.2.3 Биологическая очистка

В состав биологической очистки входят:

СБО-1:

- Усреднитель четырёхсекционный, общей вместимостью 44000 м³, для - среднения сточных вод по составу (поз. 6);

- Аэротенки-вытеснители четырёхкоридорные - 11 шт, вместимостью 8500 м³ для биологической очистки сточных вод (поз. 7);

- Вторичные радиальные отстойники предназначены для илоотделения (поз.10);

- Воздуходувная станция №1 с воздухонагнетателями - 8 шт (поз. 19 ). для подачи воздуха в усреднитель и на аэротенки ;

- Вспомогательные здания - насосные станции (поз 9, 12 )и реагентное хозяйство (поз. 27,28);

СБО -2:

- Усреднитель двухсекционный, общей вместимостью 26000 м³ для усреднения сточных вод по составу (поз. 13);

- Аэротенки - вытеснители четырёхкоридорные вместимостью 21000 м³ каждый - 5шт (поз. 14);

- Вторичные радиальные отстойники (поз.15);

- блок воздуходувной и насосных станций с воздухонагревателями - 8 шт (поз. 19);

- реагентный корпус №2 (поз.23), станция уплотнения осадка (поз.20), шламовая насосная станция (поз.24), шламонакопители 1,2,3 (поз.30).

На СБО-1 поступают:

- сточные воды, прошедшие ступень механической очистки:

- поток щёлокосодержащих вод Щ-1в случае отключения биосорбера

На СБО-2 поступают:

- сточные воды, прошедшие ступень механической очистки с насосной станции осветленных вод (поз );

- поток щёлокосодержащих вод Щ-2

Перечисленные потоки подаются на усреднители, а затем на аэротенки сооружений биологической очистки СБО-1 и СБО-2.

Метод биологической очистки основа на способности микроорганизмов использовать органические загрязнения, содержащиеся в сточных водах в растворённом, коллоидном и нерастворённом состоянии в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности.

Таким образом, искусственно культивируемые организмы освобождают воду от загрязнений, а метаболизм этих загрязнений в клетках микроорганизмов обеспечивает их энергетические потребности, прирост биомассы и восстановление распавшихся веществ клетки.

Биологическим путём могут обрабатываться очень многие сложные и разнообразные органические вещества. Условно процесс биологической очистки протекающий в аэробных условиях (в присутствии растворённого кислорода) можно разделить на две стадии (протекающие одновременно, но с разной скоростью):

1. Сорбция из сточных вод растворённых органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов.

2. Разрушение сорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в ней биохимических процессах.

Процесс биохимического окисления в общем виде можно представить в виде формулы 3.1.:

(3.1)

где С_X H_Y O - усреднённая эмпирическая формула растворённых органических веществ

_?H - тепловая энергия.

Основной процесс очистки осуществляют одноклеточные микроорганизмы - бактерии. Бактерии используют питательные вещества в виде относительно небольших молекул в водном растворе. Крупные частицы перерабатываются первоначально вне клетки. Бактерии выделяют во внешнюю среду в значительных количествах пищеварительные ферменты, где они контактируют с крупными частицами веществ и осуществляют гидролитический распад сложных органических веществ до более простых, в небольших по размеру молекул, которые потом проходят через оболочку клетки и поступают в протопласт.

Практически все химические преобразования от начала процесса усвоения в живом веществе осуществляются с помощью ферментов, каталитическая функция которых лежит в основе жизнедеятельности любого организма.

Метаболизм клеток бактерий в аэробных условиях заключается в создании в резервуаре со сточной водой взвешенного слоя хлопьев активного ила, через который протекает сточная вода. Активный ил представляет собой хлопьевидную субстанцию, обильно заселённую микроорганизмами-минерализаторами, которые адсорбируют на своей поверхности и окисляют органические вещества, содержащиеся в сточной воде.

Важнейшим свойством ила является его способность образовывать хлопья. Хлопьеобразование происходит на стадии метаболизма, когда соотношение питательных веществ к бактериальной массе становится низким. Низкое соотношение обуславливает и низкий энергетический уровень системы активного ила, что в свою очередь приводит к недостаточному запасу энергии движения. Энергия движения противодействует силам притяжения, а если она мала, то противодействие тоже мало, и бактерии взаимно притягиваются. Важным фактором флокуляции считается заряд на поверхности клетки, образование бактерией капсулы и выделение на поверхности клетки слизи, состоящей из ацетильных групп и аминогрупп. Именно эти группы определяют поверхностный электрический заряд клетки. Этот заряд положителен при преобладании ацетильных групп, и отрицателен при преобладании аминогрупп. Как только хлопья начинают образовываться, некоторые бактерии внутри хлопка отмирают, распадаются, нерастворимые полисахариды остаются в хлопке и захватывают следующие малоактивные бактерии.

Кроме бактерий население ила представлено и другими микроорганизмами, такими как простейшие, коловратки, черви, водные личинки и т. д. Это микронаселение ила является индикаторами процесса очистки, в нормально работающем иле наблюдается большое разнообразие простейших, все организмы подвижны, ил хорошо флоккулирует и оседает.

Эффективность процесса биохимического окисления, качественное состояние и окислительная способность ила определяется рядом факторов и основными характеристиками активного ила.

Требования к сточной воде перед подачей её на биологическую очистку.

Для протекания нормального биохимического процесса необходимо, чтобы сточные воды имели определённую реакцию среды.

Нейтрализация сточных вод. Значением реакции среды является водородный показатель рН=6,5ч8,5. Для достижения необходимого значения рН-среды сточные воды нейтрализуют концентрированной серной кислотой.

Ведение биогенных добавок. Для нормального процесса синтеза клеточного вещества в среде должна быть достаточная концентрация как органических веществ, так и других основных элементов питания - азота и фосфора. Эта потребность обеспечивается, путём введения в очищаемую воду аммиачной воды и раствора аммофоса. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в сточные воды, направляемые на биологическую очистку, необходимо подавать биогенные добавки в соотношении: БПК_5вх:N:P = 100:4:1, т .е. на каждую тонну загрязнений по БПК₅ требуется 40 кг азота и 10 кг фосфора.

Недостаток этих веществ ведёт к нарушению процесса синтеза клеточного вещества микроорганизмов и как следствие снижение процесса очистки. Сверхнормативное содержание аммонийного азота усиливает процесс нитрификации и влечёт за собой дополнительный расход кислорода.

Часть необходимого азота и фосфора содержится в сточных водах, а недостающее количество биогенных веществ компенсируется подачей на очистку аммиачной воды и аммофоса.

Аммиачная вода поступает в цех железнодорожными цистернами к реагентному корпусу и перекачивается в ёмкости, вместимостью 200м³.

На СБО-1 аммиачная вода закачивается насосами из аммиачного отделения реагентного корпуса в ёмкости перед усреднителем, и из них самотёком подаётся в сточную воду распределительного канала усреднителя. Регулировака подачи ведётся вручную задвижкой.

Аммофос поступает к реагентному корпусу железнодорожными вагонами и выгружается в склад. Приготовление водного раствора аммофоса производится в баках, вместимостью 40 м³ каждый, далее закачивается в расходные баки, откуда насосами подаётся на СБО-2. На СБО-1 аммофос подается в трубопровод осветлённой воды с шламонакопителя №3 в стакан перед аэротенком №11.

Кроме основных элементов для построения клетки необходимы и другие элементы, такие как кальций, магний, железо, марганец. Содержание этих элементов в сточной воде обычно бывает достаточно.

Усреднение сточных вод. Перед подачей на биологическую очистку необходимо усреднение состава сточных вод. Усреднение сточных вод происходит в усреднителях, представляющих собой железобетонный резервуар, разделённый на секции: на СБО-1 - 4 секции, на СБО-2 - 2 секции. Усреднение достигается рассредоточенной подачей жидкости, подачей кислорода воздуха для перемешивания и начального окисления загрязняющих веществ.

Сточные воды поступают в канал перед усреднителем, распределяются между секциями посредством шиберов и окна распределительных лотков. Для предотвращения выпадения осадка и для перемешивания сточных вод барботёром приняты перфорированные стальные и полиэтиленовые трубы, диаметром 150 мм с отверстиями 8-10 мм, уложенные на дне усреднителей.

На процесс биологической очистки могут оказывать влияние ряд факторов. Среди наиболее значительных можно отметить качественный состав сточной воды. Как отмечалось выше, качественный состав воды достаточно разнообразен и сложен. Для достижения высокого эффекта очистки необходимо обеспечивать постоянство качественного состава, так как его изменение может вызвать уменьшение видового состава микроорганизмов и их измельчение. Такие процессы вызывают снижение осаждаемости взвешенных веществ во вторичных отстойниках и увеличивают количество выносимых из отстойника взвешенных веществ.

Не желательно присутствие токсических веществ сверх допустимых пределов в сточной воде. Токсические вещества обладают раздражающим действием, а в больших количествах могут оказывать поражающее действие на ферментивную активность бактерий и их организм. Действие токсических веществ зависит от концентрации токсиканта, его физико-химического состава и длительности контакта с активным илом. Особенно опасны для активного ила залповые выбросы загрязняющих веществ.

Многие загрязняющие вещества, содержащиеся в сточной воде целлюлозного производства, являются токсикантами, оказывающими влияние на жизнедеятельность бактерий активного ила.

Циклические углеводороды, формальдегидные смолы, соединения хлора являются клеточным ядом. Серусодержащая органика вызывает разрыхление ила и его вынос из вторичных отстойников. Скипидар снижает окислительную способность ила. Наличие взвешенных веществ, в концентрации более 100 мг/дм³ влияет на осаждение ила во вторичных отстойниках, снижая его активность, повышает иловый индекс.

На процесс очистки оказывают влияние и внутренние факторы - температура, водородный показатель, содержание биогенных элементов. Эти факторы могут регулироваться в процессе технологического процесса очистки.

Эффективность процесса биохимического окисления в аэротенках, качественное состояние и окислительная способность ила определяется рядом факторов и основными характеристиками активного ила.

Большое значение имеет скорость окисления органических веществ, она зависит от среды, температуры воды, физического процесса переноса кислорода к хлопку ила и его диффузии через клеточную оболочку.

После предварительной обработки воды направляются в аэротенки-вытеснители для биологической очистки.

На СБО-1 циркулирующий ил поступает самотёком за счёт гидро-статического давления из вторичных отстойников, в нижний, а затем в верхний иловые каналы, и перекачивается насосами иловых станций (поз. 8,9) в первый коридор каждого аэротенка.

На СБО-2 циркулирующий активный ил поступает из вторичных отстойников через приёмную камеру активного ила (поз.17) и по илопроводу насосами подаётся в первый или третий коридор каждого аэротенка.

В зависимости от установленного процента регенерации активного ила, во втором или третьем коридорах аэротенков поступающая жидкость смешивается с активным илом. Расход циркулирующего ила составляет 30-50% от среднего объёма поступающей на очистку сточной воды.

Аэротенки.

Аэротенк представляет собой железобетонный резервуар, состоящий из нескольких коридоров и снабжённый устройством для аэрации. Аэротенк состоит из 4 коридоров, отделённых друг от друга перегородками, не доходящими с одной стороны до торцевой стенки аэронека.

Аэротенки снабжены двумя, соединяющимися между собой каналами для выпуска осветлённой воды. Сточная вода, подаётся в аэротенки каналами и смешивается с активным илом.

Аэротенки работают по одноступенчатой схеме (рис.4).

Активный ил сорбирует загрязняющие вещества из сточной воды. Скорость процесса зависит от скорости окисления отдельных загрязняющих веществ. Наиболее трудноокисляемые вещества способны накапливаться в иле, что может приводить к снижению его активности, и следовательно, к ухудшению очистки.

Для исключения такого негативного явления применяется процесс регенерации активного ила, который протекает в регенераторе. Регенератор занимает 25-50% аэротенка, под него может быть выделено 1-2 коридора.

Размеры регенератора зависят от качества поступающих сточных вод и состояния самого ила. При введении регенератора Регенерация ила осуществляется при интенсивной аэрации воздухом и снижении нагрузки на единицу объёма аэротенка.



Рис. 4 Схема работы отстойника

1- Осветленная вода; 2- аэотенк; 3 - отстойник; 4 - иловая смесь; 5 - возвратный активный ил; 6 - избыточный активный ил; 7 - очищенная сточная вода.

Подача воздуха на аэрацию осуществляется через общий воздуховод, куда воздух подаётся при помощи нагнетателей воздуходувных станций № 1,2.

В качестве аэраторов используются перфорированные стальные, титановые и полиэтиленовые трубы, диаметром 150 мм, уложенные в коридорах аэротенков вдоль продольных стен. Отверстия на трубах располагаются в шахматном порядке в нижней части трубы. Диаметр отверстий перфорированных труб принимается 6-8 мм. Такой размер отверстий обеспечивает получение пузырьков воздуха среднего размера, которые хорошо растворяются в воде.

Днище аэротенков выполнено с уклоном 0,001 к его середине, где и установлен лоток опорожнения.

На СБО-1 циркулирующий ил поступает самотёком за счёт гидростатического давления из вторичных отстойников в нижний, а затем в верхний иловые каналы и перекачивается в первый коридор каждого аэротенка.

На СБО-2 циркулирующий активный ил поступает из вторичных отстойников через приёмную камеру активного ила и по илопроводу насосами подаётся в первый коридор каждого аэротенка.

В зависимости от установленного процента регенерации активного ила, во втором или третьем коридорах аэротенков поступающая жидкость смешивается с активным илом. Расход циркулирующего ила составляет 30-50% от среднего объёма поступающей на очистку сточной воды.

Эффективность процесса в аэротенках зависит от ряда условий, к которым относятся: состав и свойства сточных вод, гидродинамические условия перемешивания, соотношение количества поданных загрязнений и жизнеспособного ила, кислородный режим в сооружении, и т. д.

Основной из основных характеристик состояния активного ила является нагрузка загрязнений на ил, т. е. соотношение количества поданных загрязнений на единицу массы ила единицу времени (в сутки). Обычно за меру количества загрязнений принимают их кислородные эквиваленты _ ХПК и БПК. За меру массы ила принимают 1 г сухого вещества или 1 г беззольного вещества ила. В активном иле содержится 25-30 % (по весу) минеральных веществ, не входящих в состав микроорганизмов. В собственно биомассе минеральная часть составляет не более 5-7 %. Таким образом, наиболее точно характеризует количество биомассы в иле содержание беззольного вещества.

Существуют понятия нагрузки на ил и окислительная способность (мощность) ила. Нагрузкой на ил учитывается количество поданных загрязнений, а окислительной способностью - количество снятых загрязнений. Окислительная способность ила , отнесённая к 1 ч называется скоростью окисления и является расчётным параметром аэротенка.

Для того чтобы охарактеризовать работу ила применяется понятие возраст ила (период обмена) - средняя продолжительность пребывания ила в системе аэрационных сооружений. Возраст ила определяется как частное деления массы активного ила (по сухому веществу), находящемуся в аэрационной системе на массу активного ила, удаляемого из системы. Возраст ила (в сутках) определяется по формуле 3.2:

, (3.2.)

где V_аэр, V_кан, V_от.з - объёмы соответственно каналов, аэротенков и отстойных зон вторичных отстойников, м³;

а_ср - средняя концентрация активного ила в аэротенках и каналах, кг/м³;

- средняя концентрация активного ила в отстойной зоне вторичных отстойников, кг/м³;

Q - объём очищаемой воды, м³/сут;

П_р - прирост активного ила, кг/м³.

Показателем качества активного ила является его способность к оседания, которое оценивается значением илового индекса. Иловый индекс представляет собой объём активного ила а миллилитрах после 30-ти минутного отстаивания, который относят к 1 г сухого вещества ила. Хорошо оседающим считается ил с индексом не более 100-120, глубоко минерализованный ил может иметь индекс 60-90. При неблагоприятных условиях, при перегрузке или недогрузке ила, изменении температуры, состава сточной воды, и т. д. может происходить «вспухание» ила, при этом иловый индекс его составляет 150-200. Такой ил характеризуется плохим оседанием и отделением от очищаемой воды во вторичных отстойниках, вследствие чего более интенсивно выносится с очищенной водой из сооружения, тем самым снижая общий эффект очистки. Но при этом «вспухший» ил обладает развитой поверхностью, эффективно очищает воду, но работа аэротенков при этом неустойчива. Перегрузка для ила намного благоприятнее «голодания». Последнее обстоятельство быстро приводит к «вспуханию» ила.

В процессе аэрации сточной воды с активным илом происходят процессы очистки воды и увеличение количества активного ила, вследствие прироста биомассы и извлечения из воды биологически неактивных загрязнений.

Массовая концентрация ила в рабочих коридорах аэротенков должна составлять 1,2-2,0 г/дм³. Избыточный ил, образующийся в процессе прироста биомассы бактерий, постоянно удаляется из системы. (Схема)

Необходимый расход подаваемого на аэрацию воздуха определяют по концентрации растворённого кислорода в иловой смеси. При концентрации кислорода 2 мг/л и более скорость окисления органических веществ на лимитируется недостатком кислорода.

Вторичные отстойники.

Вторичные горизонтальные отстойники радиальной конструкции предназначены для отделения активного ила от очищенной сточной воды.. Смесь активного ила и сточной воды - иловая смесь - подаётся в канал перед вторичными отстойниками и распределяется между ними. Для удаления осадка применяется илососы. Илосос представляет собой вращающийся механизм с четырьмя илопроводами, расположенными друг к другу под углом 90⁰. На концах илососов расположены сосуны. Поступление ила в сосуны и илоотводящую систему происходит самотёком, за счёт разности горизонтов жидкости в отстойниках и нижнем иловом канале СБО-1 и приёмной камере активного ила СБО-2.

Скорость вращения илососов - 2 оборота в час. Уровень залегания ила составляет 0,5 м, при увеличении уровня происходит увеличение выноса ила. Избыточный ил удаляется:

- на СБО -1: насосами иловой станции и направляется на уплотнители № 1,2 и в аэротенк № 6 на биосорбцию.

- На СБО-2: из приёмной камеры иловой станции на уплотнители № 1,2, а также на СБО-1 в «стакан» и далее на первичные отстойники №9-10.

Очищенная жидкость поступает на главную насосную станцию и перекачивается на сооружения доочистки.

3.2.4 Узел уплотнения осадка

Осадок, образуемый в первичных и избыточный активный ил после биологической очистки поступают на узел уплотнения осадка, где происходит уменьшение его влажности. Уплотнение осадка осуществляется в отстойнике-уплотнителе (2 шт) (поз. 20), под которые задействованы два вторичных отстойника СБО-2.

Уплотнённый осадок из уплотнителей илососами удаляется на насосную станцию и далее перекачивается на шламонакопители №1,2,3.

Отстоенная жидкость возвращается по трубопроводу в первичные отстойники № 9,10.

3.2.5 Шламовое хозяйство

Шламовое хозяйство предназначено для складирования осадка первичных отстойников после уплотнителей, избыточного активного ила, минеральных шламов цеха каустизации и регенерации извести, хлорного завода, лесохозяйственного завода, золы теплоэлектростанции, а также возврата осветлённых надшламовых вод на очистные сооружения.

В соответствии с «Порядком разработки и дополнительных требований к содержанию декларации безопасности гидротехнических сооружений на подконтрольных Госгортехнадзору России предприятиях (организациях)», (утв. Госгортехнадзором России 25.02.99 г. Шифр РД 03-268-99), шламонакопители подлежат декларированию.

В состав шламового хозяйства входят: шламонакопители №1,2,3, подающие и откачивающие насосные станции, водосборные колодцы, пульповоды и водоводы оборотной воды, дренажные системы, а также нагорные канавы для отвода и сбора поверхностных вод.

Строительно-монтажные работы выполнялись по проекту ГПИ «Ленводоканалпроект» [20].

Шламонакопители расположены на расстоянии 2,5-3 км к югу-западу от промплощадки комбината. Они представляют из себя полувыемкиполунасыпи, ограниченные с двух сторон дамбами - верховой и низовой.

Шламонакопитель №1

Шламонакопитель №1 предназначен для складирования осадков от первичных отстойников, в которых наибольшее количество занимают целлюлозное волокно, кора, опилки, минеральные включения и избыточный ил.

Шламонакопитель №1 введён в эксплуатацию в 1965 году. Ёмкость заполнения объёмом 3800000 м³

В 1978 году произошло наращивание низовой дамбы шламонакопителя №1, в результате чего объём ёмкости увеличился до 4200000 м.

Уровень заполнения шламонакопителя 435 м.

Максимальная высота дамбы 26 м.

Надшламовая вода поступает в водозаборный шандорный колодец и по стальному водосборному коллектору поступает на насосную станцию и подаётся по водоводу на очистные сооружения.

Шламовые стоки поступают в шламонакопитель со средним расходом 270 м³/час и консистенциеё 12-17 мг/дм³ по пульповоду диаметром 400мм.

Для отвода фильтрационной воды и снижения депрессионной кривой выполнен дренажный коллектор из асбестовых труб диаметром 200 мм, уложенных на глубину более 1 метра.

Сбор весенних и дождевых вод осуществляется нагорными канавами, расположенными вдоль правого и левого борта шламонакопителя, и отводится за пределы сооружения

В настоящее время шламонакопитель №1 практически заполнен, и комбинат с19920 года приступил к его рекультивации.

Класс сооружения и опасности отходов установлен четвёртый.

Шламонакопитель № 2.

Шламонакопитель №2 предназначен для гидроавлического складирования органических осадков от первичных отстойников, представленных в основном целлюлозным волокном, корой опилками, минеральными включениями, а также избыточным активным илом.

Шламонакопитель введён в эксплуатацию в 1972 году с емкостью объёмом 3500000 м³.

В 1979 году выполнено наращивание низовой дамбы шламонакопителя со стороны нижнего бьефа до отметки 445,7 м, что позволило увеличить ёмкость шламонакопителя до объёма 4900000 м³.

Шламовые стоки поступают в шламонакопитель со средним расходом 270 м³/час и концентрацией 12-17 г/дм³ по разводящему пульповоду диаметром 400 мм, залегающем на глубине 4,0 м от поверхности земли.

Надшламовая вода в объёме 300 м³/час поступает в водозаборный шандорный колодец и по стальному водосборному коллектору диаметром 200 мм поступает на насосную станцию и подаётся по трехниточному водоводу на очистные сооружения. Для отвода фильтрационной воды выполнен дренажный коллектор из асбестовых труб, уложенных на глубине более 1,0 м.

Для сбора весенних и дождевых вод, вдоль правого и левого борта шламонакопителя устроены нагорные канавы. Вода из дренажного коллектора и нагорных канав по водосборному коллектору поступает к насосной станции и подаётся по водоводу на очистные сооружения.

Объём уложенного осадка составляет на данный момент более 60% от проектного объёма.

Класс сооружения и опасности складируемых отходов установлен четвёртый.

Шламонакопитель №3.

Шламонакопитель №3 предназначен для гидравлического складирования шлама от цехов каустизации и регенерации извести, хлорного производства.

Пульпа с консистенцией 10-12 г/дм³ подаётся от насосной станции по шламопроводу диаметром 400 мм на дамбу шламонакопителя и по лоткам распределяется по его периметру.

Осветлённая шламовая вода забирается через водозаборный колодец шандорного типа, из которого по стальному водосборному коллектору самотёком подаётся к насосной станции и по водоводу перекачивается на очистные сооружения с расходом 450 м³/час.

Весенние и дождевые паводки аккумулируются в чаше шламонакопителя и отводятся через водосборные сооружения осветлённой воды.

Класс сооружения и опасности отходов установлен четвёртый.

Осадок из первичных отстойников после уплотнения подаётся на шламонакопители насосоной станцией уплотнённого осадка (поз. 19). Минеральные шламы от ЦКРи и хлорного производства перекачиваются насосной станцией (поз.28), расположенной в реагентном корпусе без уплотнения.

В шламонакопителях осуществляется осветление сточных вод, осветлённая вода через водосборные колодцы сбрасывается к насосным станциям (поз. 31, 32) и далее на первичные отстойники № 9-10. Насосы откачки осветлённых сточных вод работают в автоматическом режиме в зависимости от уровня жидкости в приёмной камере.

3.2.6 Сооружения доочистки сточных вод

На сооружения доочистки поступают очищенные сточные воды СБО-1,2 и осветлённые воды с ЦЗ-1.

Сооружения были построены по проекту ГПИ «Ленводоканалпроект» и введены в эксплуатацию в 1976-77 гг.

В состав сооружений доочистки (схема 2) входят:

- Пруд-аэратор №1 ёмкостью 650 тыс. м³ (поз. 1);

- Пруд-аэратор №2 ёмкостью 900 тыс. м³ (поз. 2);

- Пруд-аэратор №3 ёмкостью 1100 тыс. м³ (поз.3);

- Горизонтальные отстойники (7шт) суммарной ёмкостью 385 тыс. м³ (поз.4);

- Радиальные отстойники - уплотнители осадка (6 шт.) диаметром 40м (поз. 5);

- Насосная станция узла доочистки (поз. 6).

Пруды-аэраторы - искусственно созданные ёмкости, ограждённые земляными дамбами. Предназначены для доочистки биологически очищенных сточных вод, основанной на процессах биологической очистки активным илом, выносимом из вторичных отстойников.

Сточные воды перекачиваются на пруд-аэратор №1. Далее самотёком поступают на пруд-аэратор №2 и далее в распределительный канал, откуда по трубопроводам подаются в 7 горизонтальных отстойников. После горизонтальных отстойников сточные воды поступают в отводящий коллектор, далее по трём коллекторам сбрасываются в р. Вихорева береговыми ливневыпусками.

3.2.7 Технологические параметры процесса очистки промышленных сточных вод

По всем стадиям процесса установлены определённые технологические параметры, соблюдение которых позволяет осуществлять наиболее эффективную очистку при оптимальной нагрузке на очистное оборудование. Технологические параметры процесса очистки сточных вод приведены в таблице 1.

3.2.8 Контроль технологического процесса очистки сточных вод

Контроль за соблюдением параметрами технологического процесса очистки сточных вод осуществляют на стадиях процесса круглосуточно при помощи контрольно-измерительных приборов или при помощи аналитических методов, согласно утверждённому графику контроля.

4. Контрольные створы и створы смешения сточных вод ОАО «ЦКК»

4.1 Характеристика р. Вихорева

Очищенные сточные воды сбрасываются через береговой выпуск в р. Вихореву

Состав очищенных сточных вод должен соответствовать проектным показателям и отвечать «Разрешению на сброс загрязняющих веществ в водоём», выдаваемому ежегодно Ангаро-Байкальским бассейновым водным управлением (АББВУ).

Р. Вихорева в черте населённого пункта является водоёмом культурно-бытового назначения. Для обеспечения качества р. Вихорева на выпуск сточных вод установлены следующие нормы ПДВ И ВСС загрязняющих веществ (приложение 1).

Река Вихорева - левый приток реки Ангары (Усть-Илимское водохранилище), впадает в неё на расстоянии 1033 км от устья. Длина реки 236 км, площадь водосброса F=5340 км². Река Вихорева имеет 51 приток длиной менее 10 км, общая их протяжённость составляет 192 км, из них 17 крупных - 5 правых и 12 левых. На площади водосбора 90 озёр общей площадью 1,81 км².

Гидрологический режим р. Вихоревой охарактеризован по двум реперным гидрологическим постам.

Первый находится в с. Кузнецовка, в 149 км от устья и в 30 км выше сброса сточных вод ОАО «ЦКК». Наблюдения за уровневым режимом ведутся по двум срокам ежедневно, начиная с 1951 года.

Второй гидропост находится в с. Кобляково в 35 км от устья реки и в 84 км ниже выпуска сточных вод ОАО «ЦКК», наблюдения ведутся ежедневно с 1949 года.

Весеннее половодье на реке происходит в период вскрытия, проходит в виде двух-трёх пиков с плавными спадами и подъёмами. Половодье длится в среднем 25-40 суток, высота подъёма воды может колебаться в пределах 0,5-3,3 м. Низкие уровни летне-осенней межени наступают в конце июля и продолжаются до ледостава. В годы, отмеченные значительным количеством выпавших осадков, затяжными летними дождями, может наблюдаться незначительные паводочные подъёмы. В период ледостава наблюдаются устойчивые уровни зимней межени с отметками, несколько превышающими весенние и летние низкие горизонты.

На посту Кузнецовка максимальные уровни могут колебаться от 201 до 387 см, Кобляково - 227-515 см. В период с 1970 по 1997 гг. максимальный уровень наблюдался в 1992 г - на посту Кузнецовка - 397 см (16 мая), на посту Кобляково - 463 см (20 мая). Минимальные уровни по данным постам наблюдаются в период летне-осенней или зимней меженей.

Максимальные расходы на р. Вихоревой наблюдаются во время весеннего половодья, при массовом поступлении в неё талых снеговых вод. Максимальные расходы по Кузнецовке могут изменяться от 50,3 до 216 м³/с, максимальный расход составил 182 м³/с 14 мая 1973 года, по Кобляково расходы воды находятся в диапазоне 43,2-238 м³/с, максимальный расход составил 254 м³/с 17 мая 1973 года.

Минимальные значения расходов воды наблюдаются в период окончания зимнего сезона, преимущественно в феврале, реже в январе или апреле.

Процесс льдообразования на р. Вихорева длится в среднем 15 дней. С момента установления ледостава и до конца февраля происходит формирование льда, путём кристаллизации воды на нижней поверхности ледяного покрова, а также за счёт замерзания снега, пропитанного водой, находящегося на ледяном покрове. Из- за сброса промышленных сточных вод, ледостав в районе с. Кобляково в течение декабря - февраля неустойчив. Разрушение ледяного покрова происходит за счёт температурных факторов в период март-май, в зависимости от погодных условий. Полное очищение от льда наступает через 20-30 дней после появления ледовых явлений.

Скорость течения воды р. Вихорева - 0,44 м/с, при такой скорости продолжительность добегания воды от поста Кузнецовка до поста Кобляково с расстоянием 114 км, составляет около 72 часа. Скорость добегания воды от поста Кузнецовка до точки выпуска сточных вод - 18,9 часа., до контрольного створа, расположенного в 0,5 м ниже выпуска сточных вод - 19,3 часа, от выпуска сточных вод до поста Кобляково (84 км) - 53,1 час.

Зная скорость течения реки, можно рассчитать и скорость распространения того или иного загрязнения по течению реки.

4.2 Расположение контрольных створов

В качестве фонового створа принята точка, находящаяся на р. Ангара в 0,5 км ниже сброса Братской ГЭС. Состояние поверхностных вод в фоновом створе отображено в приложении, согласно данным Гидрометобсерватории (приложение 4). Фоновый створ показывает состояние водоёма до сброса сточных вод предприятия.

Контроль за распространением загрязнений, содержащимися в сточных водах предприятия, ведётся в створах Усть-Илимского водохранилища (приложение 5) в следующих точках :

- Точка Усть-Вихорева, расположенная в 90 км от места сброса сточных вод в р. Вихорева;

- Точка - р. Ангара, расположенная в 0,5 км ниже Усть-Вихоревского залива.

Контроль за состоянием поверхностных вод в вышеперечисленных точках осуществляется промышленно-экологической лабораторией «ЦКК» в течение 10 месяцев года, исключая ноябрь и декабрь, до установления прочного ледостава на поверхности водоёмов. В приложении представлены данные о количестве загрязняющих веществ в поверхностных водах створов Усть-Илимского водохранилища.

Анализ имеющихся данных о состоянии поверхностных вод (приложения 6,7,8,9) позволит нарисовать картину влияния сточных вод предприятия на состояние поверхностных вод Усть-Илимского водохранилища.

5. Характеристика очищенных сточных вод ОАО «ЦКК» и их влияния на состояние поверхностных вод

5.1 Эффективность работы очистных сооружений

Эффективность работы очистных сооружений можно представить в виде расчёта эффекта очистки по определённому загрязнителю, согласно данным приложений 2,10,11.

Эффект очистки рассчитывается по формуле:

(6.1)

где Э(%) - эффект очистки;

С_вх - концентрация загрязнителя на входе, мг/дм³;

С_вых - концентрация загрязнителя на выходе, мг/дм³;

Данные по загрязнителям на поступлении и на сбросе представлены в виде среднего значения за 2000-2001гг, полученные результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Эффективность очистки очистных сооружений промышленных стоков ОАО «ЦКК»

Ингредиент	Концентрация на входе, мг/дм3	Концентрация на выходе, мг/дм3	Эффект очистки, %
		Нормативы сброса з. в.	факт
	норма	факт	ПДК	ПДС/ВСС
			9,43	29,0
БПК-20	194	364,2	2,25	10	27	92
Взвешенные вещества	81	58,6	0,001	0,03	12,3	79
Фенол	1,12	0,91	0,04	0,04	0,022	97,5
Талловые продукты	22,2	20,1	500	300	0,53	97
Сульфаты	198	187,7		0,0254	174	7,3
Сумма сернистых соединений	2,6	1,84	0,2	0,02	0,0108	99
Скипидар	2,5	2,55	300	300	0,0042	99,8
Хлориды	272	247	1,0	1,0	282
Фурфурол	7,45	Отс	3,0	0,8	Отс	-
Метанол	60,7	68,2	0,06	0,3	0,49	99,3
Хлороформ	1,4	0,86			0,2	76,7

5.2 Анализ состояния сточных вод предприятия и поверхностных вод Усть-Илимского водохранилища

На основании таблицы 2 , данных отчётов 2ТП-водхоз, «Разрешения на сброс загрязняющих веществ в водоём» сделаем анализ состояния очищенных сточных вод предприятия и охарактеризуем загрязнители, по которым осуществляется контроль.

Содержание водородных ионов.

РН воды - один из наиболее важных показателей качества воды, её величина определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и её ионов. Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества двуокиси углерода характерна щелочная реакция.

От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон.

Анализ данных за 2001-2002 гг. показывает, что величина рН в точках контроля Усть-Вихорева и р. Ангары находится в пределах необходимой нормы.

На сбросе в р. Вихорева и в сточных водах, поступающих на очистку данный показатель также не превышает нормативных значений.

Биохимическое потребление кислорода (БПК₅, БПК₂₀).

Растворённый кислород, содержащийся в воде, затрачивается на окисление органических веществ, его убыль в аэробных условиях за определённый промежуток времени (5, 20 суток) называется биохимическим потреблением кислорода - БПК.

Нестойкое (легкоусвояемое) органическое вещество представлено прижизненными остатками микроорганизмов, содержание его в воде характеризуется показателем БПК₅. Значительными источниками нестойкого органического соединения являются промышленные предприятия. Стойкое трудноокисляемое органическое вещество представлено водорастворимым гумусом почвенного и планктонного происхождения и образуется при распаде отмерших остатков микроорганизмов. Его содержание в воде характеризуется показателем БПК₂₀.

Для пересчёта БПК₅ в единицы БПК₂₀применяют формулу 5.1:

(5.1)

Согласно анализу данных в фоновом створе содержание БПК₅ находится в пределах ПДК, в точках контроля Усть-Вихорева и р. Ангары наблюдается увеличение данного показателя.

На сбросе в р. Вихорева (рис. 5) за 2001-2002 гг. отмечалось значительное превышение показателя БПК₂₀. Наиболее высокие значения данного показателя наблюдаются в осенне-зимний период (выше ВСС в 1,5-2 раза), наиболее низкие в летний период, но в целом колебания данного показателя в году незначительные.

Среднее значение за два приведённых года составляет 18 мг/дм³ , что составляет выше 6ПДК .

По анализу поступлений загрязнений на очистные сооружения по БПК₅ и БПК₂₀ наблюдается следующая картина: основным источником загрязнения является дурнопахнущий коллектор, куда поступают стоки большей частью выпарных цехов.



рис 5. Содержание БПК₂₀ в сточных водах ОАО «ЦКК» при сбросе в водоём

Скипидар.

Скипидарами называются летучие вещества (эфирные масла), в основном состоящие из монотерпеновых углеводородов, содержащиеся в древесине, преимущественно хвойных пород. Терпеновые углеводороды весьма реакционно способны, легко окисляются химическими окислителями, изомеризуются и полимеризуются.

В водоём скипидар попадает в результате разложения древесины, а также большей частью со сточными водами деревоперерабатывающей промышленности.

Анализ данных по скипидару показал, что его содержание в створах Усть -Илимского водохранилища и на сбросе в р. Вихореву находится в пределах допустимых норм.

На очистные сооружения основное поступление скипидара происходит со сточными водами волокносодержащего и дурнопахнущего коллекторов.

Следовательно, основными загрязнителями стоков скипидаром являются варочный и выпарной цеха ЦП-1.

Следует отметить, что скипидар является ценным продуктом, поэтому природоохранные мероприятия необходимо планировать, учитывая возможность его улавливания и дальнейшей утилизации.

Взвешенные вещества.

Различают оседающие, неоседающие и всплывающие. В водоёме наличие взвешенных веществ характеризуется такими причинами, как вымывание грунтов, обрушение берегов, разложение и отмирание гидробионтов, и т.д.

Изменение количества взвешенных веществ не имеет строгой закономерности и может зависеть от многих причин, например от местного взмучивания в паводковый период.

Анализ данных по взвешенным веществам за 2000-2001 гг. (рис.6) на сбросе показывает, что их содержание в сточной воде намного превышает ПДК (5-6 раз).

рис.6 Содержание взвешенных веществ в сточных водах ОАО «ЦКК» при сбросе в водоём

Резкое увеличение сброса взвешенных веществ в водоём в период июль-сентябрь 2001 года связан с выводом одного из прудов доочистки из технологической цепочки на время чистки.

Наличие большого количества взвешенных веществ в сточных водах на сбросе в водоём указывает на то, что необходимо при разработке природоохранных мероприятий обратить внимание на возможность снижения данного показателя.

Наибольшее количество взвесей поступает на очистные сооружения со стоками волокносодержащего и загрязнённого-1 потоков.

Следовательно, основным загрязнителем является целлюлозное и древесное волокно. Кроме того волокно является ценным и дорогостоящим продуктом, оно может быть уловлено и направлено назад в технологический поток получения готовой продукции.

Железо

Железо, содержащиеся в воде водоёмов, представляет опасность главным образом для водной флоры и фауны, причём в щелочной среде его токсичность резко возрастает. Кроме того в воде железо (II) переходит в железо (III), связывая при этом свободный кислород. Длительное потребление воды с содержанием железа вызывает изменение в составе крови.

Анализ данных показывает, что фоновое содержание железа в фоновом створе составляет 0,017 мг/дм³, в точках Усть-Вихорева и р. Ангара происходит увеличение данного показателя в 2-3 раза. На сбросе в р. Вихореву содержание железа находится в пределах разрешения на сброс.

Фурфурол

Фурфурол при содержании его в значительных количествах, способен ухудшать органолептические свойства воды. Поступление фурфурола в водоёмы происходит со сточными водами предприятий, перерабатывающими растительное сырьё, в т. ч. древесину. В естественных условиях фурфурол может образовываться в весьма незначительных количествах, в результате жизнедеятельности водных организмов.

Для оценки качества воды фурфурол нормируется по органолептическому признаку. В створах Усть-Илимского водохранилища не определяется, так как в сточных водах ОАО «ЦКК» на сбросе в р.Вихореву концентрация фурфурола - 0-3 ПДК. В сточных водах поступающих на очистные сооружения содержание фурфурола незначительно.

Биогенные вещества.

К биогенным элементам относят: азот аммонийный, азот нитратный, азот нитритный, фосфаты.

Конечным минеральным продуктом процесса распада содержащих азот органических веществ являются ионы аммония, усваивающиеся растениями и окисляемые до нитратов и нитритов.

Концентрация нитритов в пересчёте на азот в естественных условиях очень незначительна, в результате нестойкости соединения.

Появление нитритов в повышенных концентрациях в водоёме указывает на усиленное разложение органических остатков и задержку окисления NO₂^- до NO₃^-, что говорит о загрязнении водного объекта.

Концентрация нитратного азота в пресных водах составляет сотые или тысячные доли миллиграммов на литр.

Фосфор имеет не менее важное значение для жизнедеятельности водных организмов, чем азот, хотя концентрация фосфатов в природных водах очень мала. Повышение концентрации является признаком загрязнения водоёма.

Анализ данных по содержанию биогенных элементов показал, что в фоновом створе и в точках Усть-Вихорева и р. Ангара содержание ионов аммония находится в пределах ПДК. По нитритному и нитратному азоту наблюдается увеличение его содержания в створах Усть-Илимского водохранилища, по сравнению с фоновым показателем. Но в общем все показатели находятся в в пределах ПДК.

Фенолы.

Фенолы - производные бензола с одной или несколькими гидроксильными группами. Их подразделяют на летучие с паром фенолы (фенол, крезол, ксилол, гваякол, тимол) и нелетучие фенолы (резорцин, пирокатехин, гидрохинон и др.).

В естественных условиях фенолы образуются в результате метаболизма водных организмов при биохимическом распаде и трансформации органических веществ, протекающих в водоёме.

Фенолы являются одними из наиболее распространённых загрязнителей, поступающих в водоём со сточными водами предприятий лесной и лесоперерабатывающей промышленности. Наибольшее количество фенолов экстрагируется из коры в виде смеси водорастворимых веществ, в основном с молекулярной массой от 500 до 3000, среди которых присутствуют многоатомные фенолы (не более 10%), а также незначительное количество простых фенолов, углеводородов, органических кислот и др. Фенольные соединения достаточно нестойкие и подвергаются биохимическому и химическому окисления.

Среднее значение содержания фенолов в сточных водах на сбросе составляет 0,022 мг/дм³ что составляет 20 ПДК, но находится в пределах ПДС. Количество поступаемого загрязнения колеблется от 6 ПДК до 60 ПДК, причём колебания не зависят от времени года, следовательно на количество фенолов в сточных водах может влиять технология производства или очистки сточных вод,

Содержание фенолов в створах Усть-Илимскокго водохранилища превышает фоновый показатель, таким образом можно говорить о существенном

влиянии сточных вод ОАО «ЦКК» на загрязнение поверхностных вод региона фенолами.

Лигнин.

Лигнин - продукт разложения древесины, представляет собой многомолекулярное органическое соединение фенольной природы, являющиеся обязательной частью древесины.

Согласно анализу данных, содержание лигнина в створах Усть-Илимского водохранилища не превышает фоновых концентраций, хотя значение фоновой концентрации в 2 раза больше предельно допустимого значения по данному показателю.

На сбросе в р. Вихореву содержание лигнина в зимние месяцы составляет 15 ПДК, в летний период - 12 ПДК, что превышает разрешение на сброс в водоём. Это указывает на влияние сточных вод целлюлозно-бумажного производства.

Формальдегид.

Формальдегид ухудшает органолептические свойства воды. Превышение содержание формальдегида обусловлено поступлением со сточными водами предприятий, перерабатывающих растительное сырьё. Формальдегид может присутствовать в воде как естественный продукт жизнедеятельности водных организмов, в результате ферментативных процессов, а также за счёт фотохимического окисления органических веществ в воде.

Содержание формальдегида в сточных водах ОАО «ЦКК» находится в пределах ПДК.

Минеральные соли

Минеральные соли представлены солями серной (сульфатами) и соляной (хлоридами) кислот.

Содержание хлоридов в контрольном створе составляет 4,3 мг/дм³, сульфатов 11 мг/дм³, а в точках контроля этот показатель увеличивается в 2-5 раз. Отсюда можно сделать вывод о влиянии сточных вод предприятия.

Но в общем при увеличении концентрации данного загрязнения, его содержание в поверхностных водах находиться в пределах ПДК. На сбросе в р. Вихореву превышение содержания минеральных солей также не отмечается.

При поступлении но очистные сооружения по хлоридам отмечается небольшое превышение нормативного значения, наибольшие показатели хлоридам отмечаются в щёлокосодержащих потоках № 1,2 и условно-чистый поток. Основными загрязнителями, сточные воды которых содержат солянокислые соли являются отбельные цеха, применяющие хлорреагенты.

По сульфатам превышения норматива не отмечается.

Сточные воды, содержащие минеральные соли не очищаются от данного загрязнения, т. е. Проходят транзитом через очистные сооружения. Следовательно, наиболее целесообразно применить мероприятия локального характера, позволяющие снизить или исключить попадание хлорсодержащих стоков в промканализацию.

Хлороформ.

Хлороформ - хлорорганическое соединение, образующиеся в результате взаимодействия хлора с предельными углеводородами. Хлороформ является наркотическим веществом, нормируется по санитарно-токсикологическому признаку. При разложении хлороформа могут образовываться хлористый водород и фосген.

ПДК для водоёмов культурно-бытового назначения- 0,02 мг/дм³.

Целлюлозно-бумажные предприятия, использующие для технологического процесса хлорсодержащие продукты, являются одними из основных источников поступления хлороформа в водоём.

На сборе в водоём сточных вод ОАО «ЦКК» обнаружено превышение ПДК по хлороформу.

На поступление на очистные сооружения в сточных водах содержание хлороформа находится в пределах нормы, но процент очистки недостаточно высок - 76,7%. Как отмечалось выше основным источником загрязнения являются отбельные цеха, использующие хлор-содержащие реагенты, следовательно природоохранные мероприятия, благодаря которым можно снизить содержание хлороформа в сточных водах должны быть локального характера.

Метанол.

Метанол представляет собой органический спирт, является ядом, нормируется по санитарно-токсикологическому показателю.