Анализ эффективности очистки сточных вод

В промышленных регионах наблюдается неудовлетворительное экологическое состояние водных объектов, в связи, с чем с каждым годом все большее значение приобретает решение проблемы эффективности очистки сточных вод. Эта проблема актуальна и для г. Москвы. Все это определяет необходимость поиска современных способов решения данной проблемы с учетом природных условий. Нами был проведен химический анализ сточной воды сбрасываемой с территории одного из промышленных предприятий, расположенного в Солнечногорском районе г. Москва по улице Производственной. Исходной информацией послужили протоколы химического анализа сточных вод, отобранных после очистных сооружений, выше и ниже сброса воды по реке Сетунь.

Сетунь -река на западе Москвы, берёт начало из пруда в деревне Саларьево Московской области, протекает через Солнцево (около 6 км), пересекает МКАД в районе Сколковского шоссе, затем Аминьевское шоссе, Минскую улицу и впадает в Москву-реку ниже Краснолужского моста, напротив Новодевичьего монастыря. Принимает справа Румянцевский ручей , Сетуньку, Троекуровский ручей, Натошенку, Раменку и Кипятку. Глубокая и широкая древняя долина Сетуни отделяет Татаровские высоты и Поклонную гору от Воробьёвых гор и остальной части Теплостанской возвышенности. Река Сетунь впадает в р.Москва с правого берега на расстоянии 184 км от устья. Длина р. Сетунь составляет 98 км,общая площадь водосбора 190км 2 .Река Сетунь имеет 15 притоков общей протяженностью около 48 км. На ее площади водосбора расположено более 34 озер и водохранилищ с общей площадью зеркала 0.73 км 2 .

1. Предприятие – завод по производству лекарственных препаратов расположен в г. Москве.

2. Поверхностный сток отводится с территории водосбора площадью 3,90 га,

— с асфальтированных покрытий и дорог – 1,39 га;

3. Отведение сточных вод осуществляется в водный объект рыбохозяйственного назначения 2-ой категории реку Сетунь. В состав ихтиофауны реки Сетунь входят: плотва, окунь, карась, щука и др.; сохранились места нереста и зимовки рыб. Однако Сетунь не имеет рыбохозяйственного значения, так как по результатам химического анализа воды она сильно загрязнена нефтепродуктами, солями тяжёлых металлов, хлоридами и др.

Сточные воды классифицируются по происхождению на хозяйственно-бытовые, промышленные и атмосферные, или ливневые, воды. В зависимости от степени загрязненности и предъявляемых санитарных требований сточные воды могут быть спущены в водоем непосредственно или после их очистки (механической, химической, биологической).

На данном предприятии на очистные сооружения поступают хозяйственно-бытовые сточные воды, ливневые сточные воды, загрязнѐнные воды, образующиеся от операций обслуживания технологического оборудования очистных сооружений, представляют собой, главным образом, стоки от промывки механических фильтров (а также периодической промывки адсорбционных фильтров с фильтрующей загрузкой из гранулированного активированного угля).

Очистные сооружения предприятия введены в эксплуатацию в 1982 году, занимают общую площадь 344.7 кв.м, объем 1827 куб.м. и предназначены для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся результате хозяйственной деятельности предприятия . На очистные сооружения сточные воды поступают через систему канализации. Образующиеся сточные воды, после очистки, сбрасываются в реку Сетунь. Очистные сооружения представляют собой подземный железобетонный отстойник.

Очистка сточных вод включает в себя следующие процессы:

• Отстаивание. В результате отстаивания, из сточных вод происходит выделение грубодисперсных примесей с плотностью, отличимой от плотности воды. Под действием силы тяжести частицы загрязнений оседают на дно сооружения, где под воздействием анаэробных микроорганизмов сбраживаются и минерализуются: сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) расщепляются до кислот жирного ряда, а затем до метана, диоксида углерода и частично сероводорода.

После отстаивания сточные воды самотеком попадают в реку Сетунь.

По данным предприятия за последние 12 месяцев было сброшено 27.672тыс м 3 очищенных сточных вод. Средняя концентрация загрязняющих веществ по данным химического анализа сточных вод после очистки представлена в таблице1.

Химический анализ воды сбрасываемой в реку Сетунь.

источник

Очистка сточных вод — обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения — сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод.

Причем даже для промышленных стоков, сбрасываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные. И они постоянно ужесточаются. Считается, что суммарные затраты на очистку сточных вод современных предприятий в среднем составляют от 15 до 40% их общей стоимости.

Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка сточных вод используется преимущественно как предварительная. Она обеспечивает удаление взвешенных веществ из производственных сточных вод до 90-95%. Задачей механической очистки является подготовка сточной воды к другим методам очистки. В результате механической очистки из сточных вод удаляются загрязнения, находящиеся в нерастворённом (песок, шлак, уголь, стекло и др.) и частично коллоидном состоянии (взвешенные и плавающие, грубоэмульгированные и суспендированные загрязнения). Для удаления перечисленных загрязнений используют гравитационные и центробежные силы, применяют процеживание и фильтрование. При механической очистке применяют решётки, песколовки, отстойники, осветлители, жироловки, нефтеловушки гидроциклоны, центрифуги, фильтры и другие сооружения.

Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод — вода пропускается через специальные металлические решетки с шагом 5—25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений.

Отстаивание происходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные. Общими для них являются, выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника являются песколовки. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

Рис. 1 Схема вертикального отстойника

1 — трубопровод для вывода очищ. воды из отстойника, 2 — цилиндрическая перегородка, З — кольцевой водосборник, 4 — трубопровод для удаления шлама, 5 — подводящий трубопровод, 6 — корпус отстойника, 7 — кольцевой отражатель, 8 — шламосборник.

Рис. 2 Горизонтальная песколовка с круговым движением воды: 1 — гидроэлеватор; 2 — трубопровод для отвода всплывающих примесей; 3 — желоб; 4 — затворы; 5 — подводящий лоток; 6 — пульпопровод; 7 — трубопровод рабочей жидкости; 8 — камера переключения; 9 — устройство для сбора всплывающих примесей; 10 — отводящий лоток; 11 — полупогружные щиты

Инерционное разделение осуществляется в гидроциклонах. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц)

Рис. 3 Напорный гидроциклон

1—крышка; 2— труба; 3 — отверстие; 4— сливной патрубок; 5—внутренний винтовой поток; 6—внешний винтовой поток; 7 — воздушный столб

Фильтрование сточных вод применяют для их осветления непосредственно после отстаивания. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Применяют зернистые, тканевые и намывные фильтры. Кроме того фильтры подразделяют на напорные и безнапорные. Бывают фильтры с плавающей загрузкой из полистирола.

Рис.4 Безнапорный фильтр очистки воды с плавающей загрузкой:

1 — корпус; 2 — опорная решетка; 3 — плавающая загрузка; 4 — распределительная решетка

Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.

Рис. 5 Схема нефтеловушки

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы и др.

Экстракция — процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и примесями происходит реакция. Разновидность метода — электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод — смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Рис.6 Схема электрофлотатора-фильтра:

1 — камера флокуляции; 2 — патрубки для подачи исходной воды; 3 — патрубки для подачи растворов реагентов; 4 — патрубки для отвода флотошлама; 5 — камера для сбора пены; 6 — пеносборное устройство; 7, 8, 9 — перегородки; 10 — мотор-редуктор; 11 — патрубки для отвода очищенной воды; 12 — камера сорбции; 13 — камера флотации; 14 — электроды; 15 — токоподводы; I — исходная вода; II — раствор реагента; III — флотошлам; IV — очищенная вода

Окисление — применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Наиболее распространенный способ — хлорирование — чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом перехлорировании). Необходимо постепенно переходить на другие способы, например, на комбинацию — озонирование и хлорирование. Озонирование — дорого и более кратковременного действия, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. Во всяком случае, вода, применяемая для питья и содержащая характерный залах хлора, перед употреблением должна отстаиваться и кипятиться, как минимум.

Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п. Лучшим сорбентом и здесь является активированный уголь, это относится и к различным минералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др. На этих сорбентах работают многие бытовые фильтры для воды: «Родничок», «Роса» и др.

Коагуляция — обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распространена при водоподготовке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы

Рис. 7 Конструкция осветлителя со взвешенным осадком коридорного типа: 1 — коридоры осветления; 2 — осадкоуплотнитель; 3 — слой взвешенного осадка; 4 — зона осветления; 5 — сборные желоба; 6 — осадкоприемные окна; 7 — трубы принудительного отвода осветленной воды; 8 — трубопровод распределения исходной воды в коридорах осветления; 9 — трубопровод сброса осадка; 10 — подача исходной воды в осветлитель

Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

Биологические методы очистки основаны на способности некоторых микроорганизмов использовать для своего развития органические вещества, содержащиеся в сточных водах в растворённом или коллоидном состояниях. Сооружения биологической очистки можно разделить на две основные группы. К первой относятся сооружения, в которых воспроизводится процесс биохимического распада органических веществ в почве (поля фильтрации, поля орошения, биологические фильтры, аэрофильтры), ко вторым — сооружения — воспроизводящие этот процесс в водной среде ( биологические пруды, циркуляционно-окислительные каналы, аэротенки, метантенки)

Рис. 8 Осветлитель-перегниватель: 1 — подающий лоток; 2 — центральная труба; 3 — отражательный щит; 4 — камера флокуляции; 5 — зона отстаивания (осветлитель); 6 — сборный периферийный лоток; 7 — отводящая труба осветленной воды; 8 — иловая труба; 9 — камера для сбраживания осадка (перегниватель); 10 — труба для удаления сброженного осадка; 11 и 12 — лоток и труба для удаления корки; 13 — илораспределительная труба

источник

Анализ эффективности работы очистных сооружений и возможные пути изменения технологического режима для улучшения качества очистки сточных вод

2.3 Анализ эффективности работы очистных сооружений и возможные пути изменения технологического режима для улучшения качества очистки сточных вод

Комплекс очистных сооружений цеха № 17 Управления водоснабжения, канализации и очистки сточных вод ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» предназначен для приема производственных и хозбытовых сточных вод с нефтеперерабатывающей площадки, их очистки и отвода сточных вод на городские биологические очистные сооружения и частичного возврата очищенных сточных вод для подпитки систем оборотного водоснабжения.

Таблица 5 Качество поступающих и очищенных стоков очистных сооружений цеха №17 УВК и ОСВ за 2007 год

В настоящее время качество очищаемых стоков на очистных сооружениях цеха №17 УВК и ОСВ не отвечает требованиям, предъявляемым к ним на сбросе в поверхностный водоём, поэтому избыточное количество очищенных стоков после БХО в объёме 14 тыс. м 3 /сутки направляется на доочистку на городские биологические очистные сооружения (БОС) перед сбросом в р. Кама. Направление стоков на БОС обусловлено недостаточной степенью очистки и прежде всего по содержанию нефтепродуктов, взвешенных веществ и БПКполн.

В целях повышения качества очистки стоков предлагается осуществить реконструкцию очистных сооружений с доведением показателей стоков до требований, предъявляемых к ним для повторного использования в оборотном водоснабжении, до требований, предъявляемых на сбросе избыточного количества очищенных стоков после БХО в р. Кама, то есть минуя городские биологические очистные сооружения.

Одним из основных недостатков работы очистных сооружений является наличие устаревшей системы аэрации. Керамические трубы, через которые осуществляется подача и распределение воздуха за длительное время эксплуатации закальматировались, потеряли свою прочность и ломаются при монтаже и демонтаже. Аэрация через отверстия в трубах уже не позволяет получать мелкие пузырьки воздуха, что и является причиной снижения концентрации растворенного кислорода.

Песок выносится из песколовок в последующие сооружения и в первую очередь в первичные отстойники, откуда в составе сырого осадка перекачивается в аэротенки I ступени и оседает в «застойных» зонах. Наличие застойных зон обусловлено пристенной системой аэрации аэротенков. В этих зонах вместе с песком оседает и гниет ил. В результате чего, качество очистки воды снижается.

В связи с этим предлагается замена существующих фильтросных труб на более эффективные аэраторы мембранного типа – «ФОРТЕКС АМЕ – Т 370». Специально перфорированная мембрана из синтетического каучука работает как обратный клапан, что предотвращает обрастание пор биоплёнкой. Данные аэраторы обеспечат более эффективную очистку сточных вод при минимальных затратах электроэнергии.

Сборка системы аэрации проводится без дополнительных муфт, простым свинчиванием аэраторов между собой и последующей фиксацией, что позволяет произвести реконструкцию системы аэрации в предельно короткие сроки.

Преимуществом данных аэрационных элементов является:

· Высокая окислительная мощность;

· Высокая доля используемого кислорода;

· Простая конструкция элементов;

· Возможность простой и быстрой замены мембраны или целого элемента;

· Высокая устойчивость к засорению;

Рис. 16. Сравнение старой и новой систем аэрации

2 – мембранные аэраторы ФОРТЕКС.

3. Расчёт материального баланса

Материальный баланс составлен по содержанию БПКполн, нефтепродуктов и взвешенных веществ в воде и концентрации активного ила согласно схемы изображенной на рисунке 17.

Расчет сделан исходя из следующих данных:

Производительность000 м 3 /сут;

Концентрация нефтепродуктов на входе9,0 мг/л

Концентрация взвешенных веществ на входе2,0 мг/л;

Концентрация ила на входе,1 мг/л

Прирост активного ила,74 мг/л

Эффективность работы отстойников%

Рис. 17. Схема материального баланса очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода производительностью 60 тыс. м 3 /сутки

Представим табличный вариант расчёта материального баланса.

источник

Рахимкулова Э.И. 1 , Бариева Э.Р. 2

1 Студент, Казанский государственный энергетический университет, 2 Кандидат биологических наук, доцент, Казанский государственный энергетический университет

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МОЛОКОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Приведены результаты анализа эффективности работы очистных сооружений молокоперерабатывающего предприятия. Выявлено, что в настоящее время очистные сооружения не дают достаточного эффекта очистки по основным показателям. С целью снижения негативного воздействия и улучшения качества сточных вод молокоперерабатывающего предприятия предложена физико-химическая очистка производственных сточных вод методом реагентной напорной флотации с использованием интенсифицирующих реагентов – коагулянта и флокулянта, с последующей доочисткой на существующей станции биологической очистки.

Ключевые слова: сточные воды, биологические очистные сооружения, напорная флотация, коагулянты и флокулянты, нейтрализация.

Rakhimkulova E.I. 1 , Barieva E.R. 2

1 Student, Kazan State Power Engineering University, 2 PhD in Biology, associate professor, Kazan State Power Engineering University

ANALYSIS OF THE EFFICIENCY TREATMENT OF WASTEWATER OF MILK PROCESSING PLANTS

The results of the analysis of work efficiency of treatment facilities of the milk processing enterprise. It was revealed that currently, treatment plants do not provide sufficient cleaning effect on the main indicators. With the aim of reducing negative impacts and improving waste water quality of milk processing plants the proposed physico-chemical industrial wastewater treatment reagent method of pressure head flotation with the use of intensifying reagents, coagulant and flocculant, followed by tertiary treatment in the existing biological treatment plant.

Keywords: wastewater, biological treatment plants, pressure flotation, coagulants and flocculants, neutralizing.

В данной статье рассматривается молокоперерабатывающее предприятие, находящееся на территории Республики Башкортостан. Основным видом деятельности завода является производство цельномолочной продукции.

Сточные воды предприятия представляют сложную систему с присутствием растворенных в воде взвешенных и эмульгированных частиц, загрязняющих стоки. Они содержат белковые растворы, нерастворимые хлопья белковых веществ, частицы жиров, растворимый молочный сахар, а также дезинфицирующие и моющие средства [2, с. 232].

Сточные воды в основном образуются от следующей производственной деятельности:

– приемка молока: мойка автоцистерн, фляг;

– аппаратное отделение: мойка технологического оборудования, мойка емкостей для хранения, мойка молокопроводов, мойка молочных насосов:

– отделение фасовки: мойка фасовочного оборудования, трубопроводов;

– компрессорная: охлаждение сырья и готовой продукции водой;

– хозяйственно-бытовые стоки с административного здания.

Проектная мощность очистных сооружений – 300 м 3 /сут., 109,5 тыс.м 3 /год; способ очистки – биологический, год ввода в эксплуатацию – 1972 г.

Очистка сточных вод, поступающих на БОС, обеспечивается двухступенчатыми аэротенками с пневматической аэрацией. Сточные воды на БОС проходят:

– решетчатый контейнер, задерживающий крупные включения;

– денитрификатор, где завершаются процессы аммонификации;

– аэротенк 1 ступени очистки – при аэрировании и перемешивании происходит разложение и окисление органических загрязнителей;

– первичные отстойники – стоки очищаются от механических примесей, взвешенных веществ, жиров;

– аэротенк 2 ступени очистки – проходят процессы нитрификации;

– вторичный отстойник – предназначен для отстаивания взвешенных веществ (ила);

– контактный резервуар, в котором производится обеззараживание очищенных стоков раствором гипохлорита кальция Ca(OCl)₂ (время пребывания – не менее 30 мин).

В состав очистной станции также входят воздуходувная станция и илонакопитель.

Очищенная сточная вода по подземному коллектору самотеком поступает в металлическую емкость, заглубленную в землю. По мере наполнения вода по металлическому желобу отводится в реку.

Место сброса не попадает в пределы первого, второго пояса зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения; в пределы первого, второго поясов округов санитарной охраны курортов, в места туризма, спорта и массового отдыха населения; в водные объекты, содержащие природные лечебные ресурсы. В сточных водах не содержатся вредные вещества, для которых не установлены нормативы предельно допустимых концентраций [3, с. 63].

Очистка производится по взвешенным веществам, нефтепродуктам, жирам, ПАВ, фосфатам, азоту аммонийному, металлам.

С целью оценки эффективности работы очистных сооружений предприятия провели анализ качества очищенных сточных вод, сбрасываемых в реку.

Были отобраны и проанализированы пробы сточной воды рассматриваемого молокоперерабатывающего предприятия на содержание загрязняющих веществ: нефтепродуктов, ионов аммония, взвешенных частиц, жиров, хлоридов, сульфатов и нитратов, а также были определены значения ХПК и БПК.

Полученные в ходе лабораторных исследований результаты сравнили с качественными показателями исходных сточных вод (Таблица 1).

Таблица 1 – Концентрация ЗВ на входе и на выходе из БОС

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что в настоящее время очистные сооружения не дают достаточного эффекта очистки по основным показателям: аммонийному азоту, взвешенным веществам, жирам, нитритам. Содержание указанных веществ на выходе превышает норму в 5-12 раз, что свидетельствует о недостаточности процесса очистки сточных вод.

Для увеличения производительности БОС предлагается физико-химическая очистка производственных сточных вод методом реагентной напорной флотации с использованием интенсифицирующих реагентов – коагулянта и флокулянта, с последующей доочисткой на существующей станции биологической очистки [4, с. 61-64].

Схема очистки производственных сточных вод будет включать следующую последовательность операций (рис.1):

– предварительная очистка сточных вод на локальных жироуловителях;

– сбор обезжиренной воды в усреднителе;

– подача обезжиренного потока сточных вод из усреднителя в реактор-нейтрализатор;

– приготовление и дозирование раствора кислоты;

– нейтрализация кислотой (в зависимости от текущего значения рН) с целью достижения рН среды 7,1-7,3;

– приготовление и дозирование растворов коагулянта и флокулянта;

– отвод флотационной пены в сборник флотопены;

– дозирование раствора пеногасителя- пеногашение флотационной пены в сборнике;

– отвод осветленной воды после флотации в существующую канализационную насосную станцию;

– подача осветленной воды на существующие биологические очистные сооружения.

Подбор типа и дозы реагентов выполняется в процессе предварительных испытаний, окончательно – при пуско-наладочных работах.

Использование реагентов обеспечивает не только существенное повышение эффекта осветления сточных вод, но и удаление значительной части коллоидных и растворимых органических загрязнений; в том числе трудноокисляемых (нефтепродукты, ПАВ и др.). Снижение БПК, ХПК и токсичных примесей позволяет значительно улучшить работу биологических очистных сооружений.

Рис.1 – Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод после модернизации (БПР1 – корректировка рН, БПР2 – коагулянт, БПР3 – флокулянт)

Осветленная вода после флотации направляется в существующую канализационную насосную станцию для подачи на биологические очистные сооружения.

Внедрение данной технологии на рассматриваемом предприятии позволит довести его стоки до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения, что делает возможным сброс очищенных сточных вод в водоем или внедрение схем оборотного водоснабжения.

Список литературы / References

1. ГОСТ 31859–2012 (с изм. 2014). Вода. Метод определения химического потребления кислорода. – Введ. 2014-01-01. – М.: Изд-во «Стандартинформ», 2014. – 11 с.
2. Барабанова О.А. Экология: учеб. для вузов / О.А. Барабанова. – Изд.: Библиотечно-издательский комплекс Сибирского федерального университета, 2011. – 333 с.
3. Иванова А.О. Модернизация системы очистки сточных вод на предприятиях молочной промышленности / А.О. Иванова, Е.В. Серазеева // Вестник магистратуры. – 2015. – № 12(51). – С. 63-64.
4. Рахимкулова Э.И. Повышение производительности БОС путем внедрения реагентной напорной флотации / Э.И. Рахимкулова, Э.Р. Бариева // Мир науки и инноваций. – 2015. – № 1(1). Том 14. – С. 61-64.

Список литературы на английском языке / References in English

источник

Анализ результатов физико-химической очистки производственных сточных вод методом реагентной напорной флотации с использованием интенсифицирующих реагентов – коагулянта и флокулянта, с последующей доочисткой на существующей станции биологической очистки.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ эффективности очистки сточных вод молокоперерабатывающего предприятия

Приведены результаты анализа эффективности работы очистных сооружений молокоперерабатывающего предприятия. Выявлено, что в настоящее время очистные сооружения не дают достаточного эффекта очистки по основным показателям. С целью снижения негативного воздействия и улучшения качества сточных вод молокоперерабатывающего предприятия предложена физико-химическая очистка производственных сточных вод методом реагентной напорной флотации с использованием интенсифицирующих реагентов — коагулянта и флокулянта, с последующей доочисткой на существующей станции биологической очистки.

Ключевые слова: сточные воды, биологические очистные сооружения, напорная флотация, коагулянты и флокулянты, нейтрализация.

The results of the analysis of work efficiency of treatment facilities of the milk processing enterprise. It was revealed that currently, treatment plants do not provide sufficient cleaning effect on the main indicators. With the aim of reducing negative impacts and improving waste water quality of milk processing plants the proposed physico-chemical industrial wastewater treatment reagent method of pressure head flotation with the use of intensifying reagents, coagulant and flocculant, followed by tertiary treatment in the existing biological treatment plant.

Keywords: wastewater, biological treatment plants, pressure flotation, coagulants and flocculants, neutralizing.

В данной статье рассматривается молокоперерабатывающее предприятие, находящееся на территории Республики Башкортостан. Основным видом деятельности завода является производство цельномолочной продукции.

Сточные воды предприятия представляют сложную систему с присутствием растворенных в воде взвешенных и эмульгированных частиц, загрязняющих стоки. Они содержат белковые растворы, нерастворимые хлопья белковых веществ, частицы жиров, растворимый молочный сахар, а также дезинфицирующие и моющие средства [2, с. 232].

Сточные воды в основном образуются от следующей производственной деятельности: вода очистка флотация реагент

— приемка молока: мойка автоцистерн, фляг;

— аппаратное отделение: мойка технологического оборудования, мойка емкостей для хранения, мойка молокопроводов, мойка молочных насосов:

— отделение фасовки: мойка фасовочного оборудования, трубопроводов;

— компрессорная: охлаждение сырья и готовой продукции водой;

— хозяйственно-бытовые стоки с административного здания.

Проектная мощность очистных сооружений — 300 м 3 /сут., 109,5 тыс.м 3 /год; способ очистки — биологический, год ввода в эксплуатацию — 1972 г.

Очистка сточных вод, поступающих на БОС, обеспечивается двухступенчатыми аэротенками с пневматической аэрацией. Сточные воды на БОС проходят:

— решетчатый контейнер, задерживающий крупные включения;

— денитрификатор, где завершаются процессы аммонификации;

— аэротенк 1 ступени очистки — при аэрировании и перемешивании происходит разложение и окисление органических загрязнителей;

— первичные отстойники — стоки очищаются от механических примесей, взвешенных веществ, жиров;

— аэротенк 2 ступени очистки — проходят процессы нитрификации;

— вторичный отстойник — предназначен для отстаивания взвешенных веществ (ила);

— контактный резервуар, в котором производится обеззараживание очищенных стоков раствором гипохлорита кальция Ca(OCl)₂ (время пребывания — не менее 30 мин).

В состав очистной станции также входят воздуходувная станция и илонакопитель.

Очищенная сточная вода по подземному коллектору самотеком поступает в металлическую емкость, заглубленную в землю. По мере наполнения вода по металлическому желобу отводится в реку.

Место сброса не попадает в пределы первого, второго пояса зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения; в пределы первого, второго поясов округов санитарной охраны курортов, в места туризма, спорта и массового отдыха населения; в водные объекты, содержащие природные лечебные ресурсы. В сточных водах не содержатся вредные вещества, для которых не установлены нормативы предельно допустимых концентраций [3, с. 63].

Очистка производится по взвешенным веществам, нефтепродуктам, жирам, ПАВ, фосфатам, азоту аммонийному, металлам.

С целью оценки эффективности работы очистных сооружений предприятия провели анализ качества очищенных сточных вод, сбрасываемых в реку. Были отобраны и проанализированы пробы сточной воды рассматриваемого молокоперерабатывающего предприятия на содержание загрязняющих веществ: нефтепродуктов, ионов аммония, взвешенных частиц, жиров, хлоридов, сульфатов и нитратов, а также были определены значения ХПК и БПК. Полученные в ходе лабораторных исследований результаты сравнили с качественными показателями исходных сточных вод (Таблица 1).

Таблица 1 — Концентрация ЗВ на входе и на выходе из БОС

источник

Деятельность человека, как и любого другого живого существа, всенепременно сопровождается выделением немалого количества отходов жизнедеятельности. В современных условиях практически все из них уносятся вдаль водами канализационных рек. Наконец, нашу цивилизацию практически невозможно себе представить без огромного количества заводов и прочих предприятий, которые также во множестве продуцируют сточные воды.

Очистка сточных вод является процессом, после прохождения которого стоки пригодны для использования в технических целях или же возврата в окружающую среду без ущерба для последней. Словом, способ зависит от дальнейшего использования жидкости. К примеру, сточные воды от раковин – не то же самое, что содержимое сливных ям, куда спускается содержимое унитаза.

В апреле 1993 года более 400 тысяч человек в Милуоки оказались на больничной койке в результате попадания в питьевую воду криптоспоридии. После этого случая, который получил мощный резонанс в ВОЗ, мировая общественность стала намного осторожнее относиться к той жидкости, которая течет из-под кранов под видом «питьевой воды». Это мнение только окрепло после обнародования некоторых случаев эпидемий в Индии, в результате которых сотни человек умерли. А ведь дело было в обычной кишечной палочке, попавшей в водопровод из плохо очищенных стоков! Так что очистка сточных вод – чрезвычайно важный процесс, который сохраняет жизнь и здоровье людей.

Любые загрязнители коренным образом меняют вкус, цвет и запах жидкости, не говоря уже о ее пригодности для использования в пищевых или технических целях. Наиболее опасными являются промышленные стоки, так как в них нередко содержатся такие концентрации тяжелых металлов и иных веществ, которые в десятки и сотни раз превышают самые «оптимистичные» ПДК. Конечно, в этом случае все зависит от конкретного производства, которое сбрасывает сточные воды. Канализация среднестатистического города по сравнению с ними может показаться «родником», так как в ней, по крайней мере, не бывает радиоактивных изотопов или огромного количества тяжелых металлов.

Опасные загрязнения, которые делают воду непригодной для питья и использования в бытовых целях, можно квалифицировать как физические, химические, биологические факторы. Особняком стоит выброс радиоактивных изотопов. Соответственно, классификация загрязнений будет идентична причинам, которые их вызывают:

• Механические факторы. Характеризуются резким увеличением мельчайшей механической взвеси в жидкости.
• Химические. В воде повышено содержание любых химических соединений. При этом не имеет значения, могут ли эти вещества оказывать негативное влияние на здоровье человеческого организма.
• Биологические и бактериологические (бытовые сточные воды). Очень опасный вид загрязнений, так как в этом случае в воде превышено содержание микроорганизмов. В самом начале статьи мы уже говорили, чем это чревато.
• Тепловые загрязнения. Так называется сброс в реки и другие водоемы воды из прудов-охладителей при ТЭЦ и АЭС. Не стоит относиться к этой разновидности легкомысленно, так как подобные явления приводят к массовой гибели эндемиков, приспособленных к низким температурам воды, которые характерны именно для нашей местности.
• Радиоактивные. В воде и донных осадках обнаруживаются радиоактивные изотопы. Такое бывает, когда неисправна система сточных вод на некоторых промышленных предприятиях или АЭС.

В наших условиях наиболее распространены стоки трех типов:

• Примеси неорганического происхождения, включая даже нетоксические соединения.
• Вещества органического происхождения.
• Смешанные стоки.

Очень опасны отходы металлургических производств, так как в них содержится огромное количество тяжелых металлов и прочих токсичных соединений. Они изменяют физические свойства воды. В тех водоемах, куда попадает эта отрава, погибает все живое, включая деревья и прочую растительность по берегам. Органику же сбрасывают нефтеперерабатывающие комплексы и подобные производства. В стоках есть не только сравнительно безопасная нефть, но и предельно ядовитые фенолы и подобные им вещества. Кроме того, не следует сбрасывать со счетов предприятия животноводческого типа.

Они выбрасывают гигантское количество органики. Последний вызывает резкое ухудшение органолептических свойств воды. В водоемах, куда попадают сточные воды предприятий, происходит резкое развитие микроскопических водорослей, цветение, в жидкости до минимума падает содержание кислорода. Рыбы и прочие гидробионты погибают. Производство электроники, в том числе травление печатных плат и выпуск радиотехнической продукции различных типов, дает стоки смешанного типа. В их составе имеются красители, тяжелые металлы, ацетон, фенолы и прочие соединения.

В настоящее время ученые всего мира бьют тревогу, так как в Мировой океан попадает гигантское количество нефти. Она образует на поверхности воды тончайшую пленку, которую порой можно заметить только по радужным разводам. Это не только приводит к значительному ухудшению органолептических свойств жидкости, но и к резкому снижению поступления кислорода, который попадает в океан путем диффузии. Опять-таки страдают гидробионты, причем особенно бьет нехватка этого вещества по кораллам, численность которых в морях и океанах катастрофически падает с каждым годом. Всего лишь 10 мг нефти и нефтепродуктов делают воду абсолютно непригодной для питья и жизни живых существ.

Чрезвычайно опасны фенолы, о которых мы неоднократно упоминали выше. Они присутствуют в стоках практически всех промышленных предприятий. Особенно это относится к тем из них, которые занимаются производством кокса. В присутствии этих веществ происходит массовая гибель обитателей прудов, рек, морей и океанов, а сама вода приобретает крайне неприятный, гнилостный запах.

На очистные сооружения сточных вод попадают стоки следующего состава:

• Белки – 28%.
• Углеводы – 17,5%.
• Жирные кислоты – 10%.
• Масла, жиры – 27%.
• Детергенты – 7%.

Как можно заметить, основная доля загрязняющих веществ – органика. В промышленных условиях обсуждать какой-то состав сточных вод бессмысленно, так как в каждом случае он свой. В частности в некоторых случаях прямо в реку (!) сбрасывается якобы очищенная «вода», которая по внешнему виду и составу напоминает использованное моторное масло.

Как правило, в загрязнении среды виноваты промышленные и социальные объекты, а также животноводческие и птицеводческие фермы. Очень опасны твердые отходы, которые образуются при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также стоки, образующиеся в процессе деревопереработки. Водный и железнодорожный транспорт дают немало отходов биологического происхождения. При попадании в водные источники они вызывают их обсеменение кишечной палочкой или яйцами глистов. Особенно опасно, когда выше по течению реки стоит какое-то медицинское учреждение.

Обработка включает в себя следующие способы:

• Механические. Сюда относится фильтрация, которую используют все очистные сооружения сточных вод, а также отстаивание.
• Физические. Это электролиз, аэрация, обработка стоков ультрафиолетовым излучением.
• Химические методы. Применяются специальные составы для осаждения и обеззараживания веществ, которые могут содержаться в стоках.
• Биологическая очистка сточных вод. В этом случае используются растения, усваивающие органику, а также некоторые виды простейших, улиток и рыб.

Перед началом обработки проводится подготовительная работа. Точнее, анализ сточных вод. Специалисты химических лабораторий определяют, какие именно загрязнители в них содержатся. Это помогает выбрать лучшую стратегию по их нейтрализации. Общая процедура очистки сточных вод включает отсеивание: твердых частиц, бактерий, морских водорослей, растений, неорганических примесей и органических веществ. Удаление твердых частиц – самый простой этап. Он включает в себя фильтрацию и осаждение путем отстаивания. Куда сложнее очистить сточные воды от тонких взвесей, которые обычными фильтрующими материалами не задерживаются.

Одним из наиболее простых и дешевых методов, который, тем не менее, обеспечивает высокую степень очистки, является использование активированного угля. Фильтры с этим материалом используются практически на всех предприятиях, руководство которых серьезно относится к защите окружающей среды.

Главным преимуществом угля является его высокая способность к абсорбции. Проще говоря, на поверхности частичек этого вещества имеется такое количество пор, что они могут задержать такое количество загрязняющих воду соединений, которое в несколько раз превышает объем самого угля. Именно процесс улавливания, связывания загрязняющих реагентов и называется абсорбцией. Следует отметить, что с целью очистки питьевой воды уголь использовался еще до нашей эры. Активное исследование и производство этого материала началось во время двух мировых войн. Факторами, влияющими на поглощение, являются размер частицы, площадь поверхности, структура связываемого вещества, кислотность среды (pH-фактор), температура, которую имеют сточные воды.

Древесный уголь поглощает много веществ, начиная от цветных металлов и заканчивая сложными органическими соединениями (к примеру, фенолами). Конечно, от радиоактивных соединений он не защитит, но основные виды неорганических и органических примесей с его помощью удалить можно.

В некоторых случаях для очистки могут быть использованы специальные жидкости, в состав которых входят частицы коллоидных веществ. Для чего они нужны? Все просто – микроскопические частицы, объединяясь с молекулами загрязняющих веществ, заставляют их выпадать в осадок. Явление известно как коагуляция. В некоторых очистных сооружениях используется также метод электролиза. Метод схож с предыдущим, так как ионы, образующиеся при этом процессе, также способствуют осаждению загрязняющих примесей.

Напротив, современные исследователи все чаще предлагают методы, при которых используются массивные молекулы, которые с большей эффективностью могут связывать и осаждать загрязнители. Такой процесс называют флокуляцией.

Как мы уже и говорили, очистка сточных вод может предусматривать использование отрицательно заряженных ионов. Исторически для этих целей используется сульфат алюминия, а также известь. Эти соединения вызывают резкое изменение рН воды, что приводит к гибели патогенных микроорганизмов, которые во множестве содержатся в стоках. В некоторых случаях могут использоваться вещества на основе трехвалентного железа. Некоторые химики считают, что подобные методы могли использовать еще египтяне за две тысячи лет до нашей эры. Отлично осаждает органику также перманганат калия.

Как бы там ни было, но связанная органика выпадает в виде хлопьев или геля. Эти осадки сточных вод могут быть с легкостью отловлены при помощи простейшего механического фильтра. Данный метод работает лучше всего с относительно плотными частицами (например, илом и прочими тяжелыми органическими примесями), в то же время более легкие частицы (например, микроскопические морские водоросли) лучше удаляются при помощи отстаивания. Осадительный чан должен быть достаточно большим, дабы заполнение его шло как можно медленнее. Связано это с тем, что для нормального протекания процесса требуется не менее четырех часов. После того как органические и неорганические примеси осядут на дно, воду можно считать условно очищенной, годной для использования в технических целях. Этот метод чаще используется при предварительной обработке стоков.

Затем приходит черед аэрации. Вода поступает в гигантские чаны, куда попадает сжатый воздух под большим давлением, выводимый в жидкость посредством распылителей. Вы когда-нибудь видели, как работает компрессор в обычном аквариуме? В этом случае происходит практически то же самое. Аэрация позволяет насытить воду кислородом и вывести в осадок оставшиеся органические примеси. После такой обработки жидкость чаще всего подается в специальные пруды, засаженные высшей водной растительностью (биологическая очистка сточных вод). И только потом вода считается пригодной для использования в технических целях. Ею можно поливать посадки овощей и фруктов, а также сбрасывать в природные водоемы.

источник

Сточные воды, отводимые промышленными предприятиями в систему жилищно-коммунального хозяйства и далее на городские сооружения биологической очистки, являются, как правило, производственно-бытовыми, т.е. содержат промышленные ингредиенты, которые в определенных концентрациях оказывают отрицательное влияние на работу городских сооружений. Действующим законодательством установлены высокие требования к качеству поступающих на биологическую очистку сточных вод (табл. 1), несоблюдение которых влечет за собой значительные штрафные санкции. Поэтому на большинстве промышленных предприятий стоит проблема повышения качества отводимых стоков и изыскания технологии их глубокой очистки.

Исследования по повышению эффективности очистки производственно-бытовых сточных вод (усредненное содержание примесей приведено в табл. 1) проводились на нескольких предприятиях общего и транспортного машиностроения.

Имеющиеся на предприятиях очистные сооружения – станции нейтрализации кислотно-щелочных сточных вод гальванического производства и гидроциклоны-флотаторы для очистки оборотной воды грязного цикла от механических загрязнений и нефтепродуктов, – не обеспечивают требуемого качества очищенных стоков.

В результате оценки известных инновационных методов тонкой очистки воды было решено апробировать гальванохимический, не требующий использования химических реагентов. Сущность процесса очистки заключается в действии короткозамкнутых гальванических элементов, в качестве которых используются различные материалы: железо-кокс (графит), железо-медь, алюминий-кокс и др. При использовании в качестве анодного полуэлемента железа оно переходит в раствор в виде магнетика, в структуру которого внедряются атомы металлов-примесей. Переменный контакт гальванопары между собой, кислородом воздуха и раствором обеспечивает эффект очистки. Очистка воды основана также на сорбционных способностях оксидной ферропульпы, образующейся при гальванохимическом растворении анодной загрузки.

Подробный обзор по ГХО выполнен в работах [1, 2], где показана перспективность данного метода, однако, очевидно, что механизм процесса ГХО требует дальнейшего изучения. Не существует однозначного мнения исследователей о включении металлов в структуру феррошпинелей. Не ясен процесс участия кислорода. Так, большинство исследователей считает, что удаление из воды органических соединений происходит за счет сорбционных способностей гальваношлама, но не за счет окислительных процессов. При этом признают высокую эффективность ГХО очистки от органических примесей только в случае введения в систему пероксида водорода [3]. В то время как термодинамически доказана возможность активации молекулярного кислорода и образования кислородных радикалов при каталитическом воздействии непрерывно генерируемых катионов двухвалентного железа [4]. Имеются положительные результаты по очистке методом ГХО сточных вод красильно-отделочного производства, содержащих сложные органические соединения [5].

Целью настоящего исследования является оценка применимости гальванокоагуляционного метода к очистке промышленных сточных вод от трудноокисляемых органических соединений, тяжелых металлов, сульфатов и других вредных примесей, входящих в состав отработанных технологических смазок и жидкостей.

Материалы и методы исследования

На первом этапе на основе натурного обследования водного хозяйства завода был выполнен инженерный анализ системы стокоотведения и работы существующих очистных сооружений. Далее по результатам первого этапа выбраны объекты и направления лабораторных и модульных исследований, определены сертифицированные аналитические методы контроля содержания в сточной воде вышеприведенных ингредиентов химического состава.

Гальванокоагуляция проводилась на лабораторной установке барабанного типа с внутренними перегородками. Диаметр барабана 150 мм. Скорость вращения барабана 5 оборотов в минуту. Продолжительность обработки составляла от 10 до 30 минут. Испытанию подвергались: нейтрализованные гальваностоки, продувки оборотных систем, смесь неочищенных гальваностоков с продувками оборотных систем (смешанные стоки), неочищенные гальваностоки, а также усредненный сброс (состава, приведенного в табл. 1), формируемого из нейтрализованных стоков гальванического цеха; продувочных вод четырех оборотных систем грязного и чистого циклов и бытовых сточных вод. Были опробованы две гальванопары – железо-кокс и железо-медь.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты аналитических методов контроля состава и определения ХПК в исходных и очищенных способом гальванокоагуляции стоков различных исследуемых групп представлены в табл. 2 и 3.

На первом этапе кислотно-щелочные и хромсодержащие сточные воды гальванического производства анализировались и исследовались раздельно. Гальванокаогуляция, проводимая на загрузке железо-медь, показала 100 %-й эффект по очистке от шестивалентного хрома как для случая кислотно-щелочных, так и для хромсодержащих сточных вод.

Далее очистке подвергалась смешанная проба гальваностоков, которая готовилась смешиванием в отношении 1:1 кислото-щелочных сточных вод из накопителя кислото-щелочных стоков и хромсодержащих сточных вод из накопителя хромсодержащих стоков. Использовалась гальванопара железо-кокс. В опыте № 5 получен максимальный эффект очистки от меди – 0,003 мг/л, что ниже требуемого значения 0,005 мг/л.

Промышленно-бытовые стоки испытывались на двух гальванопарах – железо-медь в соотношении 3:1 и железо-кокс. На загрузке железо-медь содержание меди в очищенной воде снижается до того же уровня, что и при известковании – 0,016 мг/л. Значительное снижение – в два раза – наблюдается при одновременной принудительной подаче в гальванокоагулятор воздуха (через пористую насадку). На гальванопаре железо-кокс без принудительной подачи воздуха достигается более глубокое извлечение меди – 0,007 мг/л. Поэтому в дальнейших испытаниях перешли на загрузку железо-кокс. На этой гальванопаре также, в отличие от пары железо-медь, достигается значительное снижение сульфатов.

ХПК исходных промбытовых сточных вод по отношению к нормам сброса находится на предельном уровне – 170–180 мг О/л. ХПК при ГХО снижается достаточно эффективно и составляет на выходе из гальванокоагулятора 13–32 мг О/л.

Пробы бытовых сточных вод подвергались ГХО на гальванопаре железо-кокс = 4:1 в течение 20 минут. После обработки смесь воды и образовавшегося осадка перелили в мерный цилиндр, наблюдали процесс осаждения осадка. Осадок мелкий, черного цвета, имеет кристаллическую структуру. Основная масса – около 5 % – оседает за 15–20 минут. Отстоянная вода содержит остаточные количества тонкой неоседающей взвеси, которая полностью задерживается при последующем фильтровании через лабораторный бумажный фильтр. После фильтрования получили фильтрат и определили его состав. рН очищенной воды не изменяется и остается нейтральным. Содержание меди сокращается в два раза и составляет 0,011 мг/л, что превышает норму 0,005 мг/л. Содержание железа, фосфатов и нефтепродуктов снижается до значений ниже нормативных требований. От нефтепродуктов, фосфатов и железа очистка идет стабильно до более низких концентраций, чем установлено действующими нормами. Концентрация сульфатов снижается в два раза, что обеспечивает норму сброса при отдельной очистке бытовых стоков. Содержание ионов аммония и нитритов различное – от незначительного снижения или неизменных значений до значительного повышения. Ионы аммония и нитриты появляются в очищенной воде в результате окисления органических веществ, в том числе белков, имеющих в своем составе аминогруппы –NН2-. При интенсивной аэрации воды под действием содержащихся в бытовых сточных водах сапрофитных микроорганизмов начинаются процессы биологической очистки, подобные тем процессам, которые протекают на городских очистных сооружениях. Следовательно, факт начала процессов очистки является положительным фактором в отношении условий приема стоков на городские сооружения. Подтверждением протекания процессов разложения органических веществ свидетельствует значительное снижение ХПК во всех опытах: от 181 до 53 мг О/л.

источник