Способы и методы очистки сточных вод на предприятии МУП "Водоканал" г. Казань

Размещено на http://allbest.ru

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КГЭУ»)

Кафедра ИЭР

Курсовая работа на тему:

Способы и методы очистки сточных вод на предприятии МУП "Водоканал" г. Казань

Выполнил: Валиев А.И

Проверил:

Казань-2014

Содержание

Введение

1. Характеристика предприятия МУП «Водоканал» г.Казань

1.1 Цель и основные направления экологической политики МУП «Водоканал» г.Казань

2. Основные пути и методы очистки сточных вод

2.1 Биологические методы очистки сточных вод

2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод

2.3 Механическая очистка сточных вод. Отстаивание

2.3.1 Принцип работы радиального отстойника

3.Биологические очистные сооружения на предприятии МУП«Водоканал» г.Казань

3.1 Анализ эффективности проектных решений

3.2 Характеристика работы очистных сооружений после реконструкции

3.3 Описание технологического процесса

3.4 Прием сточных вод

3.5 Механическая очистка сточной воды

3.5.1 Удаление мусора

3.5.2 Удаление песка

3.6 Оборудования основной очистки

3.6.1 Первичный отстойник

3.6.2 Биофильры

3.7 Доочистка сточной воды

3.7.1 Процеживание

3.7.2 Доочистка в биореакторах

3.8 Обеззараживание доочищенного стока

3.8.1 Электролизная установка

3.9 Обработка осадков

3.9.1 Аэробные стабилизаторы

3.9.2 Иловые площадки

4. Расчеты основного оборудования биологической очистки

4.1 Первичный горизонтальный отстойник

4.3 Вторичный горизонтальный отстойник

Заключение

Список литературы

Введение

Важность экологических проблем и природоохранной деятельности в современном мире постоянно нарастает. Загрязнение природной среды увеличивается вследствие широкого внедрения энергоемких и химических технологий, производства новых химических продуктов, роста объемов международной торговли химическими веществами и технологиями, недостаточного экологического контроля во всех областях человеческой деятельности. Экологические проблемы современности по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения неодинаковых средств решения и различных по характеру научных разработок. Серьёзную экологическую проблему представляют выбросы, сбросы загрязняющих веществ, отходы производства и потребления в окружающую природную среду.

Вода - сырье особого рода, без которого невозможно реализация никаких технологий. Вода используется на всех этапах, и она же является одним из конечных продуктов, необходимых каждому человеку. Промышленные предприятия сбрасывают в водоемы огромные количества сточных вод, содержащих разнообразные токсичные вещества.

Сточные воды разного происхождения различаются по объему образования и химическому составу. Это вызывает необходимость реализации разных способов очистки сточных вод отдельных видов. Очистные сооружения представляют собой сложный технологический комплекс, на котором реализуются разные способы очистки сточных вод от примесей. В этом комплексе важное место занимают сооружения биологической очистки сточных вод хозяйственных подразделений. Их роль многократно усиливается, когда на эти очистные сооружения принимаются хозяйственно-бытовые стоки близлежащих населенных пунктов.

Объект исследования - предприятие МУП «Водоканал» г. Казань. В связи с разрастанием города Казань существенно увеличилось поступление на очистные сооружения хозфекальных стоков от города, повысилось содержание нитратов и фосфатов в сточной воде. Это вызывает необходимость увеличения производительности очистных сооружении и обеспечения более глубокой очистки стоков, прежде всего от соединений азота.

В соответствие с целью основными задачами данной работы являлось:

- Изучение литературы по очистке сточных вод;

- проанализировать технологию очистки сточных вод на предприятии МУП «Водоканал» г. Казань;

-Расчет технологических параметров существующих оборудований по очистке сточных вод предприятия;

- предложить и обосновать решения по модернизации технологии, которые бы позволили повысить производительность и эффективность очистки сточных вод;

-Технико-экономическое обоснование реализации разработанной технологической схемы;

В данном курсовом проекте была проведена работа по усовершенствованию технологической схемы очистки сточных вод путем внедрения оборудования - механического фильтра.

Исходя из преимущественного состава и расхода сточных вод, с учетом необходимой степени очистки выполнен расчет технологических параметров нового оборудования, рассчитаны основные технологические характеристики и размеры.

Результатом усовершенствования технологической схемы очистки сточных вод явилось наиболее эффективная очистка по следующим показателям: нитраты, фосфаты, сульфаты, аммоний - ион, СПАВ, БПК₅, БПК_полн, ХПК, результаты которых соответствуют стандартам и ГОСТам.

1. Характеристика предприятия МУП «Водоканал» г. Казань

Коммунальное водопроводно-канализационное хозяйство города Казани - отрасль народного хозяйства. Наряду с теплоэнергетикой является важнейшей составной частью социальной инфраструктуры. Результаты работы МУП «Водоканал» во многом определяют здоровье и продолжительность жизни человека, санитарно-эпидемиологическую обстановку на территории города, нормальное функционирование промышленных предприятий, всей социальной сферы.

Муниципальное унитарное предприятие «Водоканал» г. Казани создано в соответствии с Постановлением Главы администрации г. Казани № 1366 от 30.12.1993 года. Реорганизовано в форме присоединения к нему Муниципального унитарного предприятия «Управление по эксплуатации гидротехнических сооружений» в соответствии с постановлением руководителя Исполнительного комитета г. Казани от 11.11.2009г. № 9619.

Основные виды деятельности предприятия:

· Снабжение питьевой водой жителей Казани, предприятий бюджетной и социальной сфер, а так же предприятий различной форм собственности

· Контроль качества питьевой воды, подаваемой потребителям

· Очистка и обработка стоков

· Отведение сточных до очистных сооружений

· Контроль качества сбрасываемых сточных вод предприятиями и организациями города в городскую систему водоотведения

· Эксплуатация сетей и сооружений

· Проведение капитального ремонта

· Реконструкция и строительство инженерных сетей, сооружений систем водоснабжения и водоотведения

· Текущее содержание объектов гидротехнических сооружений, проведение противопаводковых мероприятий, откачка поверхностных и дренажных вод.

В хозяйстве организации имеется:

· Поверхностный водозабор на реке Волга

· Станция очистки воды

· 10 грунтовых подземных водозаборов (общее количество скважин 68)

· 13 артезианские скважины в поселках

· Очистные сооружения канализационных стоков

· 2665 километров сетей водопровода и канализации

· 154 водопроводных и канализационных насосных станций.

На предприятии трудится 2450 человек разных профессий. В целях защиты социально-трудовых прав и профессиональных интересов каждого работника в 2010 году принят коллективный договор, сроком действия 3 года. Документ регламентирует трудовые отношения между работодателем и работником.

1.1 Цель и основные направления экологической политики МУП «Водоканал» г. Казань

В процессе производственной деятельности предприятия МУП «Водоканал» г. Казань оказывают на окружающую среду такие виды воздействия, как выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ, сбросы загрязняющих веществ в водные объекты, размещение отходов производства, а также негативное воздействие шума, тепла, вибрации, электромагнитных полей.

Экологическая политика предприятия МУП «Водоканал» г. Казань определяет принципы, цели, задачи и основные направления своей деятельности в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности на долгосрочный период.

Эффективность экологической политики оценивается количественными и удельными показателями по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов.

Целью экологической политики МУП «Водоканал» г. Казань повышение уровня экологической безопасности, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов за счет обеспечения надежного и экологически безопасного производства, транспорта и распределения энергии, комплексного подхода к использованию природных энергетических ресурсов.

Основные направления решения следующие:

- технологическое перевооружение и постепенный вывод из эксплуатации устаревшего оборудования, внедрение наилучших существующих технологий при производстве, транспортировке и распределении тепловой и электрической энергии;

- совершенствование технологических процессов производства, передачи и распределения электроэнергии, реализация мероприятий по энергосбережению;

- реализация мероприятий по повышению эффективности использования топлива;

- сокращение образования отходов производства и обеспечение безопасного обращения с ними, реализация мероприятий по переработке отходов;

- реализация программ по развитию и использованию возобновляемых источников энергии;

- экономически и экологически обоснованная децентрализация производства энергии, оптимизация системы энергоснабжения мелких потребителей.

Основным направлением решения является совершенствование системы управления МУП «Водоканал» г. Казань в области охраны окружающей среды, внедрение системы экологического менеджмента с учетом требований международного стандарта ISO 14001 и системы экологического аудита. Система экологического менеджмента должна стать составной частью системы корпоративного управления, действующей в МУП «Водоканал» г. Казань

В 2009 году продолжались работы по оформлению требуемой законодательством природоохранной документации: разработаны и согласованы проекты нормативов предельно-допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух; оформлены проекты нормативов образования отходов и лимитов на их размещение; проекты санитарно-защитных зон; в целях выполнения лицензионных требований разработаны проекты зон санитарной охраны водозаборных скважин, проведены работы по оценке и подсчету их эксплуатационных запасов.

На предприятиях МУП «Водоканал» г. Казань проводится регулярный экологический мониторинг на стационарных источниках выбросов, контроль загрязненности атмосферного воздуха в санитарно-защитной зоне, анализ качества воды.

отстойник экологический биореактор

2. Основные пути и методы очистки сточных вод

2.1 Биологические методы очистки сточных вод

Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от загрязнения.

Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два основных типа:

- сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;

- сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной водой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит за счет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типа микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.

В искусственных условиях биологическую очистку применяют в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более интенсивно, так как создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.

При повышенных требованиях к очистке биологически очищенную воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главным образом двух- и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).

Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или путем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.

2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод

Физико-химическая очистка заключается в том, что в очищаемую вводу вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений.

При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обеспечивается окрашенная вода. Физико-химическая очистка дает возможность резко интенсифицировать механическую очистку сточных вод. В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химическая очистка может быть окончательной или второй ступенью очистки перед биологической.

2.3 Механическая очистка сточных вод. Отстаивание

Промышленные сточные воды часто содержат загрязнения, которые образуют гетерогенные системы с различной степенью дисперсности загрязняющих веществ - взвеси, частицы дисперсной фазы которых образованы нерастворимыми в воде твердыми веществами. Для удаления таких частиц из воды используют процессы процеживания, отстаивания, фильтрования, которые составляют сущность методов механической очистки промышленных сточных вод. Механическую очистку как самостоятельный метод применяют в тех случаях, когда получаемую очищенную воду можно использовать в производстве или спускать в природные водоемы. Во всех других случаях механическая очистка служит предварительной стадией перед другими видами очистки сточных вод.

Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. Для такой очистки используют решетки, сита, песколовки, отстойники, жироловки, различные фильтры.

Механический метод очистки основан на отстаивании сточных вод. Отстаивание является наиболее простым методом выделения грубодисперсных примесей. Этим методом выделяются как всплывающие, так и осаждающиеся примеси.

Отстойники представляют собой сооружения, в которых из большого объема сточной воды осаждаются или всплывают грубодисперсные примеси. В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они делятся на первичные и вторичные.

Первичными называют отстойники перед сооружениями для биохимической очистки сточных вод, вторичными - отстойники, используемые для осветления сточных вод, прошедших биохимическую очистку. По режиму работы различают отстойники периодического действия и отстойники непрерывного действия. По направлению движения основного потока воды различают отстойники горизонтальные, вертикальные, радиальные. В промышленности применяют различные конструкции отстойников.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения.



Рис. 1 Схема горизонтального отстойника

Вода движется от одной стороны отстойника к другой стороне. Глубина отстойника 1,5 - 4м, длина в 8-12 раз больше глубины, ширина коридора 3-6 м. Поперечный лоток предназначен для обеспечения равномерного распределения сточной воды в отстойнике. Эффективность отстаивания достигает 60%. Получаемый в отстойнике осадок необходимо удалять и обезвреживать. При залеживании осадка в отстойниках в течение длительного периода он загнивает с выделением газов и всплывает (рис 1).

Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам - 50-60%, а также возможность их компактного расположения и блокирования с аэротенками.

Недостатком является неудовлетворительная надежность работы используемых в них механизмов для сгребания осадка, особенно в зимний период.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем. Сточная вода подводится по трубе вниз отстойника и движется затем снизу вверх. Осаждение проходит в восходящем потоке жидкости, скорость которого составляет 0,5-0,6 м/с. Высота зоны осаждения 4-5 м.

На рис. 2 представлена схема вертикального отстойника, в который очищаемая сточная вод поступает по трубопроводу 5 в кольцевую зону, образованную цилиндрической перегородкой 2 и корпусом 6 отстойника. В процессе вертикального движения сточная вода встречает на своем пути отражательное кольцо 7, направляющее поток воды во внутреннюю полость перегородки 2, а твердые частицы оседают в шламосборник 8. Очищенная сточная вода поступает в кольцевой водосборник 3 и через трубопровод 1 выводится из отстойника. Осадок, скапливающийся в шламосборнике 8, периодически удаляется из него через трубопровод 4.

Рис. 2 Схема вертикального отстойника

1 - очищенная вода; 2 - цилиндрическая перегородка; 3 - кольцевой водосборник; 4 - трубопровод для удаления осадка; 5 - загрязненная вода; 6 - корпус отстойника; 7- отражательное кольцо; 8 - шламосборник.

2.3.1 Принцип работы радиального отстойника

Радиальные отстойники применяют при расходах сточных вод более 20 тыс. м³/сут. Эти отстойники по сравнению с горизонтальными имеют некоторые преимущества: простота и надежность эксплуатации, экономичность, возможность строительства сооружений большой производительности. Недостаток -- наличие подвижной фермы со скребками.

Известны радиальные отстойники трех конструктивных модификаций -- с центральным впуском, с периферийным впуском и с вращающимися сборно-распределительными устройствами. Наибольшее распространение получили отстойники с центральным впуском жидкости.

Первичные радиальные отстойники оборудованы илоскребами, сдвигающими выпавший осадок к приямку, расположенному в центре. Из приямка осадок удаляется насосом или под действием гидравлического давления.

Вторичные радиальные отстойники оборудованы вращающимися илососами, которые удаляют активный ил непосредственно из слоя осадка без сгребания его в приямок. Частота вращения илоскребов и илососов 0,8…3 ч^-1.

Диаметр отстойников принимают равным не менее 18 м; отношение диаметра к глубине проточной части 6…30; глубина проточной части от 15 до 5 м; высота нейтрального слоя 0,3 м. Удельная нагрузка на водослив не более 10 л/ (м.с).

В отстойниках с периферийным впуском воды достигается в 1,2…1,3 раза большая эффективность очистки и в 1,3…1,6 раза большая производительность, чем в обычных радиальных отстойниках, при той же продолжительности отстаивания.

Вода входит в рабочую зону отстойника через кольцевое пространство, образуемое нижней кромкой перегородки и днищем. При движении воды от периферии к центру из нее выпадают оседающие вещества. Осветленная вода отводится через выпускные устройства. Расчетная продолжительность пребывания воды в отстойнике принимается равной не менее 1 ч.

Отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами используют для очистки бытовых и производственных вод, содержащих до 500 мг/л взвешенных частиц. Отстаивание воды в отстойнике происходит практически в статических условиях, хотя пропускная способность их приблизительно на 40% выше, чем обычных радиальных отстойников.

Отстойник имеет вращающийся желоб шириной 0,5…1,5 м, разделенный перегородкой на две части. Сточная вода поступает в одну часть желоба из центрально расположенной водоподающей трубы и через вертикальные щели сливается в отстойник. Очищенная вода поступает в другую часть желоба через сливной борт и отводится из отстойника.

Осадок сгребается скребками, укрепленными на ферме вращающегося устройства. Глубину отстаивания принимают равной 0,8…1,2 м, высота нейтрального слоя воды 0,7 м, высота слоя осадка до 0,3 м. Отстойники могут быть диаметром 18, 24 и 30 м. Эффективность осветления принимается равной 65%.

Эффективность работы отстойников может быть еще более увеличена при оборудовании их камерами флокуляции, выполняющими также функции преаэраторов. Камеры флокуляции рассчитываются на продолжительность пребывания воды, равную 10 мин. Они оборудуются пневматическими аэраторами при интенсивности подачи воздуха 2…3 м³/(м² ч). В них предусматривается подача 50...100% избыточного активного ила после вторичных отстойников. Сточная вода и избыточный активный ил поступают

в камеру флокуляции, расположенную в центральной части отстойника. Смесь из камеры флокуляции поступает в водораспределительное устройство. Применение камер флокуляции позволит увеличить эффективность очистки воды в первичных отстойниках по ВПК на 20…30%, что соответственно сократит объем аэротенков и эксплуатационные затраты на биологическую очистку.

Очищаемая сточная вода по входному патрубку 1, расширяющемуся на выходе поступает в отстойник и движется в радиальном направлении.



Рис. 3 Схема радиального отстойника

1 - входной патрубок; 2 - отводящие трубопроводы для очищенной воды; 3 - шламосборник; 4 - канал; 5 - вращающийся скребок.

3. Биологические очистные сооружения на предприятии МУП «Водоканал» г. Казань

3.1 Анализ эффективности проектных решений

Биологические очистные сооружения предназначены для глубокой очистки хозяйственно?бытовых сточных вод от промышленных предприятий и жилой застройки г. Казани.

В связи с увеличением численности г. Казани существенно повысилось поступление сточных вод на очистные сооружения. Имеющиеся оборудования БОС, в данном случае, биофильтры, рассчитанные на малую производительность, не справлялись с очисткой поступающих сточных вод по определенным показателям (нитриты, фосфаты, нитраты, ХПК), которые должны учитываться при сбросе в водохранилище, т.к. вода после обработки сбрасывается в водохранилище, которое занимается рыбохозяйственной деятельностью, и поэтому должна соответствовать нормативным значениям.

Возникла необходимость реконструкции биологических очистных сооружений с последующей заменой биофильтра на аэротенк, рассчитанный на большую производительность очистки сточных вод и эффективно удаляющий органические загрязнения, и дополнительно применить глубокую очистку сточных вод на биореакторах для удаления аммонийного азота и нитрифицирующих бактерий.

3.2 Характеристика работы очистных сооружений после реконструкции

В таблице 1 приведен состав сточной воды по стадиям очистки. Данные получены на основании результатов анализов среднесуточных проб за 2008 г., регулярно выполняемых химической лабораторией БОС. С вероятностью 95 % величины показателей загрязнений в поступающей, отстоянной, очищенной и доочищенной сточной воде будут находиться внутри диапазона указанных максимальных и минимальных значений, что говорит об эффективности работы очистных сооружений.

Исходя из данных таблицы 1, можно просмотреть какая степень очистки идет по разным веществам, какие вещества наиболее эффективно удаляются из сточных вод до 90 %.

Таблица 1

Состав сточной воды по стадиям очистки

Показатели, мг/л	Поступающий сток	Отстоянный сток	Очищенный сток	Доочищенный сток
	макс.	мин.	сред.	макс.	мин.	сред.	макс.	мин.	сред.	макс.	мин.	сред.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Взвешенные в-ва	221	106	148	107	33	55	19,0	4,7	8,1	6,9	2,6	4,7
БПК5	189	68	114	130	48	79	9,2	4,1	6,75	2,5	1,4	2,1
БПКПОЛН	234	98	153	-	-	-	-	-	-	5,3	2,6	3,8
ХПК	304	121	198	204	69	128	63,5	14,2	36	29,6	13,9	21,0
Сухой остаток	914	516	739	-	-	-	-	-	-	646	356	479
Аммоний-ион	21	8,1	14,4	-	-	-	5,0	0,4	2,31	2,9	0,33	1,68
Нитрит-ион	-	-	-	-	-	-	1,4	0,02	0,39	1,25	0,04	0,41
Нитрат-ион	-	-	-	-	-	-	54	13	35	47	12,5	28
Фосфаты	13,5	4,2	7,9	-	-	-	9,2	4,15	6,65	8,2	2,1	5,47
Сульфаты	72,6	39,8	59,6	-	-	-	67	36	55,6	78	38	54,3
Хлориды	43,0	22,7	34,3	-	-	-	40,2	28,6	33,4	40	25	35,9
Железо	1,7	0,2	0,55	-	-	-	2,6	0,03	0,21	0,6	0,015	0,13
СПАВ	2,6	0,7	1,28	-	-	-	-	-	-	0,5	0,07	0,36
Нефтепродукты	0,09	0,03	0,07	-	-	-	-	-	-	0,06	0,02	0,04

На сооружениях с помощью расходомера, установленного в насосной станции очищенных стоков, непрерывно ведется запись количества сточной воды, сбрасываемой в водоем. Рассчитанные на основании этих данных среднесуточные расходы по месяцам 2008г. приведены в таблице 2.

Таблица 2

Среднесуточные расходы сточных вод, сбрасываемых в водоем

Месяц	янв.	февр.	март	апр.	май	июнь	июль	авг.	сент.	окт.	нояб.	дек.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Расход, м3/сут	1542	1318	1428	2441	2515	1661	1439	1505	1609	1814	1922	1942

Как и следовало ожидать, в приведенных данных отчетливо просматриваются весенний (апрель ? май) максимум, связанный с паводком, и летний (июль) минимум. Среднегодовой суточный расход за 2008 г. составил 1776 м³/сут.

3.3 Описание технологического процесса

Биологические сооружения предусматривают механическую очистку стоков на решетках, в песколовках и первичных отстойниках; биологическую очистку в биофильтрах и вторичных отстойниках; доочистку стоков в биореакторах со специальной синтетической насадкой; обеззараживание доочищенного стока в контактных резервуарах с помощью гипохлорита натрия, получаемого в специальной установке путем электролиза поваренной соли.

Доочищенный сток поступает в буферные пруды и сбрасывается в р. Волга.

Схема биологической очистки сточных вод представлена на рис. 4.

Для обработки осадков, образующихся в процессе очистки сточной воды ? осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила, предусмотрены аэробные стабилизаторы и иловые площадки.

Кроме того, имеется большое количество вспомогательного оборудования и приборов (насосы, воздуходувки, оборудование для хлорирования, КИП), которые размещены в производственных зданиях.



Рис. 4 Схема очистки сточных вод на предприятии МУП «Водоканал» г. Казань

1 - приемная камера сточных вод; 2 - решетки; 3 - песколовки; 4 - первичные отстойники; 5 - биофильтры; 6 - вторичные отстойники; 7 - процеживание на барабанных сетках; 8 - приемный резервуар; 9 - биореакторы; 10 - контактные резервуары; 11 - приемный резервуар; I - механическая очистка; II - биологическая очистка; III - блок доочистки; IV - обеззараживание доочищенного стока

Расчетная производительность сооружений - 4200 м³/сут, фактическая среднегодовая (за 2008г.)- 1776 м³/сут.

3.4 Прием сточных вод

Сточная вода от трех хозфекальных насосных станций по напорному трубопроводу поступает в приемную камеру. Кроме того, от трубопровода отходит трубопровод, по которому раньше сточная вода подавалась на старые очистные сооружения.

Приемная камера представляет собой железобетонную емкость 1,0 x 1,5 м в плане объемом 1,8 м³ и предназначена для гашения напора.

Кроме поступающей сточной воды в камеру перекачиваются:

· дренажная вода с песковых и иловых площадок;

· промывная вода с блока доочистки;

· хозфекальные стоки с территории сооружений, по этому же трубопроводу производится опорожнение аэротенков.

Кроме того, камера оборудована трубопроводом аварийного сброса, по которому, в случае какой-либо серьезной аварии, сточную воду можно направить в обход сооружений в насосную станцию очищенных стоков.

3.5 Механическая очистка сточной воды

3.5.1 Удаление мусора

После камеры сточная вода проходит через механизированные решетки РМУ?1 и РМУ?2. Решетки имеют прозоры 16 мм и предназначены для удаления крупных механических предметов (тряпки, камни, палки, бытовые отходы и т. п.), попадание которых в очистные сооружения может вызвать засорение и закупорку трубопроводов и лотков, а также помешать нормальной работе движущихся частей механизмов (прежде всего, крыльчаток насосов) и вызвать их поломку. Решетки установлены в канале размером 600 x 800 мм, подводящие каналы имеют размеры 450 x 600 мм. Максимальный уровень воды в канале решеток не менее чем на 50 см ниже отметки пола здания.

Задержанные отбросы периодически удаляются граблиной, совершающей возвратно ? поступательное движение, и сбрасываются в контейнеры, установленные у каждой решетки. Заполненные контейнеры периодически, не реже 1 раза в двое суток, вывозятся мусоровозами на полигон твердых отходов. У здания решеток предусмотрена установка 5 контейнеров объемом по 550 л.

3.5.2 Удаление песка

После решеток сточная вода поступает в две песколовки, представляющие собой круглые резервуары диаметром 4 м с коническим днищем. Внутри песколовки расположен кольцевой лоток с нижним щелевым отверстием, через которое осадок сползает в нижнюю коническую часть, а вода по отводящему лотку направляется на последующую очистку в первичные отстойники.

Песколовки предназначены для выделения из сточных вод в основном минеральных веществ ? песка, шлама, и т.д. Однако наряду с этим в песколовках задерживаются вещества органического происхождения, которые по гидравлической крупности аналогичны песку (косточки ягод, уголь, тяжелые бытовые отходы и т.д.).

Хорошо работающие песколовки задерживают осадок с небольшим содержанием органических веществ. При этом в последующие сооружения не должны выноситься фракции песка с размером частиц больше 0,25 мм.

Удаление песка из песколовок осуществляется периодически при помощи гидроэлеваторов.

3.6 Оборудования основной очистки

Освобожденная от тяжелых взвесей сточная вода проходит водоизмерительный лоток и далее поступает в распределительный лоток блока емкостей, представляющего собой железобетонный моноблок, разделенный продольными стенками на четыре автономные секции. Каждая секция поперечными перегородками разделена на следующие емкости:

· первичный отстойник;

· аэробный стабилизатор;

· регенератор;

· биофильтр.

3.6.1 Первичный отстойник

Сточная вода из распределительного лотка блока емкостей через отключающие щитовые затворы (шиберы) поступает в два крайних горизонтальных первичных отстойника.

Первичные отстойники предназначены для удаления из сточных вод взвесей, которые способны под действием силы тяжести оседать или всплывать. Оседающими принято называть ту часть взвешенных веществ, которая в состоянии покоя оседает в течение 2 часов, в отличие от тонкодисперсных взвесей, которые не оседают в этих условиях и называются неоседающими.

Отстойник представляет собой прямоугольный резервуар с двумя пирамидальными бункерами; длина, ширина (в чистоте) и глубина отстойной (вертикальной) части составляют соответственно 5,8 x 11,8 x 2,0 = 137 м³; угол наклона стенок бункеров к горизонтали ? 50°.

В начале отстойника установлен струенаправляющий щит с тремя горизонтальными щелями высотой по 150 мм, обеспечивающий равномерное распределение стоков по всему объему отстойника. Осветленная вода проходит под полузатопленной отбойной перегородкой, служащей для задержания плавающих веществ и переливается через зубчатый водослив, установленный на сборном лотке и по трубопроводу самотеком поступает на биологическую очистку в аэротенк.

3.6.2 Биофильтры

Биологический фильтр -- сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов.

Процессы окисления, происходящие в биофильтре, аналогичны процессам, происходящим в других сооружениях биологической очистки, и в первую очередь на полях орошения и полях фильтрации. Однако в биофильтре эти процессы протекают значительно интенсивнее.

Проходя через загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней нерастворенные примеси, не осевшие в первичных отстойниках, а также коллоидные и растворенные органические вещества, сорбируемые биологической пленкой. Густо заселяющие биопленку микроорганизмы окисляют органические вещества и отсюда черпают энергию, необходимую для своей жизнедеятельности.

Часть органических веществ микроорганизмы используют как пластический материал для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества и в то же время увеличивается масса активной биологической пленки в теле биофильтра. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путем естественной и искусственной вентиляции фильтра.

3.7 Доочистка сточной воды

3.7.1 Процеживание

Первой операцией в технологической цепи процесса доочистки очищенной сточной воды является ее процеживание на барабанных сетках, представляющих собой медленно вращающиеся барабаны диаметром и длиной соответственно 1,5 и 1,9 м, обтянутые двумя слоями металлической сетки с размерами ячеек 2 мм (первый слой) и 0,5 мм (второй слой). Сетки предназначены для предохранения загрузки биореакторов от крупных взвесей, а также для частичного удаления тонких взвесей.

Очищенная в аэротенках сточная вода (очищенный сток) из камеры переключения по двум ниткам трубопровода, имеющих отсекающие задвижки, поступает внутрь барабанов, фильтруется наружу в емкости, в которых установлены барабанные сетки, и через переливные карманы по трубопроводу поступает в приемный резервуар.

3.7.2 Доочистка в биореакторах

Прошедший барабанные сетки и поступивший в приемный резервуар очищенный сток тремя насосами НВФ (один рабочий, два резервных) по трубопроводу подается во входную камеру для отделения воздуха и поддержания постоянного напора. Из камеры сток самотеком поступает на четыре биореактора. Биореакторы являются результатом реконструкции песчаных фильтров.

Применение биореакторов с различными насадками в последние годы находит все большее распространение в практике глубокой очистки сточных вод. Основой процесса доочистки в биореакторе является тонковолокнистая лавсановая или капроновая насадка (ерши), которая упорядочено вертикальными рядами крепится в специальных кассетах.

Благодаря чрезвычайно развитой поверхности насадки, на ней иммобилизуется большое количество активной биопленки, биоценоз которой в результате автоселекции состоит из микроорганизмов, адаптированных к биодеструкции трудноокисляемых остаточных загрязнений сточной воды, что обусловливают значительное дополнительное их удаление.

Кроме того, биопленка обогащена бактериями ? нитрификаторами, обеспечивающим эффективную доочистку сточной воды от аммонийного азота. Развитая поверхность насадки обуславливает ее фильтрующую способность, не уступающую по эффективности песчаным фильтрам, что дает возможность получить на выходе из биореактора концентрацию взвесей не выше 5 мг/л.

Таким образом, в отличие от песчаных фильтров, в биореакторах кроме процесса фильтрации имеет место процессы нитрификации и дополнительной биодеструкции остаточных растворенных органических загрязнений.

Кроме того, грязеемкость волокнистой насадки в 5 ? 10 раз больше грязеемкости песчаной загрузки, что позволяет соответственно во столько же раз увеличить межрегенерационный период.

Эффективная работа биореактора возможна только при интенсивном массообмене, т.е. при скорости движения воды относительно насадки не менее 40 м/час. Как правило, это достигается организацией в биореакторе интенсивной рециркуляции воды с помощью эрлифтов. Схема биореактора приведена на рисунке 7.

Рис.7 Схема биореактора

Как видно из схемы биореактора, представленной на рисунке 7, подача и отвод воды по сравнению с фильтром остались без изменения; однако, в отличие от фильтра, внутри резервуара вместо загрузки установлены (непосредственно на гребенку из водораспределительных труб Д) четыре сваренные из уголков кассеты А, имеющие форму параллелепипеда с размерами L х В х Н = 1900 x 1300 x 2200 мм и заполненные вертикальными рядами ершей с шагом 60 мм. Внутренние стенки кассет зашиты металлическим листом.

Между кассетами установлен выполненный в виде перфорированной трубы аэратор Б, к которому по трубопроводу АО4 (на рисунке не показан) подведен сжатый воздух.

Проходя через эрлифтный коридор Е, образованный стенками кассет, воздух создает в нем мощный восходящий поток водовоздушной смеси, который также увлекает и поступающую в биореактор по водораспределительным дырчатым трубам Д воду.

Достигнув поверхности воды, небольшая часть восходящего потока переливается в сливной карман Г, а основная часть потока рециркулируется вниз через кассеты с насадкой и подсасывается в коридор Е.

Периодически насадку необходимо регенерировать от избыточной биопленки. Последовательность и продолжительность операций регенерации идентична операциям промывки песчаного фильтра, однако, периодичность регенерации составляет не 2 суток, а одну неделю.

3.8 Обеззараживание доочищенного стока

Обеззараживание сбрасываемой в водоем сточной воды производится с целью уничтожения оставшихся в ней после очистки патогенных бактерий и устранения опасности заражения воды водоема.

Среди патогенных микроорганизмов, присутствующих в сточных водах, чаще других обнаруживаются сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, вибрионы, энтеровирусы ц др. Все они могут быть причиной кишечных инфекций.

Для обеззараживания наиболее широко используются сильные окислители ? чаще всего газообразный хлор (для больших расходов сточной воды) или соединения, содержащие активный хлор, в частности, хлорную известь или гипохлорит натрия (для средних и малых расходов), которые получают путем электролиза раствора поваренной соли.

Процесс обеззараживания происходит в две стадии: сначала бактерицидный агент диффундирует через клеточную оболочку в цитоплазму бактерии, а затем вступает в реакцию с клеточными структурами, прежде всего, с ферментными системами, инактивируя их.

Для осуществления этого процесса необходимо, как минимум, 30 ? минутное время контакта бактерицидного агента с обеззараживаемой водой в специальных контактных резервуарах, причем для гарантированного эффекта обеззараживания содержание активного хлора в воде на выходе из резервуара должно быть не менее 1,5 мг/л.

3.8.1 Электролизная установка

Получение гипохлорита натрия для обеззараживания доочищенного стока производится в электролизной установке, состоящей из здания размерами в плане 6,0 х 10,5 м и примыкающего к зданию бакового хозяйства. В состав бакового хозяйства входят следующие емкости:

1) Растворные баки, предназначенные для приема технической поваренной соли и приготовления ее 20 ? 30 %?го (200 ? 300 г/л) концентрированного раствора с последующей подачей в электролизеры. Каждый бак состоит из двух ячеек ? растворения соли и растворенной соли с размерами в плане соответственно 2,2 х 1,1м и 2,2 х 0,6м. Объем бака в целом составляет 6,4 м³.

2) Баки хлорной воды предназначены для хранения и дозирования из них рабочего раствора гипохлорита натрия (хлорной воды) насосом ? дозатором в контактные резервуары. Размеры этих баков в плане 1,1 х 0,9м, объем ? 2,1 м³.

Обеззараженный доочищенный сток по двум трубопроводам поступает в приемный резервуар насосной станции очищенных стоков, откуда насосами НОС?1 и НОС?2 (один рабочий, один резервный) перекачивается или в биопруды и далее сбрасывается в р. Волга.

3.9 Обработка осадков

В процессе очистки сточной воды образуются два вида осадка ? из первичных отстойников (первичный осадок) и избыточный активный ил.

Существующая технология их обработки предусматривает обезвоживание на иловых площадках с предварительной аэробной стабилизацией.

3.9.1 Аэробные стабилизаторы

Аэробные стабилизаторы представляют собой четыре (в работе - обычно две) аэрируемые емкости с длиной, шириной и глубиной каждой соответственно 5,8; 2,8 и 4,7 м. Аэрирование осуществляется через гребенку из дырчатых труб, уложенных на дне стабилизатора.

Поскольку в стабилизатор поступает неуплотненный активный ил, то с целью снижения объема стабилизируемого осадка (чтобы обеспечить необходимое время стабилизации и снизить нагрузку на иловые площадки) уплотнение предусмотрено в самом стабилизаторе и может осуществляться двумя способами:

· в отстойной зоне стабилизатора, сообщающейся с аэрационной зоной через нижнюю щель и имеющей переливной лоток, отделенная от осадка иловая вода переливается через лоток и самотеком сливается в аэротенк;

· для более глубокого уплотнения осадка ? с помощью специального устройства для удаления иловой воды, представляющего собой гибкий шланг с лебедкой. После прекращения аэрации и отстаивания осадка в течение 2 ? 3 часов, вода отводится по гибкому шлангу в стабилизатор и отстоянная иловая вода по трубопроводу через канализационный колодец сбрасывается в сеть внутриплощадочной канализации, по которой поступает в резервуар.

3.9.2 Иловые площадки

На четырех иловых площадках, каждая размером 55,2 x 25,6 м, происходит обезвоживание стабилизированного осадка как за счет испарения жидкости со свободной поверхности, так и фильтрации жидкой фазы через слой осадка и удаления ее при помощи дренажа.

Площадки имеют асфальтобетонное основание с дренажными каналами на дне которых проложены дырчатые трубы для сбора фильтрата. Каналы засыпаны фильтрующей загрузкой, состоящей из нижнего слоя щебня толщиной 1,15 м и верхнего слоя песка толщиной 0,2 м. Дренажные воды с иловых площадок отводятся по каналам в сборный трубопровод, по которому они поступают в дренажную насосную станцию, откуда откачиваются в приемную камеру.

Осадок из стабилизатора подают на одну площадку; слой одного налива не должен быть больше 10 см, в противном случае скорость дренирования воды из свеженалитого слоя сильно замедляется. По достижении слоя осадка 40 ? 60 см откачку переносят на другую площадку, а первую площадку оставляют для сушки. Контроль за процессом сушки проводят путем определения влажности проб осадка.

По достижении влажности 70 ? 80 % производят его механизированную уборку. Одновременно с этим снимают закольматированный верхний слой (4 ? 6 см) песчаного дренажа и заменить его новым. Осадок является весьма ценным удобрением, однако его использованию препятствует наличие в нем патогенных организмов, прежде всего яиц гельминтов, которые в течение длительного времени сохраняют жизнеспособность. Для их инактивации необходимо или компостирование осадка с саморазогревом до 50 ? 60 °С (достаточно сложный и дорогостоящий процесс), или выдержка осадка на открытом воздухе не менее 1,5 лет, что в данном случае более реально. Выдержку можно производить на специальном полигоне или непосредственно на площадках, если их площадь это позволяет. Реальность последнего варианта проверена экспериментально и более предпочтительна.

4. Расчеты основного оборудования биологической очистки

4.1 Первичный горизонтальный отстойник

Исходные данные:

расход сточных вод (q) = 125 м³/ч = 3000 м³/сут

концентрация взвешенных веществ, поступающих в сточную воду (C_ln) = 160 мг/л

концентрация взвешенных веществ после отстаивания (С_t) = 80 мг/л

- ширина (В) = 5,8 м

- глубина (Н) = 1,7 м

- количество = 2 шт.

Задача: расчет оборудования сводится к определению длины первичного отстойника.

1. Требуемая эффективность снижения концентрации взвешенных веществ при первичном осветлении воды в отстойнике Э_тр рассчитывается по формуле [3]:

, % (1)

%

2. Для достижения требуемого эффекта осветления при ближайшей соответствующей начальной концентрации взвешенных веществ определяется необходимая продолжительность отстаивания воды в покое t_set: при Э_тр = 50 % и С_ln = 160 мг/л, t_set = 2160 с.

3. Условная гидравлическая крупность u₀ взвешенных веществ, которую необходимо обеспечить при отстаивании в покое при высоте осветления, равной глубине проточной части отстойника, рассчитывается по формуле [3]:

, мм/с, (2)

где Н_set - глубина проточной части отстойника, м;

h_set - глубина при отстаивании в покое, принимаемый равной 0,5 [3];

n - показатель степени, зависящий от способности взвешенных веществ к агломерации, принимаемый по рис. 10.26 [3]

При С_ln = 160 мг/л , n = 0,38.

мм/с

4. Необходимая продолжительность осветления воды в отстойнике рассчитывается по формуле [3]:

,с, (3)

где К_set - коэффициент использования объема отстойника, равный 0,5 [8];

с = 1,6 ч

5. Скорость потока V в горизонтальном отстойнике рассчитывается по формуле [3]:

, мм/с, (4)

где q - расход сточных вод;

В - ширина отстойника;

мм/с

6. Пропускная способность Q [8]:

, м³/ч (5)

м³/ч

7. Длина отстойника рассчитывается по формуле [8]:

, м, (6)

где W = 0 при V ? 5 мм/с;

м

Рассчитанная длина является общей длиной для двух отстойников, тогда длина одного отстойника принимается равной 11,8 м ? 12 м.

4.3 Вторичный горизонтальный отстойник

Исходные данные:

расход сточных вод (q) = 125 м³/ч = 3000 м³/сут

концентрация взвешенных веществ, поступивших со сточной водой (C_ln) = 80 мг/л

концентрация взвешенных веществ после отстаивания (C_t) = 10 мг/л

глубина (H_set) = 2,3 м

средняя доза ила (a_i) = 2 мг/л

концентрация ила в осветленной воде (a_t) = 10 мг/л

иловый индекс (I_i) = 100 мг/г

Задача: расчет оборудования сводится к определению площади вторичных отстойников.

1. Гидравлическая нагрузка воды на поверхность отстойника q_ssa [3]:

, м³/(м²·ч), (14)

где v₀ - гидравлическая крупность биопленки, при полной биологической очистке v₀ = 1,4 мм/с;

К_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника:

, (15)

где K_ss - коэффициент использования зоны отстойника, для горизонтальных отстойников принимается равным 0,45;

Тогда:

м³/(м²·ч)

2. Площадь одной секции отстойника F_set:

, м²,

где n - количество вторичных отстойников;

м²

м²

Площадь вторичных отстойников принимается равной ? 21 м².

Заключение

В данном курсовом проекте необходимо было проанализировать технологию биологической очистки сточных вод предприятие МУП «Водоканал» г. Казань, выявить имеющиеся проблемы и рассмотреть варианты решений этих проблем.

Одной из ключевых проблем предприятие МУП «Водоканал» г. Казань стала неэффективная технология очистки биологических очистных сооружений, в связи с увеличением объемов поступающих сточных вод. Вследствие чего, возникла плохая работа оборудований, биофильтров, которые изначально были рассчитаны на малую производительность сточных вод.

Было предложено реконструирование биологических очистных сооружений с заменой биофильтров на аэротенки, рассчитанные на большую производительность, и дополнительно ввести глубокую очистку сточных вод на биореакторах.

В результате реконструкции БОС повысилась эффективность очистки сточных по определенным показателям. На основе данных, полученных при анализе состава сточных вод по отдельным стадиям очистки были приведены расчеты основных оборудований БОС: первичного отстойника, аэротенка и вторичного отстойника. Полученные результаты соответствуют стандартам и регламентам, что подразумевает эффективную работу и необходимую степень очистки сточных вод.

Список использованной литературы

1. Безотходная технология. М., Знание, 1983.

2. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения промышленных отходов, 1985.

3. Комплексное использование сырья и отходов. Равич Б.М., Окладников В.П., Лыгач В.Н., 1988.

4. Техника защиты окружающей среды/ Родионов А. И. Химия, 1989.

5. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов, 1990.

6. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., Химия, 1990.

7. Малоотходные и безотходные технологии. Материалы конференции, 1990.

8. Багрянцев Г.И., Черников В.Е. Термическое обезвреживание и переработка промышленных и бытовых отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995.

9. Лукашов В.П., Янковский А.И. Переработка и обезвреживание промышленных и бытовых отходов с применением низкотемпературной плазмы. //Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995.

10. Максимов И.Е. Состояние и перспективы использования экозащитных систем в решении проблем отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995.

Размещено на Allbest.ru