Разработка технологической схемы комплекса очистных сооружений промышленных объектов №2, №4, №5

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объектов №3, №4, №5 представлены в таблице №10.

Технологическая схема очистки сточных вод приведена на рис. 9.

Технологическая схема очистки сточных вод включает в себя 3 блока: механической, физико-химической и химической очистки.

Механическая очистка производственных сточных вод состоит из процеживания (решетка), кратковременного отстаивания (песколовка), отстаивания (отстойник).

Решетка является предварительным этапом обработки сточных вод (см. пункт 4.1).

После предварительной очистки для извлечения из сточной воды тяжелых минеральных примесей применяется метод механической очистки, а точнее кратковременное отстаивание. Используется горизонтальная песколовка, т.к. расход стоков равен 60000 м³/сут (горизонтальные песколовки предусматривают при расходах от 10000 м3/сут).

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 339 мг/л при исходной концентрации 484мг/л, а степень очистки по отношению к исходному значению – 30%.

Далее сточная вода направляется так же на кратковременное отстаивание, сооружение – радиальная многоярусная нефтеловушка. Применение этого сооружения обусловлено большим расходом сточных вод, наличием в воде высокой концентрации нефтепродуктов (1580 мг/л), т.к. это сооружение имеет высокую производительность. Наличие тонкослойных элементов способствует эффективному удалению эмульгированных нефтепродуктов, что улучшает работу данного сооружения.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по нефтепродуктам составляет 553 мг/л при исходной концентрации 1580 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 65 %;

- по взвешенным веществам составляет 288 мг/л при исходной концентрации 399 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 15 %, по отношению к исходному значению 40%.

Предварительно обработанная сточная вода подается в контактный усреднитель с пневматической системой перемешивания. Здесь обеспечивается полное усреднение сточной воды, как по расходам, так и по концентрациям загрязняющих веществ. В результате исключения пиковых расходов сточных вод, поступающих на очистку, получается значительная экономия электроэнергии при эксплуатации сооружений и повышается надежность их работы. Применяем контактный усреднитель, так как суточный расход превышает 15000 м³/сут.

Для дальнейшей обработки сточной воды используется комбинированный метод механической и физико–химической очистки, а именно сочетание отстаивания с коагулированием раствором Al₂(SO₄)₃ (см. пункт 4.2). Для очистки сточных вод данных объектов целесообразно применять радиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования (расход сточных вод более 20000 м³/сут).

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 43 мг/л при исходной концентрации 288 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 85 %, по отношению к исходному значению – 91%;

- по БПК составляет 219 мгО₂/л при исходной концентрации 292 мгО₂/л, степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 15 %;

- по ХПК составляет 467 мгО₂/л при исходной концентрации 584 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 20 %;

- по нефтепродуктам составляет 360 мг/л при исходной концентрации 1580мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 35 %, по отношению к исходному значению – 77%;

- по ионам Fe составляет 0,228 мг/л при исходной концентрации 0,304 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям – 25 %;

На следующей ступени обработки сточной воды следует применить флотацию (см. пункт 4.2). В данном случае используем пневматическую реагентную флотацию. В качестве реагента применяется Al₂(SO₄)₃.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 20,0 мг/л при исходной концентрации 43 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 53%, по отношению к исходному значению – 96%;

- по БПК составляет 33 мгО₂/л при исходной концентрации 219мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 85%, по отношению к исходному значению 90%;

- по ХПК составляет 56 мгО₂/л при исходной концентрации 467 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 88%, по отношению к исходному значению 90%;

- по нефтепродуктам составляет 25 мг/л при исходной концентрации 360 мг/л, очистки по отношению к предыдущему значению 93%, степень очистки по отношению к исходному значению 98%;

- по ионам Fe составляет 0,14 мг/л при исходной концентрации 0,228 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему 40% и к исходному значениям – 54 %;

Затем сточные воды подвергаются адсорбции на березовом активированном угле(БАУ)( многоярусный адсорбер с псевдоожиженным слоем адсорбента). Преимущество данного аппарата – интенсивное измельчение адсорбента в псевдоожиженном слое увеличивает рабочую удельную поверхность адсорбента и способствует более полному использованию его емкости.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по БПК составляет 16,5мгО₂/л при исходной концентрации 33 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 50 %, по отношению к исходному значению 94 %;

- по ХПК составляет 28 мгО₂/л при исходной концентрации 56 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 50 %, по отношению к исходному значению 95 %;

- по нефтепродуктам составляет 10 мг/л при исходной концентрации 25 мг/л, очистки по отношению к предыдущему значению 60 %, степень очистки по отношению к исходному значению 99 %;

- по ионам Mn составляет 0,21 мг/л при исходной концентрации 0,26 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 20 %, степень очистки по отношению к исходному значению 20 %;

- по ионам Zn составляет 0,37 мг/л при исходной концентрации 0,46 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям – 20 %;

- по ионам Cu составляет 0,37 мг/л при исходной концентрации 0,46 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям – 20 %;

- по ионам Fe составляет 0,11 мг/л при исходной концентрации 0,14 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему 20% и к исходному значениям – 64 %.

На следующей ступени очистки применяют химический метод очистки.

Для доочистки и обеззараживания сточных вод применяется окисление гипохлоритом натрия (см. пункт 4.1).

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 10 мг/л при исходной концентрации 20 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 50%, по отношению к исходному значению 98%;

- по БПК составляет 10 мгО₂/л при исходной концентрации 16,5 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 40%, по отношению к исходному значению 97%.

После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте № 1.

Для того, чтобы качество воды, потребляемой на объекте № 4, соответствовало требованиям необходимо произвести доочистку этих вод по некоторым показателям (ионы Mn, Zn, Cu)

Для снижения значений по ионам металлов до требуемого, применяем ионный обмен – разновидность процесса хемосорбции, при котором происходит обмен одноименно заряженных ионами, находящихся в растворе и на поверхности ионита. Для этого используется катионитовый фильтр.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по ионам Mn²⁺ составляет 0,1 мг/л при исходной концентрации 0,21 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 52 %, степень очистки по отношению к исходному значению 62%;

- по ионам Zn²⁺ составляет 0,3 мг/л при исходной концентрации 0,37 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 19 %, степень очистки по отношению к исходному значению 35%;

- по ионам Cu²⁺ составляет 0,1 мг/л при исходной концентрации 0,37 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 19 %, степень очистки по отношению к исходному значению 35%;

После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте №4.

Таблица 10

Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №2, №4, №5

Показатели качества сточных вод

Размерность

Исходное значение

Требуемая степень очистки, %

Требуемая глубина очистки

Метод

кратковременное отстаивание

Метод

кратковременное отстаивание

Метод

отстаивание+коагулирова-ние

Сооруже- ние

Горизонтальная песколовка

Сооруже- ние

радиальная многоярусная нефтеловушка

Сооруже- ние

радиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования

степени очистки

глубина очистки

степени очистки

глубина очистки

степени очистки

глубина очистки

,%

,%

значения

,%

,%

значения

,%

,%

значения

Взвешенные в-ва

мг/л

96/99

20/10

БПК полн

мгО2/л

95/98

15/10

ХПК

мгО2/л

93/95

40/30

Ионы Mn

мг/л

0,26

н.н/66

н.н/0,1

Ионы Zn

мг/л

0,46

н.н./35

н.н/0,3

Ионы Fe

мг/л

0,304

н.н/1,32

н.н/0,30

0,228

Ионы Cu

мг/л

0,46

н.н/78

н.н/0,1

Нефтепродукты

мг/л

99,4/99,7

10/5

окончание таблицы 12

Показатели качества сточных вод

Метод

реагентная пневматическая флотация

Метод

адсорбция на БАУ

Метод

окисление +фильтрование

Метод

ионный обмен

Соору-жение

радиальный флотатор

Соору-жение

многоярусный адсорбер с пневмосжиженным слоем адсорбента

Соору-жение

контактная камера+двухслойный фильтр

Соору-жение

катионитовый фильтр

степени очистки

глубина очистки

степени очистки

глубина очистки

степени очистки

глубина очистки

степени очистки

глубина очистки

,%

,%

значения

,%

,%

значения

,%

,%

значения

,%

,%

значения

Взвешенные в-ва

БПК полн

16,5

ХПК

Ионы Mn

0,21

0,1

Ионы Zn

0,37

0,3

Ионы Fe

0,14

0,11

Ионы Cu

0,37

0,1

Нефтепродукты

5. Сравнительная оценка эффективности использования водных ресурсов в исходном и проектируемом вариантах системы производственного водообеспечения техногенного комплекса

Оценка эффективности проводится на основании результатов расчета следующих коэффициентов:

- коэффициент использования оборотной воды,

- коэффициент использования свежей воды, забираемой из источника,

-коэффициент безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения,

- коэффициент водоотведения,

- коэффициент использования воды.

Расчёт коэффициента использования оборотной воды:

K_oб= ,

где Q_об-расход оборотной воды;

Q_ист-расход воды, забираемой из источника водоснабжения;

Исходный вариант: к_об=

Проектируемый вариант: к_об=

Расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:

к_св.в= ,

где Q_ист - расход воды поступающей из источника водоснабжения;

Q_сбр - расход сбрасываемой воды

Исходный вариант: к_св.в.=

Проектируемый вариант: к_св.в.=

Расчёт коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:

к_{безв. потр..}= ,

где Q_исп-расход воды,забираемой из источника водоснабжения;

Q_сбр-расход воды сбрасываемой в источник водоснабжения

Исходный вариант: к_{безв.потр}=

Проектируемый вариант: к_{безв.потр.}=

Расчёт коэффициента сброса:

К_сбр= ,

где Q_ист-расход воды, забираемой из источника водоснабжения;

Q_сбр -расход воды сбрасываемой в источник водоснабжения

Исходный вариант: к_сбр=

Проектируемый вариант: к_сбр=

Расчёт коэффициента использования воды:

К_исп.= ,

где Q_исп-расход воды, забираемой из источника водоснабжения;

Q_сбр-расход воды сбрасываемой в источник водоснабжения

Q_об-расход оборотной воды;

Q_разб-расход воды,требуемой для разбавления СВ при их сбросе в источник водоснабжения

Q_разб=Q_{сбр /} ПДК_i

где ПДК_i – предельно-допустимая концентрация i-го вещества, мг/л.

Q_разб= 132892,07 м³/час

Исходный вариант: К_.исп.=

Проектируемый вариант: К_.исп.=

Для сравнения полученных коэффициентов, представим их в виде таблицы 11.

Таблица 11

Сравнительная таблица коэффициентов

№ п/п	Коэффициент	Исходный вариант	Проектируемый вариант
	Koб.	0,0	0,59
	Ксв.в.	0,41	1,0
	Кбезв.потр.	0,405	0,412
	Ксбр.	0,59	0,0
	Кисп	0,023	1,0

Вывод:

Коэффициент использования оборотной воды K_oб. Характеризует техническое совершенство системы водообеспечения: в исходном варианте K_oб.=0, а в проектируемом K_oб.=0,59. Увеличения этого коэффициента объясняется тем, что технологический комплекс был переведен с прямоточной системы на оборотную систему водоснабжения. Это позволяет сократить потребление комплексом водных ресурсов источника водоснабжения.

Коэффициент использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения К_св.в. показывает долю потребления свежей воды в общем водопотреблении на производственные нужды: в исходном варианте К_св.в.=0,41, а в проектируемом К_св.в.=1,0. А это значит, что сброс сточных вод в данном случае отсутствует. Значение этого коэффициента увеличилось за счет повторного использования воды, что позволяет значительно сократить забор водных ресурсов из источника водоснабжения, также К_св.в. свидетельствует о высокой организации водопотребления.

Коэффициент безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения, характеризует степень рационального использования воды, кроме того от отражает уровень совершенства технологии производства: в исходном варианте К_{безв.потр.}=0,405, а в проектируемом К_{безв.потр.}=0,412. Произошло незначительное увеличение этого коэффициента, что не свидетельствует об ухудшении ситуации.

Коэффициент сброса К_сбр. Показывает долю сбрасываемых за пределы предприятия в открытый водоем сточных вод в общем количестве отводимых сточных вод предприятия: в исходном варианте К_сбр.=0,59, а в проектируемом К_сбр.=0. Сброс сточных вод в водоем полностью прекращен за счет включения их в оборотный цикл, что благоприятно сказывается на состоянии водного объекта, т.к. снижается антропогенная нагрузка на сам объект.

Коэффициент использования воды К_исп характеризует уровень комплексности использования воды и экологичности производства: в исходном варианте К_исп =0,023, а в проектируемом К_исп=1,0. Произошло значительное увеличение этого коэффициента, что свидетельствует о более рациональном использовании воды на промышленных предприятиях – сточные воды включены в оборотные и повторно-последовательные циклы, полностью отсутствует их сброс в водоем.