Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД МЯСОКОМБИНАТОВ

1.1 Источники образования сточных вод

На мясокомбинатах в процессе производства в значительных количествах используют воду питьевого качества. Загрязняясь, она превращается в сточную воду и отводится в канализационную систему.

Производственные сточные воды мясной промышленности по характеру загрязнений делят на следующие группы: зажиренные - из цехов убоя скота и разделки туш, кишечного, субпродуктивного, пищевых жиров, ливерно-паштетного, сырьевого и др.; незажиренные - из всех остальных цехов, в том числе из помещений для содержания скота;незагрязненные (условно чистые) - от холодильных установок, котельных и теплообменных аппаратов; инфицированные - от карантина, санитарной бойни, изолятора с прилегающей к ним территорий.

Загрязненность сточных вод зависит от специфики цеха, применяемого оборудования, соблюдения технологического регламента и т. д.

Базы и сооружения для предубойного содержания скота. Сточные воды животных, образуются в процессе содержания скота, при мытье инвентаря и помещений. Они содержат землю, песок, навоз, шерсть и остатки кормов.

Мясо-жировой корпус. Сточные воды образуются при душировании свиней, в отделении обескровливания при мойке туш, внутренностей животных, а также при мытье оборудования, инвентаря и помещений. Они содержат песок, кровь, жир, остатки кормов, частицы каныги, волосы и пр. От вакуум - насосов и компрессоров сбрасываются незагрязненные сточные воды.

Шкуропосолочный цех. Сточные воды образуются при мытье шкур, оборудования и полов. Они содержат щетину, соль, песок.

Цех технических фабрикатов. Сточные воды образуются при мойке сырья, мытье технологического оборудования и помещений. Они содержат остатки сырья, песок, жир.

Каныжное отделение. Сточные воды отводятся от каныжных прессов, загрязненные каныгой, навозом и пр.

Холодильник. Сточные воды образуются периодически при оттаивании снеговых шуб воздухоотделителей. Они загрязнены органическими веществами, обладают сильным запахом.

Консервный цех. Сточные воды образуются при мойке сырья, оборудования, тары, при охлаждении банок консервов после стерилизации. Они загрязнены жирами, частицами крови и мяса. При изготовлении консервных банок образуются кислые и щелочные воды.

Мясоперерабатывающий корпус. Сточные воды образуются при мойке и вымачивании мясного сырья, при душевой отмывке колбас, в агрегатах их термической обработке, при мытье оборудования. Они содержат частицы жира, мяса, крови, белки, небольшое количество нитрита, селитры и соли.

Цех переработки птицы. Сточные воды образуются при обескровливании, очистки от пера, туалете тушек и мойке пера, оборудование и помещения. Они загрязнены кровью, перьями, остатками кормов, следами жира.

Удельный вес зажиренных сточных вод в производственных загрязненных водах составляет: мясокомбинаты и мясоптицекомбинаты?40-70%, мясоперерабатывающие заводы?70-75%.

Характеристика сточных вод отдельных цехов, сбрасываемых в сеть жирных стоков приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Показатель	Мясожировой корпус	Цех технических фабрикатов	Консервный цех	Мясоперерабатывающий корпус
Температура в зимний период, °С	18-30	16-28	24-30	18-30
Концентрация загрязнений, мг/л: - Взвешенные вещества - Хлориды -жиры	2500 550 700	3500 700 2000	650 700 1000	1300 1300 1300
БПКполн	2000	1300	1530	1600
рН	7,6	7	7	7,4

Обычно производственные сточные воды после их очистки на сооружениях предприятия сбрасываются в городскую канализационную сеть.

Запрещается сбрасывать в систему канализации населенных пунктов производственные сточные воды промышленных предприятий, содержащие:

вещества, способные засорять трубы, колодцы, решетки или отлагаться на стенках труб, колодцев, решеток(песок, гипс, известь, окалины и т. д.);

вещества, оказывающие разрушающее действие на материал труб и элементы сооружения канализации;

вредные вещества в концентрациях, препятствующие биологической очистке сточных вод;

опасные бактериальные загрязняющие вещества;

биологически трудно окисляемые органические вещества;

биологически «жесткие» ПАВ;

взвешенные и всплывающие вещества в концентрациях, превышающих 500 мг/л;

вещества, для которых не установлены ПДК в воде водных объектов хозяйствен - питьевого, культурно - бытового и рыбохозяйственного водопользования.

Категорически запрещается сбрасывать в системы канализации населенных пунктов кислоты, горючие примеси, токсичные и растворенные газообразные вещества, способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях токсичные газы(сероводород, сероуглерод, оксид углерода и др.) и другие взрывоопасные и токсичные примеси.

Запрещается также сбрасывать в канализационную сеть населенных пунктов :сточные воды, расход и состав которых может привести к превышению допустимого установленными правилами веществ, поступающих в водный объект; производственные сточные воды, имеющие температуру свыше 40°С, рН ниже 6,5 или выше 9, ХПК выше БПК5 более чем в 2,5 раза или БПКполн более чем в 1, раза.

Предприятия мясной промышленности расходует на обработку 1 т мяса до 30 мі воды и сбрасывают загрязненные сточные воды в количестве 80-90% расхода свежей воды. Сточные воды мясокомбинатов наносят большой вред водоемам, хотя и не содержат токсичных веществ. Растворенные в воде водоемов кислород расходуется на окисление органических загрязнений сточных вод, в результате биологическая жизнь водоемов нарушается и в них развиваются процессы гниения.

Масса загрязнений, поступающих в сточные воды от убоя и разделки крупного рогатого скота(в расчете на 1 голову), составляет около 20 кг, что эквивалентно массе загрязнений в хозяйственно- бытовых стоках от 90 человек.

1.2 Методы очистки сточных вод мясокомбинатов

Санитарно-технические системы мясокомбинатов состоят из канализационных сетей, санитарных и инженерных сооружений для сбора и отделения с территории предприятия отработанных вод, очистки сточных вод, а также их обеззараживания и обезвреживания.

Очистные сооружения классифицируют в зависимости от места расположения и используемого метода очистки. По месту расположения они разделены на три основных типа: локальные(цеховые), общие(заводские) и районные(или городские).

Локальные очистные сооружения предназначены для обработки сточных вод сразу после технологических установок, отдельных участков и цехов, они являются продолжением технологического процесса производства. Общезаводские очистные сооружения - общие для загрязненных сточных вод различных цехов предприятия, после них доочистка сточных вод проводится на районных или городских сооружениях. В городские очистные сооружения поступают сточные воды с нескольких предприятий, а также бытовые.

Методы очистки сточных вод разделяют механические, химические, физико-химические, биологические и комбинированные.

На территории мясокомбината сточные воды должны проходить очистку от грубых примесей, жиров, каныги, навоза.

Для задержания крупных отходов на выпусках загрязненных нежирных стоков устанавливают механические или ручные решетки, решетки-дробилки, а также перфорированные самоочищающиеся желоба.

На зажиренных стоках мясо -жирового, колбасного, консервного цехов устанавливают внутрицеховые жироловки, рассчитанные на кратковременное пребывание(9-10 мин) сточных вод. Число, тип, место расположения этих жироловок определяются местными условиями. Окончательная локальная очистка зажиренных стоков должна проводиться в центральной(дворовой) жироловке до их объединения с производственными нежирными стоками. Центральные жироловки, имеющиеся на большинстве предприятий мясной промышленности, устраивают после решеток и песколовок, они работают по принципу гравитационного отстаивания. Для более тщательной очитки от жира могут быть применены флотационные установки или фильтры.

На выпусках от загонов и помещений для предубойного содержания скота устраивают навозоуловители с ливнесбросами. Навозоуловители рассчитывают на отстаивании в течении 30 мин. На выпуске стоков от мойки машин-скотовозов ставят гряземаслобензоуловитель. На выпуске сточных вод из каныжного отделения устанавливают навозоуловитель. Стоки санбойни, карантинов и изоляторов проходят обязательное обеззараживание путем стерилизации и хлорирования.

Рекомендуется очистка сточных вод мясокомбинатов осуществляется в три ступени: локальная, механическая и биологическая.

Локальная очистка в большинстве случаев относится к механической, но главное ее цель - извлечение на месте образования примесей, пригодных для переработки или препятствующих нормальной эксплуатации канализационных сетей. При локальной очистке отделяют кусочки мяса, жир, кости, обрывки кишок и т. д. От эффективности работы устройств для локальной очистки сточных вод зависит стоимость последующей обработки сточных вод на сооружениях механической и биомеханической очистки. Основные средства локальной очистки сточных вод мясокомбинатов - песколовки, жироловки, каныгоотстойники, навозоуловители, дезинфекторы.

Наиболее грязные сточные воды поступают с предубойных загонов, из цехов убоя скота и разделки туш, обработки кишок, кормовых и технических продуктов.

В канализацию также сбрасываются бульоны, образующие после варки окороков, субпродуктов, вытопки костного жира, стерилизации условно годного мяса. Содержание жировых отходов в 1 мі сточных вод может колебаться от 0,5 до 2,5 кг.

В сточных водах мясокомбинатов содержится большое количество взвешенных веществ(от 500 до 7300 мг/л), из них до 90% органических примесей, а также много твердых нерастворимых веществ. Осадок составляет 2-4% общего объема сточных вод. Биохимическая потребность воды в кислороде для очистки ее от органических загрязнений в зависимости от характера производства достигает 2500 мг/л(при норме 2-3 мг/л).

С помощью механической очистки из сточных вод извлекают нерастворимые оседающие и всплывающие загрязнения. Механическая очистка необходима для предупреждения засорения канализационных трубопроводов отходами в большом количестве, которые затрудняют последующую биологическую очистку. Кроме того, большинство канализационных отходов после соответствующей обработки может быть утилизировано. Жир моет быть выделен из сточных вод различными способами: отстаиванием(всплыванием), флотацией(искусственное насыщение воды воздухом), электрофлотацией, сепарированием. Флотацию применяют для ускорения всплывания жировых частиц.

В процессе биологической очистки сточной воды очищают от органических примесей, находящихся во взвешенном, растворенном и коллоидном состоянии.

Биологический метод очистки основан на способности различных микроорганизмов использовать для своего развития содержащиеся в сточных водах белки, углеводы, спирты, органические кислоты. При этом в результате аэробного биохимического процесса органические загрязнения интенсивно окисляются, минерализуются, выпадают в осадок и образуется прозрачная незагнивающая жидкость, содержащая растворенный кислород и пригодная для сбора в водоем.

Скопление аэробных микроорганизмов, развивающихся в прцессе очистки сточных вод, называются активным илом или биологической пленкой. Эти скопления содержатся в речном или прудовом иле, и их часто используют в качестве исходного материала во время пуска очистных сооружений в эксплуатацию.

Активный ил в виде хлопьев бурого цвета хорошо наращивается в сточной воде аэротенков. Развитие ила резко нарушается при температуре среды менее 6-8 С°, при высокой концентрации загрязнений и наличии токсичных веществ; рН воды должен быть в пределах 6-8. Биологическая пленка образуется на поверхности загрузочного материала(гравий, щебень) биологических фильтров. Очищенные сточные воды перед сбросом в водоем обеззараживают для уничтожения патогенных микроорганизмов. Для дезинфекции используют жидкий хлор, раствор хлорной извести(гипохлорид кальция) или гипохлорид натрия, возможна дезинфекция сточных вод электроискровыми разрядами и озоном.

2. Расчет сооружений

2.1 Жироловка

Принимаем жироловки по типу вертикальных отстойников, соответственно расчёт производиться аналогично. Согласно рис. 56.5 продолжительность отстаивания 3000 с (при эффекте очистки по жирам 40 %,температуре 20 ⁰С ).

Определяем секундный расход на очистную станцию.

Общий коэффициент неравномерности =1,2. Тогда максимальный секундный расход:

Принимаем расчетную высоту зону осаждения Гидравлическую крупность определяем по формуле:

,где

;

,

=0,64 мм/сек

Принимаем 3 секции жироловки. Диаметр жироловки определяем по формуле:

,где

n- число секций жироловки,

к- коэффициент использования, принимаем к=0,35,

Определяем диаметр центральной трубы по формуле:

Определяем диаметр раструба:

Высоту щели между нижней кромкой центральной трубы и поверхностью отражательного щита определяем из условия обеспечения в ней скорости . Расход через щель:

Отсюда

В соответствии с указанием СНиП высоту слоя между низом отражательного щита и поверхностью осадка принимаем Общая высота цилиндрической части жироловки:

,где

- высота борта жироловки, принимаем 0,5 м

Принимаем угол наклона стенок конусной части к горизонту равным 60°. Тогда высота конусной части:

Общая высота жироловки:

2.2 Электрофлотационная установка

Принимаем горизонтальный электрофлотатор, состоящий из двух флотационных камер. Определяем число электродов, располагаемых в каждой камере:



где А? ширина флотационной камере, принимаем А=2,5 м,

а? величина зазора между крайними пластинами и стенками камеры, принимаем а=100 мм,

с? величина зазора между пластинами, принимаем с=15 мм,

д? толщина пластин, принимаем д=10 мм.

Необходимая площадь пластин электродов, мІ, определяются по формуле:

? активная поверхность электродов, мІ

, где

Е? удельное количество электричества, принимаем Е=150 Ач/мі,

Qґ? расчетный расход сточных вод на каждую камеру, мі/ч

i? плотность тока на электродах, принимаем i=150 А/мІ.

Находим необходимую площадь пластин:



Назначив высоту пластин , определим их длину:

Длина электродной камеры:

Объем электродной камеры, мі, находим по выражению:

:

,

м,

,

Следовательно:

Далее подсчитаем объем флотационной камеры:

,

Длина флотационной камеры:

Общий объем электрофлотационной установки определяем по формуле:

Далее определяем количество материала электродов m, переходящего в 1 мі раствора, г/мі, по формуле:

;

Э? электрохимический эквивалент, г/(Ач), для алюминиевых принимаем 0,336;

Срок службы электродной системы в сутках вычисляются по выражении.:

М? масса металла электродов, которая растворяется при электролизе, кг:

,

, принимаем 0,85.

3. Расчет сооружений биологической очистки

3.1 Определение величины рециркуляционного расхода

Согласно табл.1 на биофильтры поступают сточные воды с остаточным содержанием взвешенных веществ 72,5 мг/дм³. В процессе гидролиза сырых осадков наблюдается прирост количества растворенных форм азота в обработанной воде.

Согласно усредненной формуле органического вещества сырого осадка (С₁₀Н₁₉О₃N) на азот приходится 4,87% (~ 5%) беззольного вещества сырого осадка. Тогда прирост азота аммонийного за счет гидролиза взвешенных веществ с учетом зольности сырого осадка s=25% составит:

мг/дм³.

Тогда общая концентрация азота, поступающего на биологическую очистку, составит:

N_общ = N_исх+N_взв=34+86,25=120,25 мг/дм³.

Помимо прироста соединений азота вследствие гидролиза будет наблюдаться также увеличение концентрации растворенной органики (БПК) и фосфатов.

Прирост БПК за счет взвешенных веществ составит:

L_взв= С_взв·1,2 = 2300·1,2 = мг/дм³,

L_общ= L_исх + L_взв= 188,5+80,4=268,9=269 мг/дм³.

Прирост фосфора (Р₂О₅):

 мг/дм³.

В пересчете на фосфор фосфатов

Р_взв= С_взв·0,0065= 72·0,0065 = 0,47 мг/дм³;

Р_общ = Р_исх+Р_взв= 3,355+0,47 = 3,82 мг/дм³.

Прирост биомассы активного ила по сухому веществу согласно [1]:

Р = 0,8С_взв+ 0,3 L_общ = 0,8·72+0,3·246,04 = 131,41 мг/дм³.

Количество азота, необходимое для синтеза биомассы исходя из формулы клеточного вещества активного ила С₅Н₇О₂N, где на азот приходится 12,4% равно:

мг/дм³.

Оставшаяся в сточной воде часть азота составит:

N_общ= N_общ-N_пр = 39,37-11,37 = 28 мг/дм³.

Коэффициент рециркуляции исходя из условий обеспечения ПДК по азоту нитратному с подачей в зону нитрификации:

Степень рециркуляции активного ила в аэротенках согласно формуле (52) [1] равна:

Принимаем большее значение величины рециркуляции R_i = 1,71.

Объем сточных вод, поступающих на биологическую очистку с учетом рециркуляционного расхода, составит

Q = Q (1+R_i) = 370 (1+1,71) = 1002,7 м³/сут.

Концентрации загрязняющих веществ с учетом разбавления рециркуляционным расходом будут равны:

по БПК_п

мг/дм³;

по азоту аммонийному

мг/дм³.

3.2 Расчет биофильтров

Для определения гидравлической нагрузки на площадь биофильтров определим коэффициент .

Согласно табл.37 [1] для среднезимней температуры сточных вод 14єС и высоты слоя загрузки Н_bf = 1,5 м гидравлическая нагрузка составляет q_bf=2,5 м³/(м^2.сут).

Необходимая площадь биофильтров составит:

м².

При количестве биофильтров n=2 площадь каждого из них должна быть не менее м².

Площадь каждого из биофильтров установленных на станции составляет:

LЧB = 9Ч12= 108 м².

Следовательно, площадь существующих сооружений составляет только 50% от потребной.

При использовании существующих биофильтров в качестве денитрификаторов с фиксированной загрузкой время пребывания сточных вод в сооружениях (ч) должно быть не менее

где k_dn - экспериментальный коэффициент, равный 0,89 (табл.21 [2]);

k_dn - константа Михаэлиса-Ментен, мг/л;

ц_dn - коэффициент ингибирования процесса дентрификации продуктами метаболизма активного ила, л/г;

с_max^dn -максимальная удельная скорость восстановления азота нитратов мг/(г·ч). Согласно данным [3] с_max^dn =14,9 мг/(г·ч);

a_i^dn - концентрация денитрифицирующего ила, г/л.

Необходимый объем рабочей части сооружения:

м³.

Объем рабочей части существующих биофильтров составляет:

W=(9Ч12Ч2)^.2=432 м³.

Следовательно, объемов существующих биофильтров достаточно для использования их в качестве денитрификаторов с фиксированной загрузкой.

Кроме того, при прохождении сточных вод через биофильтры будет наблюдаться некоторое снижение величины БПК (как показывают данные на ~10%), в результате чего на аэротенк-нитрификатор будут поступать сточные воды с величиной БПК L'_en=100,25 (100-10)/100=90,225 мг/дм³.

3.3 Расчет аэротенка-нитрификатора

Значения констант при окислении органических веществ и обеспечении глубокой нитрификации примем в соответствии с рекомендациями [2]:

- максимальную скорость окисления с_max = 70 мг БПК_п/ г·ч;

- константу, характеризующую свойства органических загрязняющих веществ k_l = 65 мг/дм³;

- константу, характеризующую влияние кислорода k_o = 0,625 мг/дм³;

- коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила

ц=0,14 дм³/г.

Удельная скорость окисления органических веществ (мг БПК/г^.час) согласно [1]

где С_о - концентрация растворенного кислорода, мг/л;

L_ex - БПК очищенных сточных вод, мг/дм³;

а_i - доза ила в аэротенке, г/дм³.

Время пребывания в зоне нитрификации:

ч.

Тогда объем аэротенка-нитрификатора составит:

м³.

Принимаем одну секцию двукоридорного аэротенка с шириной коридора В=3 м, рабочей глубиной Н_р=1,2 м, длиной L=24 м.

3.4 Расчет системы аэрации

Предлагаем оборудовать аэротенки-нитрификаторы системой аэрации типа «затопленная струя».

Удельный расход диспергируемого воздуха м³ на м³ обрабатываемой воды определяется по формуле

,

где z - удельный расход кислорода, мг/мг;

m - коэффициент, учитывающий повышение степени использования кислорода воздуха;

k - коэффициент, зависящий от глубины погружения затопленной струи, k=2,72 (табл.43 [1]);

n - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод. Для среднелетней температуры сточных вод равной 20єС равен 1;

С - концентрация кислорода в аэротенке, принимаем С=2мг/дм³;

С_р - растворимость кислорода воздуха в воде, мг/дм³.

С_р= С_Т (1+h_a/20,6) = 9,0(1+1,2/20,6) = 9,52 мг/дм³.

м³/м³.

Общий расход воздуха на аэротенк-нитрификатор составит:

Q_air=Q_{ср. ч} (1+R)D = 15,42 (1+1,71) 32,25=1345,9 м³/ч.

При установке в аэротенке 16 аэраторов требуемый расход циркулирующей через каждый аэратор воды с которой в него поступает диспергированный воздух (из расчета 2 объема воздуха на один объем воды) будет равен м³/час. Для подачи рабочей жидкости используются низконапорные насосы давлением 50-70 кПа.

4. Сооружения доочистки биологически очищенных сточных вод

сточный вода очистка сооружение мясокомбинат

Для доочистки биологически очищенных сточных вод предлагается использовать фильтры с ершовой загрузкой, которые выполняют двойную функцию: задерживают ил, выносимый из вторичных отстойников и за счет иммобилизации его на поверхности ершей выполняют роль дополнительного биоокислителя. Регенерация загрузки производится посредством водовоздушной промывки не чаще одного раза в 2-4 суток.

Площадь такого биореактора определяется по формуле

, м²,

где Q - суточный расход сточных вод, м³/сут;

k - коэффициент неравномерности;

Т - продолжительность работы станции в течение суток, ч;

n - количество промывок каждого фильтра в течение суток;

v_Ф - скорость фильтрования, м/ч;

W - интенсивность подачи воды на промывку, м³/м³·ч;

t₁ - продолжительность водовоздушной промывки, ч;

t₂ - продолжительность простоя фильтра из-за промывки, ч.

м².

Зададим количество фильтров N = 2. Тогда площадь каждого фильтра составит:

м².

Принимаем два фильтра со стороной 2,4 м с высотой ершовой загрузки Н=1,5 м. Время пребывания в фильтровальном отделении будет равно:

ч.

Полученное время пребывания обрабатываемой воды в сооружении близко к рекомендуемому (0,5 часа).

Перед подачей биологически очищенной воды на сооружения доочистки рекомендуется произвести насыщение ее кислородом, что может быть осуществлено при помощи перепадов на быстротоках устроенных в лотках, подающих воду от вторичных отстойников к фильтрам с ершовой загрузкой.

Размещено на Allbest.ru