Використання природоохоронних технологій при переробленні осадів стічних вод

Сорбція - це процес поглинання твердим тілом чи рідиною речовини з навколишнього середовища. Поглинаюче тіло називають сорбентом, а поглинута ним речовина - сорбатом. Розрізнюють поглинання речовин всією масою рідкого сорбенту (абсорбція), поверхневим шаром твердого чи рідкого сорбенту (адсорбція), або ж вступання в хімічну взаємодію з нею (хемосорбція).

Для очищення виробничих стічних вод частіше всього використовують адсорбцію. Для цього до очищуваної стічної рідини добавляють сорбент (тверде тіло) в роздрібненому вигляді і змішують з стічною водою. Потім сорбент, насичений забрудненнями, відділяють від води відстоюванням чи фільтруванням. Частіше очищувану воду пропускають через фільтр, завантажений сорбентом [11].

В якості сорбентів застосовують різні штучні і природні пористі матеріали: золу, коксовий дріб'язок, торф, силікагелі, алюмогелі, активні глини тощо. Найбільш ефективним сорбентом являється активоване вугілля. Основними показниками сорбентів являються: пористість, структура пор, хімічний склад. Пористість активованого вугілля складає 60....73%, а питома площа поверхні - 40С ..900 м/г. Активність сорбенту характеризується кількістю поглинаючої речовини на одиницю об'єму чи маси сорбенту (кг/м3, кг/кг).

Найбільш простою спорудою являється насипний фільтр, у вигляді колони з нерухомим шаром сорбенту, через який фільтрується оброблювана стічна вода. Швидкість фільтрації залежить під концентрації розчинних у стічній воді речовин і коливається від І...2 до 5...б м/г; крупність зерен сорбенту складає від І,5...2 до 4...5 мм. Найбільш раціональне направлення фільтрування рідини - знизу уверх, тому що в цьому разі спостерігається рівномірне заповнення всього перерізу колони і відносно легко витискаються бульбашки повітря і газів, які попадають в шар сорбенту разом із стічною водою.

Прикладом ефективного застосування сорбції може бути процес видалення із стічних вод нітропродуктів активованим вугіллям. Установка (рис. 4.3) складається з двох адсорбційних колон, працюючих поперемінно.

Активне вугілля марки КАД завантажене на підстилаючий шар з коксу, покладеного на дерев'яну решітку. Зверху вугілля теж покрите шаром коксу і закрите дерев'яною решіткою. Висота шару вугілля біля 5 м. Стічні води поступають в напірний бак і через регулятор потоку - в нижню частину однієї із колон.

Рисунок 2.11 - Схема установки для сорбції з води нітропродуктів активованим вугіллям:

1 - збірник стічних вод; 2 - подача стічної води; 3 - напірна ємність; 4 - регулятор швидкості напору; 5 - очищена вода; 6 - колона; 7 - подача охолоджуючої води; 8 - конденсатор; 9 - конденсат 10 - розчинник;

11 - збірник розчинника; 12 - збірник екстракту; 13 - екстракт на ректифікацію; 12 - різкий пар

Початкова концентрація нітропродуктів в стічних водах 100...400 мг/л після адсорбційної колоші знижується до 2...4 мг/л. Згодом концентрація на виході поступово збільшується і при досягненні 20 мг/л колону зупиняють на регенерацію. Регенерацію вугілля проводять розчинниками з відгонкою слідів розчинника різким паром. Відпрацьований розчинник (екстракт) направляють на перегонку. Регенерований розчинник повертають в цикл очищення, а нітропродукти, що дуже цінно, знову використовують в основному технологічному процесі [11].

3. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

3.1 Розрахунок необхідного ступеню очищення стічних вод по вмісту шкідливих речовин

Визначити необхідний ступінь очищення стічних вод, якщо відомо: витрати вод річки = 20 м3/с, в яку скидаються стічні води в кількості = 0,4 м3/с; концентрація завислих речовин в стічних водах 250 мг/л; ділянка водоймища, в яке скидаються стічні води, відноситься до II категорії питного і культурно-побутового водокористування; концентрація завислих речовин в річці до спускання стічних вод С = 5 мг/л; коефіцієнт змішування = 0,75.

1. Для даної ділянки водоймища допустиме збільшення вмісту завислих речовин Р = 0,75 мг/л.

2. Знаходимо гранично допустимий вміст завислих речовин в стічних водах

мг/л.

3. Розраховуємо необхідний ступінь очищення стічних вод

.

3.2 Розрахунок типу і кількості решіток

Підібрати тип і кількість решіток для станції продуктивністю 40000 м3/доб. Рішення

1. Знаходимо секундну витрату стічних вод

 м3/с.

2. По табл. 2.3 знаходимо коефіцієнт нерівномірності Кн=1,1 і визначаємо максимальну витрату стічних вод

м3/с.

3. Необхідна площа поперечного перерізу робочих решіток при рекомендованій швидкості руху води в просвітах решітки м/с.

м2.

4. При двох робочих решітках (N = 2) площа поперечного перерізу кожної буде

м2.

5. Число просвітів решітки при їх ширині м і глибині води перед решіткою м

.

6. Ширина решітки при товщині стержня мм

м.

7. По одержаних розмірах підбираємо решітку типу МГ9Т: дві робочі і одну резервну.

8. Швидкість протікання води через просвіти решітки МГ9Т

м/с.

9. Втрата напору в решітці

м.

10. Загальний підпір в решітці рівний трикратній втраті напору (при забрудненнях)

м.

11. Згідно з [15] кількість відходів, які знімаються з решіток, при ширині просвітів 16...20 мм передбачається 8 л/рік /0,008 м3/рік/ на 1 людину. Прийнявши норму водовідведення м3/доб /91,25 м3/рік/, можна знайти число жителів, яких зможуть обслуговувати дані решітки:

жит.

12. Кількість задержаних забруднень в рік становить

м3/рік.

або м3/доб.

13. При їх густині кг/м3 маса

кг/добу.

При визначенні кількості задержаних забруднень, які утворились при митті автомобілів, необхідно знати середню кількість забруднень від одного автомобіля, кількість автомобілів, обслужуваних за добу, та продуктивність мийних машин [15].

3.3 Розрахунок осередника

Знайти об'єм і розміри в плані багатоканального осередника при залповому водоскиді стічних вод на протязі г. Витрати стічних вод постійні: м3/г. Концентрація забруднень СМАКС - 450 мг/л; ССР = 85 мг/л. Допустима концентрація забруднень в умов робота наступних споруд Сдоп = 140 мг/л.

1. Знаходимо коефіцієнт усереднення

.

2. Розраховуємо об'єм осередника

м3.

3. Проектуємо прямокутний осередник з двома відділеннями глибиною Н0 = 1,5 м. Площа кожного відділення буде:

м2.

4. В плані розміри споруд приймаємо м. По ширині кожне відділення ділимо на 4 канали шириною В=2 м. Для усунення стратифікації в каналах установлюється по одному барботеру, тому що < 2.

3.4 Розрахунок горизонтальної пісколовки

Дано: продуктивність очисної станції м3/доб, швидкість руху стічних вод м/с, коефіцієнт нерівномірності .

1. Секундні витрати на очисну станцію при секундах на добу .

м3/с.

2. Максимальні секундні витрати з урахуванням коефіцієнта нерівномірності

м3/с.

3. Приймаємо 2 робочих відділення пісколовки. Площа перерізу кожного відділення

м2.

4. Приймаємо переріз пісколовки:

м; м; м; м

5. Довжина пісколовки при діаметрі частинок піску 0,2 мм і гідравлічній крупності 18,7 мм/с і коефіцієнті (табл. 2.5).

м.

Для підтримування постійної швидкості на вихідному каналі запроектуємо водозлив без донного виступу.

3.5 Розрахунок відстійника

Дано: витрати стічних вод = 60000 м3/доб; коефіцієнт нерівномірності ; початкова концентрація Сн = 300 мг/л; ефективність освітлення = 60%; розрахункова температура води 20° С, густина осаду 2,6 г/см3.

1. Задаємося діаметром відстійника м, в якому висота відстоювання Н1 = 1 м.

2. При розрахунковій температурі стічної води 20° С коефіцієнт , а (табл. 2.7).

3. Для забезпечення необхідного ефекту освітлення тривалість освітлення с при (табл. 2.6), коефіцієнт .

4. Знаходимо гідравлічну крупність частинок зависі

мм/с.

5. Продуктивність одного відстійника

 м3/г.

де - діаметр впускного патрубка.

6. Знаходимо період обертів водорозподільного пристрою

хв.

7. Знаходимо радіус розподільного лотка

м.

8. Розраховуємо ширину розподільного лотка і висоту водозливу. Для зручності результати розрахунку зводимо в таблицю.

9. Розраховуємо кількість відстійників, необхідних для очищення стічних вод

.

Встановлюємо 4 відстійники.

10. Маса зловленого осаду

- за добу

т/добу,

за зміну т/зміну

11. Проектуємо пристрій для згрібання і видалення осаду. Доцільно осад вивантажувати 1 раз в зміну.

3.6 Розрахунок поля фільтрації

Розрахувати поля фільтрації, які розміщуються в районі Вінниці, при слідуючих даних: середньодобові витрати стічних вод мі/доб; середньорічна температура повітря 10,5 °С; середньорічна висота шару опадів 375 мм; шар зимових опадів мм; ґрунти на полях - пісок; рівень підземних вод знаходиться на глибині 2 м; тривалість заморожування діб.

1. По таблиці 3.1 знаходимо навантаження стічних вод на поле фільтрації

мі/га·доб.

2. Розраховуємо корисну площу полів фільтрації

га.

3. Так як поля фільтрації розташовані в II кліматичному районі резервна площа полів фільтрації складає 20% корисної

га .

4. Підраховуємо повну площу полів фільтрації

га.

5. Знаходимо необхідну для зимового наморожування площу

га.

Площа для зимового наморожування менша повної площі полів фільтрації, отже, пропуск стічних вод в зимовий період забезпечується.

6. Приймаємо число карт полів фільтрації , тоді площа однієї карти га. Розмір кожної карти 1000 Ч 400 м.

ВИСНОВКИ

Забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми з стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги тощо) й органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні сполуки, поверхнево-активні речовини, миючі засоби, пестициди тощо). Кількість хімічних забруднювачів води постійно зростає. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки.

У роботі досліджено основні способи очищення стічних вод. При механічному очищенні із стічної води видаляються забруднення, які знаходяться в ній, головним чином, в нерозчинному і частково колоїдному стані. Великі частки сміття, ганчірки, напір, залишки овочів і фруктів та різні виробничі відходи задержуються решітками. Повне видалення із стічних вод органічних забруднень практично можливе тільки шляхом їх біологічного очищення, основаного на використанні життєдіяльності мікроорганізмів, окислючих органічні речовини, які знаходяться в стічних водах в колоїдному чи розчиненому станах. При механічному і неповному біологічному очищенні стічних вод у воді об'єкти скидається вода, вміщуючи ще значну кількість органічних забруднень. Навіть при повному біологічному очищенні неможливо добитися необхідного ступеню вилучення із стічних вод деяких органічних і неорганічних домішок. В зв'язку з цим для деяких видів виробничих стічних вод доцільно застосовувати хімічні чи фізико-хімічні методи очищення.

Проведено розрахунок необхідного ступеню очищення стічних вод по вмісту шкідливих речовин. При скиданні стічних води в кількості 0,4 м3/с з концентрацією завислих речовин в стічних водах 250 мг/л необхідний ступінь очищення стічних вод повинен бути не менше . Розраховано тип і кількість решіток для станції очищення стічних вод. Використано дві решітки типу МГ9Т. Розраховано об'єм і розміри багатоканального осередника при залповому водоскиді стічних вод. Використано споруду розміром 5,5х8 м, що дозволяє досягти допустиму концентрацію забруднень на виходів 140 мг/л при максимальній концентрації забруднень на вході 450 мг/л. Проведено розрахунок горизонтальної пісколовки для очисної станції продуктивністю 2500 м3/доб. Довжина пісколовки складає 22 м. Для підтримування постійної швидкості на вихідному каналі використано водозлив без донного виступу. Проведено розрахунок відстійника для стічних вод. При заданих вихідних даних продуктивності станції очищення 60000 м3/доб для досягнення необхідного ступеня очищення необхідно використати 4 відстійники діаметром 24 м, які дають біля 17,3 т осаду на добу.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Алферова Л.А., Нечаєв А.П. Замкнутые системы водного хазяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. - М.:Стройиздат, 1984. - 272 с.

2. Белан А.Е. Технология водоснабжения. - К.: Наукова думка, 1985. - 263 с.

3. Беліченко Ю.П., Дражнер Б.М., Чередніченко В.М. Захист водних ресурсів. - К.: «Будівельник», 1990. - 94 с.

4. Белов С.В., Варбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. и др. Охрана окружающей среды. - М.: «Высшая школа», 1991. - 318 с.

5. Василенко Л.И., Василенко А.А. Проектирование канализации населенных мест. - К.: «Будівельник», 1985. - 135 с.

6. Білецький А.А. Організація і технологія будівельних робіт: навч. посіб. для студ. напряму "Водні ресурси" вищ. навч. закл.. -- Рівне : НУВГП, 2007. -- 202с.

7. Веселов Ю.С., Лавров И.С., Рукобратский Н.И. Водоочистное оборудование. - Л.: «Машиностроение», 1985. - 230 с.

8. Гребенюк В.Д. Электродиализ. - К.: «Техніка», 1976. - 160 с.

9. Дуганов Г.В., Лавриненко М.З. и др. Охрана окружающей природной среды. - К.: «Вища школа», 1988. - 304 с.

10. Журба М.Г. Очистка воды на зернистых фильтрах. - Львов: «Вища школа», 1980. - 195 с.

11. Зацепин В.Н., Шигорин Г.П., Зацепина М.В. Канализация. - Л.: Стройиздат, 1976. - 272 с.

12. Калищун В.И. Основы водоснабжения и канализации. - М.: Стройиздат, 1977. - 206 с.

13. Кирилюк М.І. Водний баланс і якісний стан водних ресурсів Українських Карпат: Навч. посібник / Чернівецький національний ун-т ім. Юрія Федьковича. -- Чернівці : Рута, 2008. -- 246с.

14. Костюк В.И., Карнаух Г.С. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. - К.: «Техника», 1990. - 120с.

15. Лантев И.П. Теоретические основы охраны природы. - Томск: Унивнрситет, 1975. - 275 с.

16. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчета канализационных сооружений. - М.: Стройиздат, 1987. - 275 с.

17. Луценко Г.А., Цветкова А.И., Свердлов И.Ш. Физико-химическая очистка городских сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984. - 88 с.

18. Мацнев А.И. Водоотведение на промышленных предприятиях. - Львов: «Вища школа», 1986. - 198 с.

Размещено на Allbest.ru