Анализ технологических схем очистки сточных вод

Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40—50%, а величина показателя ВПК на 20—30%, то можно

ограничиться механической очисткой. Состав сооружений принимается по схеме, приведенной на рис. 10.1. Расход сточных вод при такой схеме составляет не более 10 тыс. м 3 /сут.

Рис. 10.1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод:

1 — сточная вода; 2 — решетки; 3 — песколовки; 4 — отстойники; 5 — смесители; 6 — контактный резервуар; 7 — выпуск; 8 — дробилки; 9 — песковые площадки;
10 — метантенки; 11 — хлораторная; 12 — иловые площадки; 13 — отбросы;
14 — пульпа; 1 5 — песчаная пульпа; 16 — сырой осадок; 17 — сброженный осадок; 18 — дренажная вода; 19 — хлорная вода

Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается при использовании хлора. Отбросы с решеток направляются в дробилку и в виде пульпы сбрасываются в канал перед или за решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром.

При больших расходах сточных вод — от 50 тыс. м 3 /сут до 2—3 млн м 3 /сут и более — применяется технологическая схема, приведенная на рис. 10.2.

Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки. Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Для нормальной жиз-

Рис. 10.2. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках:

1 — сточная вода: 2 — решетки; 3 — песколовки; 4 — преаэраторы;
5 — первичные отстойники; 6 — аэротенки; 7 — вторичные отстойники;
8 — контактный резервуар; 9 — выпуск; 10 — отбросы; 11 — дробилки;
12 — песковые площадки; 13 — илоуплотнители; 14 — песок; 15 — избыточный активный ил; 16 — циркуляционный активный ил; 17 — газгольдеры;
18 — котельная; 19 — машинное здание; 20 — метантенки;
21 — цех механического обезвоживания сброженного осадка; 22 — газ;
23 — сжатый воздух; 24 — сырой осадок; 25 — сброженный осадок;
26 — на удобрение; 27 — хлораторная установка; 28 — хлорная вода

недеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк должен поступать воздух, который подается воздуходувками, установленными в машинном здании. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где осаждается активный ил и основная его масса возвращаются в аэротенк. Очищенная сточная вода обеззараживается в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем. Сброженный осадок из метан-тенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения.

На рис. 10.3 приведена технологическая схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Такие схемы используются для расходов сточных вод порядка 10—20 тыс. м 3 /сут. После сооружений механической очистки вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биологическая пленка (биопленка), выносимая водой из биофильтров; далее вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем.

Рис. 10.3. Технологическая схема очистной станции с биологической

очисткой сточных вод на биофильтрах:

1 — сточная вода; 2 — решетки; 3 — песколовки; 4 — первичные отстойники; 5 — биофильтры; 6 — вторичные отстойники; 7 — контактный резервуар;
8 — выпуск; 9 — отбросы; 10 — дробилки; 11 — хлораторная установка;
12 — осадок из первичных отстойников; 13 — биопленка из вторичных отстойников; 14 — песок; 1 5 — бункер песка; 16 — иловые площадки

Физико-химическая очистка городских сточных вод применяется для очистки расходов 10—20 тыс. м 3 /сут. На рис. 10.4 приведена технологическая схема физико-химической очистки сточных вод.

Вода, прошедшая решетки и песколовки, направляется в смеситель, куда подаются растворы реагентов — минеральных коагулянтов и органических флокулянтов. После камер хлопьеобразо-вания осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ ис-

Рис. 10.4. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод:

1 — сточная вода; 2 — решетки; 3 — песколовки; 4 — смеситель; 5 — камера хлопьеобразования; 6 — горизонтальные отстойники; 7 — барабанные сетки;
8 — фильтры; 9 — контактный резервуар; 10 — выпуск в водоем; 11 — песок;
12 — бункер песка; 13 — приготовление и дозирование реагентов; 14 — осадок; 1 5 — осадкоуплотнители; 16 — центрифуги; 17 — хлораторная; 1 8 — шлам;
19 — отстоенная вода

пользуются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах.

Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике, при этом имеются станции, работающие по измененным схемам.

Технологические схемы очистки производственных сточных вод могут применяться при использовании самых разнообразных методов очистки, включая физико-химические методы, биологический метод и т.д. Это зависит от специфики загрязняющих сточные воды веществ, их концентрации и ПДК сброса в городскую канализацию.

источник

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40-50%, а величина показателя БПКП0Лн – на 20-3 0%, то можно ограничиться механической очисткой.

Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается при использовании хлора.

Отбросы с решеток направляются в дробилку и в виде пульпы сбрасываются в канал перед или за решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром.

При больших расходах сточных вод – от 50 тыс. м3/сут до 2-3 млн. м3/сут и более применяется технологическая схема, приведенная на рис. 9.2. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках.

Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подается определенная часть избыточного активного ила в качестве биофлокулятора. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки.

Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Аэротенк представляет собой открытый резервуар, в котором находится смесь активного ила и осветленной сточной воды.

Рис. 9.1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – отстойники; 5 – смесители; 6 – контактный резервуар; 7 – выпуск; 8 – дробилки; 9 – песковые площадки; 10 – метантенки; 11 – хлораторная; 12 – иловые площадки; 13 – отбросы; ё4 – пульпа; 15 – песчаная пульпа; 16 – сырой осадок; 17 – сброженный осадок; 18- Дренажная вода; 19 – хлорная вода

Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк должен поступать воздух, который подается воздуходувка-ми, установленными в машинном здании. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где 0саждается активный ил и основная его масса возвращается в аэротенк. В системе аэротенк — вторичный отстойник масса активного ила увеличивается за счет его прироста, поэтому часть его (избыточный активный ил) удаляется из вторичного отстойника и подается в илоуплотнитель, при этом объем ила уменьшается в 4-6 раз, а уплотненный избыточный ил перекачивается в метантенк. Очищенная сточная вода обеззараживается (обычно хлорируется) в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем.

Сброженный осадок из метантенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения.

Рис. 9.2. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – контактный резервуар; 9 – выпуск; 10 – отбросы; 11 – дробилки; 12 – песковые площадки; 13 – илоуплотнители; 14 – песок; 15 – избыточный активный ил; 16 – циркуляционный активный ил; 17 – газгольдеры; 18 – котельная; 19 – машинное здание; 20 – метантеки; 21 – цех механического обезвоживания сброженного осадка; 22 – газ; 23 – сжатый воздух; 24 – сырой осадок; 25 – сброженный осадок; 26 – на удобрение; 27 – хлораторная установка; 28 – хлорная вода

На рис. 9.3 приведена технологическая схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Такие схемы используются для расходов сточных вод порядка 10- 20 тыс. м3/сут.

Рис. 9.3. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – первичные отстойники; 5 – биофильтры; 6 – вторичные отстойники; 7 – контактный резервуар; 8 – выпуск; 9 – отбросы; 10 – дробилки; 11 – хлораторная установка; 12 – осадок из первичных отстойников; 13 – биопленка из вторичных отстойников; 14 – песок; 15 – бункер песка; 16- иловые площадки

После сооружений механической очистки (решетки, песколовки и первичные отстойники) вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биологическая пленка (биопленка), выносимая водой из биофильтров, далее вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем.

Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках, которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют орга-нические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

Для нормального хода процесса очистки в биофильтрах иногда необходимо осуществлять рециркуляцию осветленной во вторичных отстойниках воды, т.е. подавать перед биофильтрами и смешивать с водой из первичных отстойников. Необходимость рециркуляции определяется расчетом.

Физико-химическая очистка городских сточных вод применяется для очистки расходов – 10-20 тыс. м3/сут. На рис. 9.4 приведена технологическая схема физико-химической очистки сточных вод.

Рис. 9.4. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – смеситель; 5 – камера хлопьеобразования; 6 – горизонтальные отстойники; 7 – барабанные сетки 8 – фильтры; 9 – контактный резервуар; 10 – выпуск в водоем; 11 – песок 12 – бункер песка; 13 – приготовление и дозирование реагентов; 14 – осадок 15 – осадкоуплотнители; 16 – центрифуги; 17 – хлораторная; 18 – шлам: 19 – отстоенная вода

Вода, прошедшая решетки и песколовки, направляется в смеситель, куда в определенных дозах подаются растворы реагентов – минеральных коагулянтов и органических флокулянтов. При введении в сточную воду минеральных коагулянтов образуются оксигидраты металлов, на которых собираются взвешенные, коллоидные и частично растворенные вещества, флокулянты укрупняют хлопья оксигидратов и улучшают их структурно-механические свойства. После камер хлопьеобразования осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ используются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах.

Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике, при этом имеются станции, работающие измененным схемам.

Технологические схемы очистки производственных сточных вод могут решаться при использовании самых разнообразных методов очистки, включая физико-химические методы, биологический метод и т.д. Это зависит от специфики загрязняющих сточные воды веществ, их концентрации и ПДК сброса в городскую канализацию. При разработке технологий очистки производственных сточных вод основной тенденцией должно быть максимальное повторно-оборотное использование очищенных вод на предприятиях. Атмосферные воды с промплощадок могут быть загрязнены такими же веществами, что и производственные, поэтому эти воды с промплощадок очищаются совместно с производственными.

Атмосферные сточные воды с территорий городов могут очищаться на отдельных очистных сооружениях при использовании, в основном, механических методов. За рубежом атмосферные воды очищаются на городских очистных сооружениях совместно с бытовыми сточными водами, однако, и за рубежом в настоящее время определилась тенденция очистки атмосферных вод на автономных очистных сооружениях.

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

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

Расчёт показателей качества сточных вод, совместно направляемых на утилизацию, предшествует разработке технологических схем очистки сточных вод и расчёту основных характеристик этих процессов. Показатели качества смешанных сточных вод определяются по формуле:

4.2. Составление, обоснование и краткая характеристика технологических схем очистки утилизируемых сточных вод. Расчёт основных характеристик процессов очистки сточных вод.

В качестве предварительной очистки СВ от грубодисперстных примесей применяем метод механической очистки. Для извлечения из СВ крупного мусора, бумаги и т.п. предполагается использовать решетки (например решетки-дробилки типа РД-600), установленные на всех четырех локальных очистных сооружениях.

4.2.1. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленных объектов №1 и №3

После предварительной очистки для извлечения из СВ тяжелых минеральных примесей опять-таки применяем метод механической очистки, а точнее кратковременное отстаивание. Используем вертикальную песколовку, т.к. расход стоков невелик (8400 мУсут). В данном сооружении жидкость входит в одном или двух местах по касательной у низа цилиндрической части, чем достигается вращательное движение жидкости. Осадок выпадает в конусную часть, а жидкость спирально поднимается вверх и, переливаясь через борт отводящего лотка, отводится из песколовки. Удаление осадка из песколовки производится при помощи гидроэлеваторов. Здесь, снижение концентрации загрязняющих веществ происходит лишь по ВВ. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.

Далее, по причине смешения СВ разумно будет использовать усреднитель. Поступление на очистные сооружения СВ с постоянным расходом и усредненными концентрациями загрязняющих веществ обеспечивает более эффективную их работу. Т.е. использование усреднителя позволяет исключить пиковые расходы СВ, поступающих на очистку, позволяет понизить затраты при эксплуатации ОС и повышает надежность их работы.

Для дальнейшей обработки СВ применим метод физико-химической очистки, т.е. сочетание отстаивания с коагулированием и флокулированием, который позволяет извлечь из СВ диспергированные минеральные взвешенные вещества и нерастворенные органические примеси. Здесь предусматриваем использование вертикального отстойника с нисходяще-восходящим движением потока жидкости, а стоки (из-из высокой концентрации загрязняющих веществ) предварительно обрабатываем коагулянтами и флокулянтами. Вертикальный отстойник выбран по причине небольшого расхода СВ. Использование реагентов позволяет увеличить степень эффективности процесса отстаивания, на который, в случае безреагентного отстаивания, могли бы понадобиться годы. В качестве коагулянта можем использовать смесь сернокислого алюминия и хлорного железа, а в качестве флокулянта будем использовать полиакриламид. Вертикальный отстойник представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с коническим или пирамидальным дном для накопления и уплотнения осадка. Для удаления осадка предусматривается специальный трубопровод. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.

В качестве следующей ступени обработки стоков следует применить флотацию, способ, основанный на поверхностном прилипании примесей к пузырькам газа и последующем всплытии образовавшихся флотокомплексов (частица загрязнения + пузырек) на поверхность и образовании пены, в последствии удаляемой, как правило, механическим способом. В нашем случае используем напорную реагентную флотацию, предпосылкой к этому являются достаточно большие концентрации ВВ, БПК, ХПК и аммонийного азота, а также небольшой расход СВ. Для повышения степени «прилипания» загрязняющих веществ к пузырям, СВ предварительно обрабатываем реагентами. Принцип действия установки основан на перенасыщении очищаемой воды воздухом засчет избыточного давления (данный процесс происходит в сатураторе) и дальнейшей дегазации жидкости в открытой флотационной камере (за/счет разности давлений) с выделением огромного количества мельчайших пузырьков. Образование таких пузырей позволяет извлекать из жидкости высокодисперстные примеси. Напорная флотация имеет широкий диапазон применения, поскольку позволяет регулировать степень перенасыщения воды в зависимости от требуемой глубины очистки. При реализации данного метода обработки получаем снижение концентраций ВВ, БПК, ХПК и аммонийного азота. Учитывая расход стоков, равный 8400 м3/сут, выбираем радиальный флотатор. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.

На окончательной стадии обработки для доочистки и обеззараживания СВ используем окисление гипохлоритом натрия и последующее фильтрование. Хлорирование является методом борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов в системах повторного (оборотного) водообеспечения и снижения концентраций загрязняющих веществ до требуемых значений. При фильтровании будем использовать однослойный фильтр, который так же является средством доочистки СВ. В качестве сооружения для окисления используется контактный резервуар, где происходит эффективное смешивание окислителя со стоками, устройство для дозирования реагентов и складское хозяйство (реагентное). Очень важный фактор — возможность получения гипохлорита натрия непосредственно на очистных сооружениях. Однослойный фильтр представляет собой прямоугольный резервуар (в плане). Фильтрующий материал располагается на поддерживающем слое, в котором расположена дренажная система. Движение потока жидкости нисходящее. Распределение воды по поверхности фильтра происходит посредством двух желобов. В качестве фильтрующего материала будем применять кварцевый песок. Сочетание работ этих сооружений дает нам необходимый эффект очистки. Окисление хлором выбрано еще и из-за высоких допускаемых концентраций хлоридов в подаваемой воде на объекте №3. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.

Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №1 и №3 представлены в таблице 8, а технологическая схема приведена на рис. 7.

4.4.2. Разработка и обоснование технологической схемы очистки

сточных вод промышленного объекта №2

После предварительной обработки СВ методом процеживания следует удалить из стоков тяжелые минеральные примеси. Для этого будем использовать метод кратковременного отстаивания, а в качестве сооружения — тангенциальную песколовку. Этот тип песколовки выбран вследствие того, что расход стоков составляет более 10000 м3/сут, и не превышает 50000 мУсут. Применение вертикальной и горизонтальной песколовок будет нецелесообразно, так как расход С В равный 14400 мУсут. слишком велик для вертикальной и щдостаточен^для горизонтальной песколовок и их работа будет неэффективной. Тангенциальная песколовка имеет круглую форму в плане. Движение потока жидкости вращательное (тангенциальное). Осадок выпадает в конусную часть сооружения и затем удаляется гидроэлеватором. Использование песколовки данного типа дает снижение концентрации загрязняющих веществ лишь по взвеси. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 9 в конце данного пункта.

источник

Определение концентрации загрязнений в стоке бытовых и производственных сточных вод, пропускной способности очистных канализационных сооружений. Расчет приемной камеры, решеток, смесителя, камеры хлопьеобразования, отстойника, осветлителя, электролизера.

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект на тему «Разработка технологической схемы очистки сточных вод»

Задание. На городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод. Система канализации — раздельная.

1) пропускную способность очистных канализационных сооружений: Qср.сут, Qср.ч, qср, Qмакс.сут, Qмакс.ч, qмакс, Qмин.ч, qмин;

2) концентрации загрязнений bобщ, Lобщ, Cобщ, Kобщ в суммарном стоке бытовых и производственных сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения;

3) приведенное население города по взвешенным веществам Nbпр и биохимической потребности в кислороде NLпр;

4) необходимую степень очистки сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения до выпуска их в водоем: зb, зC, зK, зO, зL, Дn, Дt, ДKc.

1. Параметры бытовых сточных вод

Расчетное население города N = 13500 чел. Канализируемый объект расположен в средней полосе Российской Федерации, для которой: норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет n = 415 л/сут; количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя b’б = 255 г/сут (размеры d = 10-1…103 мкм); биохимическая потребность в кислороде полная в бытовых сточных водах на одного жителя L’б = 250,5 г/сут; содержание сульфата натрия в бытовых сточных водах C’б = 300 г/м3; содержание синтетических поверхностно-активных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя К’б = 5,5 г/сут. Коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод Kбсут = 1,15. Количество отбросов в бытовых сточных водах на одного жителя аб = 8 л/(чел•год), плотность отбросов сб = 1750 кг/м3.

2. Параметры производственных сточных вод

Производственные сточные воды содержат взвешенных веществ bп = 485 г/м3 (размеры d = 10-1…103 мкм), сульфата натрия Cп = 780 г/м3, синтетических поверхностно-активных веществ Кп = 97,5 г/м3 и имеют биохимическую потребность в кислороде полную Lп = 445 г/м3. Коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод Кпсут = 1,1.

Суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику представлен в таблице:

3. Параметры смеси бытовых и производственных сточных вод, подаваемых на очистку

Температура сточных вод в летнее время t = 25 0С; кислотность сточных вод Кс = 55 мл нормального раствора щелочи на каждый литр сточных вод; сточные воды имеют бурую окраску, исчезающую в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:3 (то есть nо = 3); запах фенольный, исчезающий в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:7 (то есть nз = 7); привкус горьковатый, исчезающий в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:9 (то есть nп = 9). Константа скорости потребления кислорода смесью сточных вод и воды водоема при нормальных условиях (20 0С) равна К1(20) = 0,15. Сточные воды содержат азотную кислоту. Реаэрации нет. Химическая потребность в кислороде (взболт.) смеси сточных вод Y = 480 г/м3.

4. Параметры водоема, принимающего очищенные сточные воды с очистных сооружений

Водоем относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водоснабжения и является равнинной рекой. Содержание в воде водоема до спуска сточных вод: взвешенных веществ bр = 2,18 г/м3; сульфата натрия Cр = 0,81 г/м3; синтетических поверхностно-активных веществ Кр = 0,023 г/м3; растворенного кислорода Ор = 0,65 г/м3; биохимическая потребность в кислороде полная Lр = 0,35 г/м3; щелочность воды водоема Вр = 4,5 мл нормального раствора кислоты на каждый литр воды водоема; реакция воды водоема рНр = 7,5; средняя температура воды в водоеме летом tр = 25 0С; предельно-допустимое содержание синтетических поверхностно-активных веществ Кпр.доп. = 0,2 г/м3; химическая потребность в кислороде (взболт.) Yр = 20,8 г/м3.

Вблизи канализируемого объекта нет сельскохозяйственных угодий, нуждающихся в орошении. Наименьший среднемесячный расход воды водоема в год 95%-ной обеспеченности по данным гидрометеослужбы Q = 8 м3/с, средняя скорость течения воды на расчетном участке водоема хср = 0,5 м/с, средняя глубина водоема на расчетном участке Нср = 1,25 м.

Расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по фарватеру по течению l = 12050 м; расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по прямой Lпр = 9050 м. Выпуск сточных вод производится у берега водоема, поэтому коэффициент выпуска о = 1,01.

Для спуска сточных вод применяется рассеивающий фильтрующий струйный выпуск конструкции К.В. Иванова, для которого коэффициент сближения расчетного створа смешения со створом выпуска равен щ = 1,93.

Курсовой проект на тему «Разработка технологической схемы очистки сточных вод» выполнен в 2012 году.

Курсовой проект посвящен разработке технологической схемы очистки смеси бытовых и производственных сточных вод непрерывного действия.

Произведены расчеты: приемной камеры, решеток, смесителя, камеры хлопьеобразования, вертикального отстойника, контактного осветлителя, электролизера.

Все расчеты производились с помощью калькулятора.

Пояснительная записка выполнялась с помощью MS Word.

Графическая часть выполнена с помощью прикладной программы Auto CAD 2002.

ГОСТ 2.104-68-ЕСКД. — Основные надписи;

ГОСТ 2.105-96-ЕСКД. — Общие требования к текстовым документам;

ГОСТ 2.106-96-ЕСКД. — Текстовые документы;

ГОСТ 2.201-80-ЕСКД. — Обозначения изделий и конструкторских документов;

ГОСТ 2.304-81-ЕСКД. — Шрифты чертежные;

ГОСТ 3.1105-84-ЕСТД. — Форма и правила оформления документов общего назна- чения;

ГОСТ 3.1201 -ЕСТД. — Система обозначения технологических документов;

ГОСТ 14.202-73 — Правила выбора показателей технологичности конструкций изделия;

ГОСТ 14.312-74 — Основные формы организации технологических процессов;

ГОСТ 14.313-74 — Этапы, содержание и последовательность работы при автоматизированном проектировании технологических процессов.

Под окружающей нас средой понимается совокупность «чистой» природы и среды, созданной человеком, — распаханные поля, искусственные сады и парки, осушенные болота, крупные города с особым тепловым режимом, микроклиматом, водоснабжением, большим оборотом различных органических и неорганических веществ и т.д. [1, с. 6].

Научно-технический прогресс и связанные с ним грандиозные масштабы производственной деятельности человека привели к большим позитивным преобразованиям в мире — созданию мощного промышленного и сельскохозяйственного потенциала, широкому развитию всех видов транспорта и т.д. Вместе с тем резко ухудшилось состояние окружающей среды. Загрязнение атмосферы, водоемов и почвы твердыми, жидкими и газообразными отходами достигает угрожающих размеров, происходит истощение невозобновляемых природных ресурсов — в первую очередь полезных ископаемых и пресной воды. Дальнейшее ухудшение состояния экосферы может привести к далеко идущим отрицательным последствиям для человечества. Поэтому охрана природы, защита ее от загрязнений стала одной из важнейших глобальных проблем [1, с. 6].

Загрязнения, поступающие в атмосферу, с осадками возвращаются на Землю и попадают в водоемы и почву. Сточными водами предприятий промышленности и агропромышленного комплекса загрязняют реки, озера и моря. В них попадают отходы, содержащие соли различных металлов, удобрения, пестициды, моющие средства, масла и нефтепродукты, радиоактивные вещества и др. Считается, что в водоемы попадает свыше 500 тыс. различных веществ. [2, с. 346]

В производстве образуются различные категории сточных вод. Сточная вода — это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные, атмосферные и промышленные [1, с. 191].

Хозяйственно-бытовые воды — это стоки душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% минеральных. Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территории предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами [1, с. 191].

Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья. В технологических процессах источниками сточных вод являются:

1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакции);

2) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессе переработки;

3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;

4) маточные водные растворы;

5) водные экстракты и абсорбенты;

7) другие сточные воды: воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, оборудования и помещений. Количество и состав сточных вод зависит от производства[1, с. 191].

Имеется несколько путей уменьшения количества загрязненных сточных вод, среди них следующие: 1) разработка и внедрение безводных технологических процессов; 2) усовершенствование существующих процессов; 3) разработка и внедрение совершенного оборудования; 4) внедрение аппаратов воздушного охлаждения; 5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах [1, с. 193].

Но в процессах очистки сточной воды в первичных отстойниках, ионообменных фильтрах образуются большие массы осадков, которые необходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы.

1. Описание процесса образования отходов

В городах и других населенных пунктах образуются загрязнения различного характера, связанные с повседневной деятельностью человека. К таким загрязнениям относятся физиологические отбросы человека и животных, а также загрязненные воды бань, прачечных, ванн, душей, от мытья продуктов питания, посуды, помещений, улиц и др. В большом количестве образуются загрязнения и на промышленных предприятиях. Это получающиеся в результате технологических процессов отбросы и отходы, разбавленные в той или иной степени водой.

Вода, которая была использована для различных нужд и получила при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства, называется сточной жидкостью.

Содержащиеся в сточной жидкости органические загрязнения могут загнивать, при этом они служат благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе патогенных, т. е. таких, которые вызывают инфекционные заболевания.

Различные химические соединения, присутствующие в сточной жидкости (нефтепродукты, жиры, масла, смолы, ядовитые вещества), способны убить все живое на земле и в водоемах. Накопление сточной жидкости на поверхности и в глубине почвы, а также в водоемах вызывает загрязнение окружающей среды, исключает возможность использования водоемов для хозяйственных целей и является причиной возникновения инфекционных заболеваний.

В зависимости от происхождения сточные воды разделяют на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные.

Бытовые сточные воды по природе загрязнения делятся на фекальные, поступающие из уборных и загрязненные в основном физиологическими отбросами, и хозяйственные, поступающие из раковин, ванн, трапов, а также из бань, прачечных, душей, после мытья помещений и др.

Бытовые сточные воды более или менее однообразны по составу. В основном в них содержатся органические загрязнения в нерастворенном и растворенном состоянии. Концентрация загрязнений зависит от степени разбавления их водопроводной водой, т. е. от нормы водопотребления.

Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды в процессе использования ее в производстве. Производственные сточные воды делятся на загрязненные и условно-чистые.

Состав и концентрация загрязнений производственных сточных вод весьма разнообразны, так как они зависят от характера производства, выпускаемой продукции и особенностей технологического процесса. Некоторые производства дают несколько видов сточных вод с различными составом и концентрацией загрязнений. Загрязненные производственные сточные воды могут быть подразделены на содержащие в основном органические загрязнения и содержащие в основном минеральные загрязнения. Условно-чистые воды, в которых содержится весьма малое количество загрязнений, можно спускать в водоем без очистки.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения дождей и таяния снегов и делятся соответственно на дождевые и талые. Отвод и обезвреживание атмосферных вод также входят в задачу канализации.

Атмосферные сточные воды содержат преимущественно минеральные загрязнения и в меньшем количестве органические. Атмосферные сточные воды, образующиеся на территориях промышленных предприятий, содержат отходы и отбросы соответствующих производств. Для атмосферных сточных вод характерна большая неравномерность поступления в канализацию. В сухую погоду они совсем отсутствуют, а в период сильных ливней их количество бывает весьма значительным.

Поддержание санитарного благополучия городов и других населенных пунктов, а также промышленных предприятий возможно только при своевременном удалении с занимаемой ими территории сточных вод с последующей их очисткой и обеззараживанием [1, с. 126].

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязненные веществами, которые могут находиться во всех состояниях — растворенном, коллоидном и нерастворенном. Загрязнения сточных вод могут быть минеральными и органическими. К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, шлак, бой стекла, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки плодов, овощей, растений, бумага, растительные масла и пр.) и животного (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей живых организмов, органические кислоты, различные бактерии, в том числе и болезнетворные, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли так называемые бактериальные и биологические загрязнения). В бытовых сточных водах содержатся такие болезнетворные (патогенные) бактерии, как возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы, а также яйца гельминтов (глистов), поступающие в сточные воды с физиологическими выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах.

Степень загрязнения сточных вод характеризуется содержанием в них взвешенных и оседающих веществ, их биохимической и химической потребностью в кислороде, содержанием в них отдельных химических элементов и соединений, их активной реакцией. [2, с. 165].

Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм — 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов [1, с. 197].

Степень загрязнения сточных вод органическими веществами, содержащимися в них в растворенном виде, а также в виде неоседающих веществ и коллоидов, оценивают их биохимической потребностью в кислороде (БПК) это количество кислорода, необходимого для окисления этих веществ аэробными бактериями в процессеих жизнедеятельности. Окисление органических веществ происходит до полной их минерализации [2, с. 168].

СПАВ представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В зависимости от свойств, проявляемых синтетическими поверхностно-активными веществами при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Анионоактивные поверхностно-активные вещества в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Из анионоактивных СПАВ широкое применение шашли соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты). Радикал R может быть алкильным, алкиларильным, алкилнафтильным, иметь двойные связи и функциональные группы.

Катионоактивные СПАВ вещества, которые ионизируются в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов. К ним относятся четвертичные аммониевые соли, состоящие из углеводородного радикала с прямой цепью, содержащей 12-18 атомов углерода; метильного, этильного или бензильного радикала; хлора, брома, йода или остатка метил- или этилсульфата.

Амфолитные СПАВ ионизируются в водном растворе различным образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном анионоактивные.

Неионогенные СПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

В водные объекты СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов в качестве эмульгаторов).

Исходными данными в курсовой работе являются следующие. Город, расположенный в средней полосе Российской Федерации. В пределах населенного пункта расположены промышленные предприятия. В результате на городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод, содержащая взвешенные вещества, Спав концентрациях, превышающих допустимые для сброса в водоем. Но при этом технологической схемы очистки сточных вод не существует. Моя задача ее разработать.

Бытовые сточные воды образуются от населенного пункта, расположенного рядом с очистными сооружениями. В бытовых сточных водах содержатся взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Производственные сточные воды содержат взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Смесь бытовых и производственных сточных вод, подаваемых на очистку, имеет бурую окраску, фенольный запах, горьковатый привкус. Сточные воды содержат азотную кислоту.

Вблизи канализируемого объекта нет сельскохозяйственных угодий, нуждающихся в орошении. Водоем, принимающий очищенные сточные воды с очистных сооружений, относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водоснабжения и является равнинной рекой.

В книге Родионова А.И., Клушина В.Н. «Техника защиты окружающей среды» [1] рассмотрены методы защиты атмосферы, гидросферы, литосферы от промышленных загрязнений. Также говорится об общих проблемах защиты окружающей среды, технических мерах по ее защите. Описаны способы удаления из сточных вод различных загрязнителей, приведены конструкции аппаратов; разобраны механические, физико-химические, химические, биохимические методы очистки сточных вод.

В книге Калицуна В. И.. «Основы водоснабжения и канализации» [2] приведены системы и схемы водоснабжения и канализации. Рассмотрены схемы, устройство и оборудование водопроводных и канализационных сетей. Кратко описаны принципы работы, расчет и конструкции сооружений, применяемых для очистки природных и сточных вод.

В книге Карюхиной Т.А., Чурбановой И.Н. «Контроль качества воды» [3] приводится классификация сточных вод, виды загрязнений. Разобрано понятие о санитарно-химическом анализе, его основные показатели. Также говорится о контроле различных процессов очистки сточных вод.

В книге Лапицкой М.П., Зуевой Л.И. и Кулешовой Л.В. «Очистка сточных вод (примеры расчетов)» [4] затрагиваются вопросы, касающиеся общих сведений об определении расчетных параметров очистной станции, необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам, по БПК полной смеси сточных вод и воды водоема, по растворенному в воде водоема кислороду; по органолептическому показателю вредности, по температуре воды водоема, по необходимой степени разбавления сточных вод по окраске, запаху, привкусу. Приведены общие сведения о выборе методов очистки сточных вод и типов очистных сооружений, о показателях, определяющих состав очистных сооружений. Приводятся расчеты приемных камер, первичных отстойников, аэротенков, вторичных радиальных отстойников, установки по обеззараживанию сточных вод, смесителей, контактных резервуаров.

В книге Кожинова В.Ф. «Очистка питьевой и технической воды» [5] приведены числовые примеры расчета сооружений для очистки питьевой и технической воды, сопровождаемые необходимыми схемами и чертежами. Материал отражает современные научно-технические достижения в области очистки воды. Содержатся сведения об определении состава сооружений для очистки сточных вод и расчеты, связанные с их компоновкой. Приводятся общие сведения о реагентах, расчет устройств для приготовления и дозирования раствора реагентов; расчет смесителей и камер хлопьеобразования; расчет отстойников, скорых фильтров; расчет установок для обеззараживания воды; расчет озонирующей установки; основные данные о химизме и методах обеззараживания воды хлором, озоном и др.

В работе Проскурякова В.А. и Шмидта Л.И. «Очистка сточных вод в химической промышленности» [6] изложены методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод химических производств от растворенных и нерастворенных органических и неорганических примесей. Описаны методы извлечения ценных веществ из сточных вод. Рассмотрена технология очистки сточных вод ряда производств основной химической промышленности, промышленности основного органического синтеза, термической переработки топлив, производств синтетических смол и пластических пластмасс. Приводятся конструкции отстойников, фильтров и других аппаратов очистки. Описаны теоретические основы процесса очистки сточных вод коагуляцией, влияние различных факторов на процессы гетерокоагуляционной очистки, коагулянты, применяемые для очистки. Также приведены основные технологические схемы и аппаратура для обработки воды коагуляцией и флокуляцией.

Описаны реагентные методы очистки, биологическая очистка. Рассматриваются вопросы, касающиеся закономерностей процесса биологической очистки. Говорится о микрофлоре и микрофауне активного ила. Рассмотрены конструкции аэротенков и т.д.

В работе Тимонина А.С. «Инженерно-экологический справочник» [7] изложены основные методы очистки воздушного и водного бассейнов и литосферы от вредного влияния промышленных газовых выбросов, сточных вод и твердых отходов в теплоэнергетике, нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии и многих других отраслях производства, оказывающих значительное влияние на состояние окружающей среды. Глубоко проанализированы основные технологические решения по очистке газовых выбросов, сточных вод, утилизации твердых отходов в выше перечисленных отраслях производства. Приведены данные о ПДК веществ. Приведено типовое и оригинальное оборудование защиты воздушного и водного бассейнов и литосферы от влияния вредных выбросов, даны методы его расчета и выбора, приведены многочисленные примеры расчета данного оборудования.

В книге Тимонина «Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования» [8] изложены основы конструирования и расчеты общетехнологического и природоохранного оборудования для различных отраслей народного хозяйства. В нем приведены сведения об основных конструкционных материалах и их сортаменте. Рассмотрены основные нормализированные и типовые элементы и узлы технологического и природоохранного оборудования. В справочнике приведены: основное типовое общетехнологическое оборудование, типовая трубопроводная арматура, насосы, вентиляторы, газо- и воздуходувки общепромышленного применения.

В работе Кульского Л.А., Булава М.Н., Смирнова Г.И. «Проектирование и расчет очистных сооружений» [9] описаны: проектирование и расчет очистных сооружений для удаления гетерофазных примесей воды (осветление, обесцвечивание, обеззараживание воды); оборудование для приготовления растворов реагентов; примеры расчета реагентных баков. Говорится о назначении и типах смесительных устройств, приводятся примеры их расчета. Описаны камеры хлопьеобразования и отстойники, скорые фильтры, пример расчета фильтров, контактных осветлителей. Описаны теоретические основы процесса обеззараживания воды, классификация и характеристика методов обеззараживания воды, примеры расчета установок для обеззараживания воды и т.д.

В книге Гудкова А.Г. «Механическая очистка сточных вод» рассмотрены вопросы проектирования и расчета основных сооружений механической очистки бытовых, производственных и атмосферных сточных вод.

Средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод определяется по формуле[ 11, c.6 ]:

Q б _ср.сут==5602,5 м 3 /сут. Средний суточный расход производственных сточных вод определяется по формуле[11]:

где Q_пр суммарный суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику, м 3 /сут (определяется по табл.1).

Максимальный суммарный суточный расход бытовых и производственных сточных вод определяется по формуле [11, c.14]:

где k б _сут коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод, k б _сут=1,15 (из технического задания);

где k п _сут коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод, k б _сут=1,1 (из технического задания);

Максимальный суммарный часовой расход сточных вод из-за возможного не совпадения максимальных часовых расходов бытовых и производственных сточных вод определяют по таблице притока сточных вод по часам суток (табл.2).

Приток бытовых сточных вод от населения

Приток сточных вод от промышленных предприятий, Qпi, м3/ч

источник

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Инженерная защита окружающей среды»

Тема: «Выбор и расчет параметров технологической схемы очистки сточных вод»

Специальность 220300 – «Инженерная защита окружающей среды»

Работа защищена с оценкой

Вода играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизнедеятельности человека. В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель экстрагент, для транспортирования сырья и материалов.

Бурное развитие промышленности вызывает необходимость в предотвращении отрицательного воздействия производственных сточных вод на водоемы. Многие современные технологические процессы связаны со сбросом сточных вод в водные объекты.

В связи с чрезвычайным разнообразием состава, свойств и расходов сточных вод промышленных предприятий необходимо применение специфических методов, а также сооружений по их локальной, предварительной и полной очистке.

В составе инженерных коммуникаций каждого промышленного предприятия имеется комплекс канализационных сетей и сооружений, с помощью которых осуществляется отведение с территории предприятия отработанных вод (дальнейшее использование которых либо невозможно по техническим условиям, либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям), а также сооружений по предварительной обработке сточных вод и извлечению из них ценных веществ и примесей.

Одним из основных направлений научно-технического прогресса является создание малоотходных и безотходных технологических процессов. В области очистки сточных вод таким направлением является разработка канализационных систем с минимальным сбросом сточных вод в водоем или без сброса — бессточных систем.

Наиболее рациональный способ сокращения объема сточных вод — это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, исключающий сброс воды в водоемы.

При таком водоснабжении предусматривается необходимая очистка сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработка и повторное использование сточной воды.

Создание замкнутых систем технического водоснабжения с извлечением ценных компонентов в первую очередь предусматривается при строительстве новых и реконструкции действующих предприятий. Переход на бессточные системы, канализации или системы с минимальным сбросом сточных вод может быть осуществлен путем многократного использования отработанных вод и замены водяного охлаждения на воздушное. При переводе ряда отраслей промышленности.

ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование № 11

Студенту Окользиной Д.П.. группы ИЗОС-В-05

Составить технологический узел очистки сточных вод от следующих загрязнений:

— крупногабаритные загрязнения – 0%;

— средние взвешенные вещества – 35 %;

Рассчитать параметры основных устройств.

Q_c_в =100+50*11 = 650 м 3 /ч = 15600 м 3 /сут;

Для взвешенных веществ: ПДС=5+0.3*11 = 8.3 кг/ч;

Для химического загрязнения: С_сб. = ПДК= 1.5 мг/л;

Эффективность необходимой очистки:

— по взвешенным веществам — ;

— по химическим веществам — .

Для того чтобы, очистка сточной воды была как можно более эффективной и наименее затратной необходимо провести анализ имеющихся методов и аппаратов очистки и выбрать из них наиболее подходящие.

Очистка CВ от содержащихся в ней загрязнений, как правило, проводится в несколько стадий. Общим принципом последовательности расположения очистных сооружений является удаление из CВ загрязнений по их уменьшающейся крупности. Для очистки от взвешенных веществ применяют механические методы очистки CВ. Механическая очистка применяется для выделения из CВ минеральных и органических примесей.

В данной курсовой работе требуется очистить CВ от следующих типов загрязнений:

· средние взвешенные вещества,

Определяем долю по категории загрязнения:

3) средние взвешенные вещества (циклоны, фильтры, отстойники): 35%

4) мелкодисперсные взвешенные вещества (физико-химическая очистка): 40%

После того, как определены доли загрязнителей, выполняется подбор оборудования для очистки.

Так как в сточной воде отсутствуют крупногабаритные загрязнения, процесс процеживания не требуется.

Сточные воды, освобожденные от крупногабаритных загрязнений, поступают в песколовку.

Песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) крупностью свыше 0,2…0,25 мм при пропускной способности станции очистки сточных вод более 100 м3/сут.

Песколовки рассчитываются на максимальный расход сточных вод и проверяются на минимальный приток. Тип песколовки необходимо выбирать с учетом пропускной способности очистной станции, состава очищаемых производственных сточных вод и местных условий строительства. Число отделений песколовок надлежит принимать не менее двух, при этом все отделения должны быть рабочими.

В системах очистки наибольшее применение нашли песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением воды, круглой формы с тангенциальным подводом воды и аэрируемые. Конструкцию сооружения выбирают в зависимости от количества сточных вод и концентрации твердых примесей.

Для своей схемы очистки сточных вод я выбрала горизонтальную песколовку с круговым движением воды. Эффект очистки 92 %

Чтобы очистить сточные воды от средневзвешенных веществ нужно использовать такие аппараты, как отстойники, фильтры, биокоагуляторы , осветлители, гидроциклоны. Отстаивание является самым простым , наименее трудоемким ,и дешевым методом выделения из сточной воды грубодисперсных примесей, плотность которых отличается от плотности воды. Под действием силы тяжести загрязнения оседают на дно или всплывают на поверхность. Отстойники по направлению движения потока воды делятся на вертикальные, горизонтальные, радиальные и наклонные тонкослойные (в зависимости от схемы движения воды и осадка бывают прямоточными, противоточными и перекрестными). По технологической роли отстойники делятся на первичные (для осветления сточной воды) , вторичные (для отстаивания воды, прошедшей биологическую очистку) и третичные (для доочистки), также используются илоуплотнители и осадкоуплотнители. Для своей схемы очистки сточных вод я выбрала первичный отстойник, так в сточной воде которую мне необходимо очистить большое количество средних взвешенных веществ и их необходимо устранить сразу после удаления песка в песколовках, дабы они не мешали дальнейшему процессу очистки. Именно горизонтальный первичный отстойник был выбран потому, что указанный в моем задании расход сточных вод попадает в диапазон значений расхода сточных вод приемлемый в горизонтальных отстойниках. Эффект очистки 60%.

(168мг/л+9.92 мг/л)·0,6 = 106.752 мг/л

После отстойника сточная вода, очищенная в большинстве своем от песка и средних взвешенных веществ подается в фильтр, так на данном этапе целесообразно параллельно с очисткой от взвешенных веществ начинать проводить очистку от химического загрязнения.

К физико-химическим методам очистки сточных вод относят коагуляцию, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, ректификацию, выпаривание, дистилляцию, обратный осмос и ультрафильтрацию, кристаллизацию, десорбцию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), растворимых газов, минеральных и органических веществ.

Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с биохимическими имеют ряд преимуществ:

1) возможность удаления из сточных вод токсичных биохимически неокисляемых органических загрязнений;

2) достижение более глубокой и стабильной степени очистки;

3) меньшие размеры сооружении;

4) меньшая чувствительность к изменениям нагрузок;

5) возможность полной автоматизации;

6) более глубокая изученность кинетики некоторых процессов, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры;

7) методы не связаны с контролем за деятельностью живых организмов;

8) возможность рекуперации различных веществ.

Выбор того или иного метода очистки (или нескольких методов) производят с учетом санитарных и технологических требований, предъявляемых к очищенным производственным сточным водам с целью дальнейшего их использования, а также с учетом количества сточных вод и концентрации загрязнений в них, наличия необходимых материальных и энергетических ресурсов и экономичности процесса.

Коагуляция — это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты — более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных). Первичные частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением их общего числа в объеме дисперсионной среды (в нашем случае — жидкости). Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных — гетерокоагуляцией.

В сточных водах могут содержаться твердые (каолин, глина, волокна, цемент, кристаллы солей и др.) и жидкие (нефть, нефтепродукты, смолы и др.) частицы. Сточные воды в большинстве случаев представляют собой слабоконцентрированные эмульсии или суспензии, содержащие коллоидные частицы размером 0,001…0,1 мкм, мелкодисперсные частицы размером 0,1…10 мкм, а также частицы размером 10 мкм и более.

В процессе механической очистки из сточных вод достаточно легко удаляются частицы размером 10 мкм и более, мелкодисперсные и коллоидные частицы практически не удаляются. Сточные воды многих производств после сооружений механической очистки представляют собой агрегативно устойчивую систему. Для их очистки применяют методы коагуляции; агрегативная устойчивость при этом нарушается, образуются более крупные агрегаты частиц, которые удаляются из сточных вод механическими методами.

Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.

Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов: вида коллоидных частиц; их концентрации и степени дисперсности; наличия в сточных водах электролитов и других примесей; величины электрокинетического потенциала.

В качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа, а также смеси солей Аl2(SО4)3 и FeCl3 в соотношении от 1:1 до 1:2 и алюминийсодержащие отходы, травильные растворы, шлаки, пасты и смеси.

Для интенсификации образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа используют флокулянты: активную кремниевую кислоту (х SiO2*y Н2О) и полиакриламид. Дозу полиакриламида при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком принимают равной от 0,4 до 1,5 мг/л; дозу кремниевой кислоты — 2…3 мг/л.

При использовании в качестве коагулянтов солей алюминия и железа в результате реакции гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды железа и алюминия, которые сорбируют на развитой хлопьевидной поверхности взвешенные, мелкодисперсные и коллоидные вещества и при благоприятных гидродинамических условиях оседают на дно отстойника, образуя осадок.

Процесс очистки сточных вод методом коагуляции или флокуляции включает приготовление водных растворов коагулянтов или флокулянтов, их дозирование, смешение со всем объемом сточной воды, хлопьеобразование, выделение хлопьев из нее.

Приготовление и дозирование коагулянтов производят в виде растворов или суспензий. Растворение коагулянтов осуществляют в баках (не менее двух). Концентрация раствора коагулянта в растворных баках должна составлять 10…17 %. Продолжительность растворения при температуре воды 10 °С принимают равной 10…12 ч.

В процессах обработки воды применяется большое количество реагентов и материалов: соли, кислоты щелочи сорбенты. Реагенты поставляются в твердом, жидком или газообразном состоянии. От свойств реагента зависят условия его хранения и подготовки к дозированию в воду.

В состав реагентного хозяйства входит склад хранения коагулянта и флокулянта, растворные баки (не менее 3), расходные баки (не менее 2), насосы-дозаторы, воздуходувки и трубопроводы.

На складах должен храниться запас реагента на срок до 30 суток в зависимости от Q_сут. . В данном курсовом проектировании предусматривается хранение реагента в сухом виде.

Суточный расход реагентов подсчитывается по формуле:

где Д – доза реагента, мг/л;Q_сут – полная производительность станции, м 3 /сут; ρ – содержание активного вещества в реагенте, %.

Схема приготовления коагулянта при сухом хранении представлена на рисунке 1. Транспортирование коагулянта по складу и загрузка в растворные баки осуществляется с помощью кран – балки и подвесного грейфера емкостью до 0,5 м 3 с помощью дистанционного пульта.

Рис.1: Схема реагентного хозяйства с сухим хранением реагента:

1 — автосамосвал; 2 – склад; 3 – растворные баки; 4 – кран – балка с грейфером; 5 – насос; 6 – расходные баки; 7 – насос – дозатор; 8 – воздуходувка; I – трубопровод холодной воды; II – трубопровод горячей воды; III – сжатый воздух; IV – раствор коагулянта

Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды.

Соли железа как коагулянты имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды, более широкая область оптимальных значений рН среды, большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава; способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.

Процесс очистки СВ коагуляцией и флокуляцией состоит из следующих стадий: дозирование и смешение реагентов со СВ; хлопьеобразование и осаждение хлопьев (рисунок 2).

Рис. 2: Схема установки для очистки вод коагуляцией:

1 – емкость; 2 – дозатор; 3 – смеситель; 4 – КХО; 5 — отстойник

Для очищения сточных вод от мелкодисперсных взвешенных веществ используют методы коагуляции и флотации. Для равномерного распределения растворов реагентов в обрабатываемой воде за короткое время (1 – 2 мин) используют смесители.

Смеситель перегородчатого типа применяют на станциях обработки воды производительностью до 1000 м/ч. Он выполняется в виде железобетонного лотка с вертикальными перегородками, установленными перпендикулярно к движению воды и снабженных отверстиями, расположенными в несколько рядов. Вода, проходя через отверстия со скоростью около 1 м/с, испытывает завихрения, что способствует хорошему смешиванию воды с реагентами. Диаметр отверстий принимают 20 . 100 мм. Чтобы избежать насыщения воды пузырьками воздуха верхний ряд отверстий должен быть затоплен на глубину 0,1-0,15 м.

Осветлители со взвешенным осадком используются для удаления из воды коллоидных и взвешенных примесей после обработки воды коагулянтами и флокулянтами.

Применение осветлителей вертикального типа со взвешенным осадком наиболее целесообразно на водоочистных станциях с производительностью не менее 5000 м 3 /сут для осветления и обесцвечивания воды с содержанием взвешенных веществ до 2500 мг/л и любой цветностью.

В основу работы осветлителей положен принцип контактной коагуляции в слое взвешенного осадка. При поддержании определенной скорости восходящего потока воды (0,5÷1,2 мм/с) формируется слой взвешенного осадка из скоагулированной взвеси в виде мелких хлопьев. Этот слой играет роль фильтра, способствуя лучшему осветлению воды и обесцвечиванию за счет более полного использования адсорбционной емкости хлопьев.

По месту расположения осадкоуплотнителей различают осветлители с вертикальными, поддонными осадкоуплотнителями и осадкоуплотнителями в нижней части зоны осветления. Они выполняются открытыми или напорными.

Рис. 3: Коридорный осветлитель со взвешенным осадком с вертикальным осадкоуплотнителем:

1 — коридоры-осветлители; 2 — осадкоуплотнитель; 3 — подача исходной воды; 4 — сборные карманы для отвода осветленной воды; 5 — отвод осадка из осадкоуплотиителя; 6 — отвод осветленной воды из осадкоуплотиителя; 7 — осадкоприемные окна с козырьками

Эффективность очистки таких осветлителей 70 – 80 %.

Рассчитываем количество задержанных мелкодисперсных веществ:

Вз. В-ва (192 (мг/л)·+61.25 (мг/л))·0,75 = 235.9 мг/л

Фильтр с плавающей загрузкой

Загрузка такого фильтра состоит из гранул, крупность которых уменьшается по направлению движения воды, то есть сверху вниз. Высота слоя загрузки составляет 1,0 – 1,2 м.

Такие фильтры можно использовать для доочистки как механически очищенных производственных стоков, так и биологически очищенных городских сточных вод или их смеси с производственными.

Фильтр регенерируется промыванием водой при достижении предельных потерь напора, равных 1,5 – 2,5 м.

Эффект доочистки для таких фильтров по взвешенным веществам составляет 70 – 80 %.

Рассчитываем эффект доочистки на фильтре по взвешенным веществам:

Вз. В-ва 43.9 мг/л·0,75 = 32.9 мг/л

В процессе очистки от взвешенных веществ и химического загрязнения был достигнут эффект очистки – остаток взвешенных веществ и химического загрязнения после очистки не превышает норму сброса (С_{сб. вз. в.} = 12,77 мг/л, С_{сб. хим. соед.} = 2 мг/л).

К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Все эти методы связаны с расходом различных реагентов, поэтому дороги. Их применяют для удаления растворимых веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод до очистки сточных вод.

Во многих отраслях промышленности перерабатывают или применяют различные соединения ртути, хрома, кадмия, цинка, свинца, меди, никеля, мышьяка и другие вещества, что ведет к загрязнению ими сточных вод. Для удаления этих веществ из сточных вод в настоящее время наиболее распространены реагентные методы очистки, сущность которых заключается в переводе растворимых в воде веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с последующим отделением их от воды в виде осадков. Недостатком реагентных методов очистки является безвозвратная потеря ценных веществ с осадками.

Соединения марганца содержатся в сточной воде металлургических, машиностроительных и химических производств. При концентрации марганца более 0,05 мг/л вода окрашивается в темный цвет. Некоторые производства предъявляют жесткие требования к содержанию марганца в воде (бумажная, текстильная, кинокопировальная, синтетических волокон, пластмасс).

Удаление из воды марганца может быть достигнуто следующими Методами: 1) обработкой воды перманганатом калия; 2) аэрацией, совмещенной с известкованием; 3) фильтрованием воды через марганцевый песок или марганцевый катионит; 4) окислением озоном хлором или диоксидом хлора.

При обработке воды перманганатом калия достигается одновременная очистка от марганца и от железа. Перманганат калия окисляют с образованием малорастворимого диоксида марганца:

ЗМп 2+ + 2MnО 4- + 2Н₂ 0 →5Mn0₂ ↓ + 4Н + .

В этом процессе 1 кг КMn0₄ окисляет 0,53 мг Mn 2+ . Наибольший эффект достигается при обработке воды дозой 2 мг КMn04 на 1 мг. Осадок диоксида марганца удаляют фильтрованием.

Удаление марганца аэрацией с подщелачиванием воды применяют при одновременном присутствии в ней марганца и железа. При аэрации воды удаляется часть диоксида углерода и происходит ее насыщение кислородом воздуха. При удалении СО₂ возрастает рН сточной воды, что способствует ускорению процессов окисления и гидролиза железа и частично марганца с образованием гидроксидов.

Двухвалентный марганец медленно окисляется в трех- и четырехвалентный растворенным в воде кислородом. Окисление марганца происходит при рН = 9-9,5. Образующийся гидроксид марганца выпадает в осадок в виде Mn(ОН)₃ и Mn(ОН)₄ . Растворимость этих соединений 0,01 мг/л, образующийся Mn(ОН)₄ снова участвует в процессе, являясь катализатором окисления марганца.

При рН = 9,5 марганец удаляется почти полностью, при рН 2+ резко ускоряется, если аэрированную воду фильтруют через контактный фильтр, загруженный дробленым пиролюзитом (Mn0₂ Н₂ 0), либо кварцевым песком, предварительно обработанным оксидами марганца.

Двухвалентный марганец может быть удален из воды в процессе окисления его хлором, озоном или диоксидом хлора. При подщелачивании известью до рН = 8 Mn окисляется практически полностью. Расход С12 на окисление 1 кг Mn составляет 1,3 мг. При наличии в воде аммонийных солей расход хлора увеличивается.

Диоксид хлора и озон при рН = 6,5-7 окисляют Mn 2+ за 10-15 минут. На окисление 1 мг Mn2+ расходуется 1,35 мг СlО₂ или 1,45 мг О₃ . Однако применение этих окислителей требует строительства сложных установок, поэтому их практически не используют.

Марганец может быть удален из воды биохимическим окислением. Процесс проводят следующим образом. На песке фильтра высеивают особый вид марганецпотребляющих бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности поглощают из воды марганец. Отмирающие бактерии образуют на зернах песка пористую массу с высоким содержанием оксида марганца, который служит катализатором процесса окисления.

Я выбрала обработку сточных вод перманганатом калия по формуле:

Как наиболее эффективный и технологически простой метод удаления марганца из сточных вод в настоящее время.

Очень важным аспектом применения перманганата калия для очистки воды от марганца является образование дисперсного осадка оксида марганца MnO2, который, имея большую удельную поверхность порядка 300 м2/г, является эффективным сорбентом. При обработке воды перманганатом калия снижение привкусов и запахов происходит также вследствие частичной сорбции органических соединений образующимся мелкодисперсным хлопьевидным осадком гидроксида марганца. Таким образом, применение перманганата калия дает возможность удалить из воды, как марганец, так и железо независимо от форм их содержания в воде. В водах с повышенным содержанием органических веществ железо и марганец образуют устойчивые органические соединения (комплексы), медленно и трудно удаляемые при обычной обработке хлором и коагулянтом. Применение перманганата калия, сильного окислителя, позволяет разрушить эти комплексы с дальнейшим окислением ионов марганца (II) и железа (II) и коагуляцией продуктов окисления. Кроме того, коллоидные частички гидроксида марганца Mn(OH)4 в интервале рН=5….11 имеют заряд, противоположный зарядам коллоидов коагулянтов Fe(OH)3 и Al(OH)3, таким образом добавление перманганата калия воде интенсифицирует процесс коагуляции.
Поэтому считаю целесообразным начать процесс очистки от химического загрязнения на этапе очищения сточных вод от мелкодисперсных взвешенных веществ в процессе коагуляции.

Таким образом, перманганат калия, оказывая совокупное действие как окислителя, сорбента и вспомогательного средства коагуляции, является высокоэффективным реагентом для очистки воды от целого ряда загрязнений, в том числе и от марганца.

горизонтальная песколовка→горизонтальный отстойник® перегородчатый смеситель® осветлитель коридорный®фильтр с плавающей загрузкой

1 – горизонтальная песколовка

2 — горизонтальный отстойник

3 – смеситель перегородчатый

4 – осветлитель коридорный

5 – фильтр с плавающей загрузкой

6 – резервуар очищенной воды

Сточная вода по трубопроводу поступает в песколовку, где проходит очистку от песка. После нее попадает в горизонтальный отстойник для выделения из сточной воды средневзвешенных веществ, которые под действием гравитационной силы оседают на дне отстойника или всплывают на его поверхности. После чего сточная вода проходит в перегородчатый смеситель, где происходит коагуляция мелкодисперсных взвешенных веществ. Затем сточная вода поступает в коридорный осветлитель, где происходит удаление из воды примесей, получившихся после обработки воды реагентами. Затем вода проходит доочистку в фильтре с плавающей загрузкой. Потом вода подается в резервуар очищенной воды.

1. Горизонтальная песколовка с круговым движением воды

1. Средний расход сточных вод в м 3 /с:

q_ср = Q/(24*3600) = 15600/(24*3600) = 0.18 м 3 /с

2. Общий коэффициент неравномерности, отражающий возможные колебания среднего расхода сточных вод, k_общ =1.18 м 3 /с. Тогда получим:

3. Примем песколовку с двумя отделениями. Площадь живого сечения каждого отделения определим по формуле:

4. При глубине проточной части h_r =0,5 м ширина отделений B=W/h_r =0.366/0.5=0.708 м. Ближайший стандартный размер ширины отделений B=1м. При этом наполнение в песколовке при максимальном расходе:

5. При расчетном диаметре частиц песка d=0.20 мм, V_o =18.7 мм/с и k_o =1.7

Таким образом, выбираем двухсекционную песколовку длиной 10 м и шириной каждого отделения 1 м.

2. Расчет вертикального отстойника

Определяется значение гидравлической крупности u

, мм\с

где Hset – глубина проточной части, м ; Kset — коэффициент использования объема проточной части отстойника ; tset – продолжительность отстаивания ; h1 – глубина слоя ,равная 0.5 м; n2 – показатель степени.

u 0 = ( 1000* 3.5*0.35) / (1340*(0.35*3.55/ 0.5) 0.26 )=0.72 мм/с.

Принимаем число отделений отстойников, равное n=10. Принимаем скорость движения рабочего потока в центральной трубе V_en =0,03 м/с и рассчитываем диаметр центральной трубы:

Округляем диаметр d_en до сортаментного значения 700 мм.

Определяем диаметр отстойника:

где V_tb — турбулентная составляющая, мм/с, принимаемая; n – количество отстойников.

Принимаем типовой отстойник D = 9 м.

Производительность одного отстойника (,м 3 /ч) определена по формуле:

где d_en — диаметр впускного устройства, м.

Период вращения распределительного устройства (Т, с) составит:

Определим полную строительную высоту отстойника:

где H1 – высота борта над слоем воды принимаемая 0.3-0.5 м , H2 – высота нейтрального слоя ( от дна на выходе) равная 0.3 м.

Определяем количество осадка выделяемого при отстаивании за сутки:

где Q – суточный расход сточных вод , м3/сут ; pmud – влажность осадка равная 94-96 %, ymud – плотность осадка равная 1 г/см3.

Qmud = 6000 (240-150) / (100- 96) * 1 *104 = 13.5 м3/сут.

Выгрузку осадка рекомендуется производить один раз в сутки, но не реже одного раза в 2 суток под гидростатическим давлением.

Fл = q / vл = (650/3600) /0.6 = 0.3 м 2 ,

где q – производительность водоочистного сооружения , м 3 /с;

vл — допустимая скорость движения воды в лотке , м/с (vл =0.6 м/с);

где Н – высота слоя воды в конце смесителя после перегородок (Н=0.4-0.5м);

3. Потеря напора в каждом сужении смесителя составит:

Нс = ζ * Vс 2 /2*g = 2.9 *1 2 / 2* 10 = 0.145 м ,

где Vс – скорость движения воды в сужении перегородки, равная 1 м/с;

ζ – коэффициент сопротивления ,принимаемый равным 2.9.

где N_пр – приведенное население, чел.;

q_ос – удельное количество песка, л/(сут*чел), q_ос = 0.02 л/(сут*чел).

W_ос = 1200000*0.02/1000 = 24 м 3 /сут

2. Полезный объем одного бункера (, м 3 ) определен по формуле:

T — время хранения осадка в бункерах, согласно СНиП, принимаем T = 5сут;

n — число бункеров, принимаем n = 2.

3. Принимаем диаметр бункера D = 1.4 м и определяем высоту (,м) усеченного конуса.

4. Высота цилиндрической части бункера (hцил , м).

h_цил = 4*(62.5 – 1/12*3.14*0.78*(1.4 2 + 1.4*0.5 +0.5 2 ))/3.14*1.4 2 = 1.37 м

5.Строительная высота бункера составит:

Нстр. = hб + hус +hцил = 0.3 + 1.37 + 0.78 = 2.45

где hб – высота борта бункера, принимаем равной 0.3 м.

Расчет реагентного хозяйства

Состав реагентного хозяйства зависит от расхода реагентов и способа их хранения. Хранение реагентов предусматривают в сухом или растворенном виде.

При сухом хранении реагентов необходимо устраивать склад, рассчитанный на 15–30 суточный запас, считая по периоду максимального расхода реагента согласно п. 6.202 [1].

Площадь склада для коагулянта или извести определяется по формуле

, м 2 ,

где Q – полный суточный расход воды, м 3 /сут;

Д_к – максимальная доза реагента, г/м 3 ;

Т – продолжительность хранения реагента на складе, сут;

a – коэффициент для учета дополнительной площади проходов на складе, равный 1.15;

Р_с – содержание безводного продукта в коагулянте (извести), %; принимается для очищенного коагулянта 50%, для неочищенного – 33.5%, для извести – 60.70%;

s – объемный вес реагента, 1.1–1.3 т/м 3 ;

h – допустимая высота слоя реагента на складе (для коагулянта принимается 2.0 м, для извести – 1.5 м).

Доза коагулянта с учетом мутности исходной воды составляет 40 мг/л.

F_скл = = 0.00004*15600*15*1.15/10000*0.5*1.1*2 = 101.8 м 2

Цех коагуляционного хозяйства

Для приготовления раствора коагулянта применяют растворные и расходные баки, воздуходувки для подачи воздуха, обеспечивающие перемешивание раствора реагентов, и дозаторы для дозирования расчетной дозы реагентов в смесители. В расходном баке коагулянтов хранится не менее 30-суточного запаса реагентов.

Емкость растворных баков определяется по формуле

, м 3 ,

где q – часовой расход воды, исходя из полной производительности станции, м 3 /ч;

n – время, на которое заготавливают раствор коагулянта, согласно п. 6.22 [1] 10–12 ч;

Д_к – максимальная доза коагулянта в пересчете на безводный продукт, г/м 3 ;

b_раств – концентрация раствора коагулянта, принимается согласно п. 6.21 [1] для неочищенного до 17%, для очищенного до 24%;

g – объемный вес раствора коагулянта, т/м 3 .

Количество растворных баков принимается с учетом разовой поставки, а также времени его растворения и должно быть не менее трех.

Количество расходных баков должно быть не менее двух. Высота слоя раствора в баках – 1.5–3.0 м. Раствор коагулянта из растворных баков в расходные может перепускаться самотеком либо перекачиваться насосом.

В расходных баках раствор разбавляется водой до соответствующей концентрации при постоянном перемешивании.

W_раств = 700*10*0.00004/10000*0.24*3 = 38.8 м 3

Суточный расход реагентов рассчитывается по формуле:

C_сут =(35* 15600)/10*90 = 606.7 кг.

Объем растворного бака коагулянта рассчитывается по формуле:

Объем расходного бака коагулянта определяется по формуле:

1.Находим Предотвращенный ущерб от сброса взвешенных веществ:

ПУвзв.вещ= Q год * (Снач – Ссб )* Пл* 10-9

ПУвзв.вещ= 15600*365 *1000* ( 480-8,3)* 366*0.000000001=1591920 р.

Где ПУ- предотвращенный ущерб ; Qгод – годовой расход сточной воды ; Снач – концентрация до чистки ; Ссб – концентрация при которой возможен сброс ; Пл – плата за сброс.

2. Находим предотвращенный ущерб от сброса химического загрязнения:

ПУхим.вещ-ва= Q год * (Снач – Ссб )* Пл* 10-9

3. Затраты на очистку от взвешенных веществ:

Звзв= 15600*1000*365 * 1,2= 683 280 р

Где Сб- себестоимость очистки.

4. Затраты на очистку от химического загрязнения :

Зхим.загр= 15600*1000*365 * 5= 1 423 500р.

5. Общий предотвращенный ущерб равен:

ПУобщ= 1591920 + 627478= 2 219 398р.

6.Общие затраты на очистку :

Зобщ = 683 280 + 1 423 500 = 2 106 780 р.

7. Прибыль от продажи осадка равна:

— стоимость песка составляет 66р/м3 , суточный объем осадка,накапливаемого в песколовках – 0.36 м3/сут,соответственно в год – 132 мз , следовательно годовая прибыль от продажи осадка равна 132*66= 8672 р.

8. Экономическая эффективность очистки:

Э= 2 219 398 –2 106 780 + 8672 = 121 290 р.

Вывод : Исходя из данных расчетов можно сделать вывод ,что проводить очистку сточных вод по данной технологической схеме целесообразно, т.к это экономически выгодно.

В ходе курсового проекта составлен технологический узел очистки от взвешенных веществ и соединений свинца перед сбросом воды в водоем, проведен расчет основного оборудования и экономического ущерба.

В настоящее время в области очистки сточных вод основным направлением развития является разработка канализационных систем с минимальным сбросом сточных вод в водоем или без сброса — бессточных систем. Необходима разработка рациональных способов сокращения объема сточных вод за счет создания оборотных и замкнутых систем водоснабжения, исключающих сброс воды в водоемы. При таком водоснабжении предусматривается необходимая очистка сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработка и повторное использование сточной воды.

1. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004.

2. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учебное пособие /Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. – М.: Высшая школа, 2003 – 344 с: ил.

3. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Уч. Пособие. – М.: издательство АСВ, 2004. – 496 с.

4. Батугин А.С, Захарова А,А. Защита гидросферы. Ч.1. Учебное пособие для студентов 4 – го курса специальности ИЗОС.- М.: МГГУ,2006

5. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка: Учебное пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996 – 680 с; 178 ил.

6. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. М.: Химия 1989 – 512с.

7. Томаков П.И., Коваленко В.С., Михайлов А.М., Калашников А.Т. Экология и охрана природы при открытых горных работах. М.: Издательство МГГУ. – 1994, 418 с.: ил.

источник

Название: Выбор и расчет параметров технологической схемы очистки сточных вод
Раздел: Рефераты по экологии
Тип: курсовая работа Добавлен 03:29:59 26 мая 2011 Похожие работы
Просмотров: 2671 Комментариев: 7 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать

Анализ технологических схем очистки сточных вод

Производственные сточные воды содержат взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод определяется по формуле[ 11, c.6 ]:

Q б ср.сут==5602,5 м 3 /сут. Средний суточный расход производственных сточных вод определяется по формуле[11]:

где Qпр суммарный суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику, м 3 /сут (определяется по табл.1).

Максимальный суммарный суточный расход бытовых и производственных сточных вод определяется по формуле [11, c.14]:

где k б сут коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод, k б сут=1,15 (из технического задания);

где k п сут коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод, k б сут=1,1 (из технического задания);

Q б _ср.сут==5602,5 м 3 /сут. Средний суточный расход производственных сточных вод определяется по формуле[11]:

где Q_пр суммарный суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику, м 3 /сут (определяется по табл.1).

где k б _сут коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод, k б _сут=1,15 (из технического задания);

где k п _сут коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод, k б _сут=1,1 (из технического задания);