2015-08-12
8022
4.1. Расчет показателей качества совместно утилизируемых
сточных вод
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:
| Ссмi = | С1i ∙ Q1 + С2i ∙ Q2 +…+ Сni ∙ Qn | , где |
| Q1 + Q2 +…+ Qn |
Ссмi – значение i – ого показателя качества смешанных СВ, мг/л;
С1i, С2i, …, Сni – значение i – ого показателя качестваСВ, соответственно 1,2, …, n – ого объектов, мг/л;
Q1, Q2, …, Qn – значение расходов СВ, соответственно 1,2, …, n – ого объектов канализирования, мг/л;
Расчет показателей качества смешанных сточных вод объектов представлен в таблицах 7 и 8:
Таблица 7
Показатели качества смешанных сточных вод объектов №2 и №3
| Показатели качества | Промышленные объекты | Усредненные показатели качества | Требования к качеству воды, подаваемой на объект №2 | Требования к качеству воды, подаваемой на объект №3 | |
| Взвешенные вещества | 30,0 | 20,0 | |||
| БПКполн | 50,0 | 40,0 | |||
| ХПК | 60,0 | ||||
| Азот аммонийный | 3,00 | 1,00 | 2,4 | 5,00 | 3,00 |
| Хлориды Cl- | н/н | н/н | |||
| Сульфаты SO42- | н/н | н/н | |||
| Ионы Fe3+ | 10,0 | 5,00 | 8,5 | н/н | 1,00 |
| Ионы Mn2+ | 30,0 | 10,0 | н/н | 30,0 | |
| Ионы Zn2+ | 10,0 | 3,00 | 7,9 | н/н | 10,0 |
| Ионы Cu2+ | 30,0 | 10,0 | н/н | 30,0 | |
| Нефтепродукты | 20,0 | 10,0 | |||
| рН | 8,50 | 7,50 | 8,2 | 6,50…8,50 |
Таблица 8
Показатели качества смешанных сточных вод объектов №4 и №5
| Показатели качества | Промышленные объекты | Усредненные показатели качества | Требования к качеству воды, подаваемой на объект №3 | |
| Взвешенные вещества | 436,636 | 15,0 | ||
| БПКполн | 609,091 | 20,0 | ||
| ХПК | 863,636 | 50,0 | ||
| Азот аммонийный | 127,273 | 1,00 | ||
| Хлориды Cl- | 30,0 | 10,0 | 20,909 | |
| Сульфаты SO42- | 50,0 | 30,0 | 40,909 | |
| Ионы Fe3+ | 0,05 | 0,03 | 0,041 | 0,30 |
| Ионы Mn2+ | 0,03 | 0,01 | 0,021 | 0,1 |
| Ионы Zn2+ | 0,05 | 0,02 | 0,036 | 0,3 |
| Ионы Cu2+ | 0,05 | 0,01 | 0,032 | 0,1 |
| Нефтепродукты | 0,50 | 0,01 | 0,277 | 0,50 |
| рН | 6,50 | 7,00 | 6,727 | 6,50…8,50 |
4.2.Составление, обоснование и краткая характеристика технологических схем очистки утилизируемых сточных вод.
Расчёт основных характеристик процессов очистки сточных вод.
4.2.1. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленных объектов №2 и №3
Технологическая схема очистки сточных вод состоит из механической, физико-химической и химической очистки.
Механическая очистка состоит из процеживания (решетка), отстаивания (песколовка, отстойник), фильтрования (фильтр).
Решетка является предварительным этапом обработки сточных вод для исключения вероятности попадания в основные сооружения грубодисперстных примесей, что предотвращает поломки основных сооружений. По способу установки применяют неподвижные решетки, а удаление задержанных примесей механизировано, т.к. суточное накопление мусора превышает 0,1 м3.
Песколовки применяют при производительности очистных сооружений свыше 100 м3/сут. Для извлечения из сточных вод тяжелых минеральных примесей применяем кратковременное отстаивание. Тип песколовки выбирается с учетом расхода сточных вод, схемы очистки сточных вод и обработки осадков, характеристики взвешенных веществ и т.д. Применение вертикальной песколовки будет нецелесообразно, т.к. она применяется при расходах до 8000 м3/сут (суммарный расход сточных вод на объектах №2 и №3 составляет 48000 м3/сут). Горизонтальные песколовки применяются при расходах от 10000 м3/сут. Используем горизонтальную песколовку. Также можно было использовать тангенциальную песколовку (используется при расходах до 50000 м3/сут), но она более сложна по устройству и обслуживанию чем горизонтальная.
Далее сточная вода также направляется на кратковременное отстаивание, сооружение – радиальная многоярусная нефтеловушка. Применение этого сооружения обусловлено большим расходом сточных вод и наличием в воде высокой концентрации нефтепродуктов (1680 мг/л), т.к. это сооружение имеет большую производительность. Наличие тонкослойных элементов способствует эффективному удалению эмульгированных нефтепродуктов, что улучшает работу данного сооружения.
Далее, по причине смешения сточных вод разумно будет использовать усреднитель. Предварительно обработанная сточная вода подается в проточный усреднитель с механической 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 проточный усреднитель, т.к. суточный расход превышает 15000 м3/сут (расход составляет 48000 м3/сут).
В качестве следующей ступени обработки сточных вод 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 реагентную пневматическую флотацию, предпосылкой к этому являются достаточно большие концентрации ВВ, БПК, ХПК и большой расход сточных вод. Пневматическая флотационная установка имеет ряд достоинств: простота конструкций, обслуживания, а главное - высокая производительность, что удовлетворяет нас по причине достаточно большого расхода очищаемой воды. Принцип действия основан на подаче воздуха во флотокамеру (радиальную, из-за большого расхода) под высоким давлением через сопла (диаметр 1-1,2 мм), которые располагаются на донных воздухораспределительных трубках. Воздух, выходя из насадки, сталкивается с жидкостью и дробиться на маленькие пузыри, которые, впоследствии, флотируют «прилипшие» примеси на поверхность и, образуя пену, удаляются. Образование таких пузырей позволяет извлекать из жидкости высокодисперстные примеси. Для повышения степени «прилипания» загрязняющих веществ к пузырям, сточные воды предварительно обрабатываем реагентами. В качестве коагулянта применяем сернокислый алюминий Al2(SO4)3, а в качестве флокулянта– полиакриламид (ПАА). Выбираем радиальную флотационную камеру, так как расход сточных вод более 1500 м3/час (48000 м3/сут).
Следующей ступенью обработки сточных вод будет использование сорбционной установки (адсорбция на березовом активированном угле (БАУ)), что наиболее эффективно позволит снизить концентрации растворенных органических веществ, т.е. БПК, ХПК и понизить концентрацию нефтепродуктов. В нашем случае будем использовать двух ступенчатую сорбционную установку с противоточным введением сорбента, это целесообразно из-за повышенной концентрации ВВ и более экономичного расходования сорбента (по сравнению с прямоточным введением).
Далее для обработки сточных вод применяем химический (окисление) метод. Для доочистки сточных вод до требуемых значений по БПК, ХПК и нефтепродуктам используется окисление гипохлоритом натрия (NaClO) с добавлением аммиачной воды (NH4OH) (чтобы избежать образования органических соединений), в контактной камере. Применение жидкого хлора не целесообразно в связи с тем, что затраты на обеспечение мер безопасности при использовании жидкого хлора многократно превышают затраты на само хлорирование. Хлорирование является методом борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов в системах повторного (оборотного) водообеспечения и снижения концентраций загрязняющих веществ до требуемых значений.
Применение NaClO обусловлено еще и тем, что в воде, потребляемой объектами №2 и №3, допускается высокое содержание хлоридов (на объектах №2 и №3 содержание хлоридов не нормируется). Этот способ также менее затратен по сравнению с озонированием или другими альтернативными методами обеззараживания воды.
В качестве сооружения для окисления используется контактный резервуар, где происходит эффективное смешивание окислителя со сточными водами, устройство для дозирования реагентов и складское хозяйство (реагентное). Очень важный фактор - возможность получения гипохлорита натрия непосредственно на очистных сооружениях.
После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте №2.
Для того, чтобы качество воды, потребляемой на объекте №3, соответствовало требованиям, необходимо провести доочистку этих вод по некоторым показателям (ВВ, БПК, ХПК, ионы железа и нефтепродукты).
Для снижения концентрации взвешенных веществ применяем механический метод (фильтрование). При фильтровании будем использовать однослойный фильтр, который 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.
Затем сточные воды подвергаются адсорбции на березовом активированном угле (напорный адсорбционный фильтр). Это фильтры, аналогичные одноименным механическим фильтрам, но в которых в качестве фильтрующего материала используется адсорбент. Такие установки значительно более просты по конструкции и обслуживанию, более производительны, менее требовательные к качеству исходной воды.
После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте №3.
Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №2 и №3 представлены в таблице 9, а технологическая схема приведена на рис.7.
Таблица 9
Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объектов №2 и №3
| Показатель качества воды | Исходные значения | Требуемая степень очистки, % | Требуемая глубина очистки | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | Кратковременное отстаивание | |||||||||
| Размерности | Значения | Сооружение: | Горизонтальная песколовка | |||||||
| Степени очистки | Глубина очистки | |||||||||
| На ПО№2 | На ПО№3 | На ПО№2 | На ПО№3 | δ0,% | δ1% | Значения | ||||
| ВВ | мг/л | 5100,0 | 99,412 | 99,608 | 30,0 | 20,0 | 510,0 | |||
| БПКполн | мгО2/л | 910,0 | 94,505 | 95,604 | 50,0 | 40,0 | 910,0 | |||
| ХПК | мгО2/л | 1850,0 | 94,595 | 96,757 | 100,0 | 60,0 | 1850,0 | |||
| Ионы Fe | мг/л | 8,5 | - | 88,235 | - | 1,0 | 8,5 | |||
| Нефтепродукты | мг/л | 2400,0 | 99,167 | 99,583 | 20,0 | 10,0 | 1680,0 | |||
Таблица 9 (продолжение)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | Кратковременное отстаивание | Метод: | Реагентная пневматическая флотация (р-рыAl2(SO4)3, ПАА) | |||||
| Сооружение: | Радиальная нефтеловушка | Сооружение: | Радиальныйфлотатор | |||||
| Степени очистки | Глубина очистки | Степени очистки | Глубина очистки | |||||
| δ0,% | δ1% | Значения | δ0,% | δ1% | Значения | |||
| ВВ | 357,0 | 99,58 | 21,42 | |||||
| БПКполн | 910,0 | 109,2 | ||||||
| ХПК | 1850,0 | |||||||
| Ионы Fe | 8,5 | 2,55 | ||||||
| Нефтепродукты | 336,0 | 99,16 | 20,16 | |||||
Таблица 9 (продолжение)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | Адсорбция на БАУ 1-й ступени | Метод: | Окисление гипохлоритом натрия (NaClO) с добавлением аммиачной воды (NH4OH) | |||||
| Сооружение: | 2-х ступенчатая установка с противоточным вводом адсорбента | Сооружение: | Контактная камера | |||||
| Степени очистки | Глубина очистки | Степени очистки | Глубина очистки | |||||
| δ0,% | δ1% | Значения | δ0,% | δ1% | Значения | |||
| ВВ | 21,42 | 21,42 | ||||||
| БПКполн | 94,24 | 52,416 | 94,643 | 48,747 | ||||
| ХПК | 94,24 | 106,56 | 94,643 | 99,101 | ||||
| Ионы Fe | 77,5 | 1,913 | 83,118 | 1,435 | ||||
| Нефтепродукты | 99,538 | 11,088 | 99,561 | 10,534 | ||||
Таблица 9 (окончание)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | фильтрование | Метод: | Адсорбция на БАУ 2-й ступени | |||||
| Сооружение: | Однослойный фильтр | Сооружение: | Напорный адсорбционный фильтр | |||||
| Степени очистки | Глубина очистки | Степени очистки | Глубина очистки | |||||
| δ0,% | δ1% | Значения | δ0,% | δ1% | Значения | |||
| ВВ | 99,769 | 11,781 | 11,781 | |||||
| БПКполн | 48,747 | 96,786 | 29,248 | |||||
| ХПК | 99,101 | 96,786 | 59,46 | |||||
| Ионы Fe | 1,435 | 88,353 | 0,99 | |||||
| Нефтепродукты | 10,534 | 99,587 | 9,902 | |||||
Примечание:
δ0 – степень очистки сточных вод по отношению к исходному значению, %
δ1 – степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %
4.2.2. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленных объектов №4 и №5
Технологическая схема очистки сточных вод объектов №4 и №5 состоит из: механической, физико-химической и биологической очистки.
Механическая очистка производственных сточных вод состоит из: процеживания (решетка), отстаивание (песколовка, отстойник) и фильтрование (однослойный фильтр).
Решетка является предварительным этапом обработки сточных вод (см. пункт 4.2.1.)
После предварительной обработки сточных вод следует удалить из стоков тяжелые минеральные примеси методом кратковременного отстаивания.
Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных нерастворенных примесей (главным образом, песка), методом отстаивания. Используемая для очистки сточных вод объектов песколовка-аэрируемая (устанавливается перед биологической очисткой для насыщения кислородом сточной воды для дальнейшего расходования на биохимическое окисление) имеет горизонтальную форму в плане, применяется для расходов сточных вод выше 10000 м3/сут (расход составляет 26400 м3/сут). Основное направление движения прямолинейное в горизонтальной плоскости, в сочетании с вращательным движением в вертикальной плоскости, т.е. вода движется по горизонтально-вытянутой спирали. Вращательное движение обеспечивается за счет пропуска через воду воздуха, выходящего из трубчатого аэратора, установленного вдоль одной из стенок песколовки. Твердые минеральные частицы оседают на дно, имеющее уклон, а органические загрязнения, находящиеся во взвешенном состоянии, выносятся из песколовки. Осаждаемый песок собирается в приямке, откуда удаляется с помощью гидроэлеватора.
Далее, по причине смешения сточных вод используем усреднитель. Предварительно обработанная сточная вода подается в проточный усреднитель с пневматической системой перемешивания. Применяем проточный усреднитель, т.к. суточный расход превышает 15000 м3/сут. (см. пункт 4.2.1.).
Для дальнейшей обработки сточных вод 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. Для очистки сточных вод данных объектов целесообразно применять горизонтальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования (расход сточных вод составляет 26400 м3/сут). Отстойник имеет прямоугольную форму в плане, движение жидкостипрямолинейное в горизонтальной плоскости. Осадок постоянно удаляется скребковыми механизмами. Для более эффективной работы сооружения сточную воду обрабатывают реагентами (коагулянтом, флокулянтом). В качестве коагулянта применяем сернокислый алюминий Al2(SO4)3, а в качестве флокулянта– полиакриламид (ПАА).
Затем сточная вода подвергается биохимической очистке.
Биологическая очистка – группа методов обработке сточных вод, в основе которой лежит способность живых организмов в процессе своей жизнедеятельности поглощать органические вещества. Данный вид очистки применяется для извлечения из сточной воды растворенных и мелкодиспенгированных органических веществ. В основном она используется для извлечения растворенных веществ.
Используем двухступенчатую схему с регенерацией активного ила. Регенерация предусматривается, если разница между значениями БПК на входе и на выходе составляет больше 150 мгО2/л (>450мгО2/л).
В качестве сооружений биохимической очистки применяем следующие сооружения:
1. аэротенк – смеситель;
2. аэротенк – вытеснитель;
3. вторичный и третичный отстойники;
4. регенераторы активного ила.
Принцип работы аэротенка – смесителя заключается в том, что сточная вода и ил в аэротенках-смесителях подводится и отводится равномерно вдоль длинных сторон сооружения. Поступающая смесь очень быстро смешивается с содержимым всего аэротенка. Это позволяет равномерно распределять органические загрязнения и растворенный кислород и обеспечивать работу сооружения при постоянных условиях и высоких нагрузках. Аэротенки – смесители представляют собой прямоугольные в плане сооружения, разделенные на несколько коридоров в которых при поступлении сточной воды и активного ила происходит быстрое их смешение. После аэротенка предусмотрено установка вторичного радиального отстойника для отделения от сточных вод активного ила, выносимого с очищенной водой. Потом устанавливается аэротенк – вытеснитель, который представляет собой коридорные сооружения, в которых поступающая сточная вода практически не перемешивается с ранее поступившей, и, таким образом, как бы вытесняет ее по мере поступления. Таким образом порция поступившей воды проходит предварительную очистку без полного смешения с объемом жидкости. После аэротенка предусмотрена установка третичного радиального отстойника для отделения от сточных вод активного ила, выносимого с очищенной водой. После каждого из отстойников предусмотрены регенераторы для восстановления поглощающей способности активного ила.
На окончательной стадии обработки для доочистки и обеззараживания сточных вод используем окисление гипохлоритом натрия в контактной камере и последующее фильтрование на однослойном фильтре (см. п. 4.2.1.).
После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте №1.
Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №4 и №5 представлены в таблице 10, а технологическая схема приведена на рис.8.
Таблица 10
Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объектов №4 и №5
| Показатель качества воды | Исходные значения | Требуемая степень очистки, % | Требуемая глубина очистки | Характеристики процесса очистки сточных вод | |||
| Метод: | Кратковременное отстаивание | ||||||
| Размерности | Значения | Сооружение: | Аэрируемая песколовка | ||||
| Степени очистки | Глубина очистки | ||||||
| На ПО№1 | На ПО№1 | δ0,% | δ1% | Значения | |||
| ВВ | мг/л | 464,0 | 96,767 | 15,0 | 348,0 | ||
| БПКполн | мгО2/л | 609,0 | 96,716 | 20,0 | 609,0 | ||
| ХПК | мгО2/л | 864,0 | 94,213 | 50,0 | 864,0 | ||
| Азот ам. | мг/л | 127,0 | 97,638 | 3,0 | 127,0 |
Таблица 10 (продолжение)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||
| Метод: | Отстаивание + коагулирование (р-р Al2(SO4)3) + флокулирование (р-р ПАА) | Метод: | Биохимическое окисление в 2 ступени | |||
| Сооружение: | Горизонтальный отстойник со встроеной камерой хлопьеобразования | Сооружение: | Аэротенк-смеситель + аэротенк-вытеснитель + вторичный и третичный отстойники + регенераторы активного ила | |||
| Степени очистки | Глубина очистки | Степени очистки | Глубина очистки | |||
| δ0,% | δ1% | Значения | δ0,% | δ1% | Значения | |
| ВВ | 92,5 | 34,8 | 95,65 | 20,184 | ||
| БПКполн | 487,2 | 96,8 | 19,488 | |||
| ХПК | 691,2 | 96,8 | 27,648 | |||
| Азот ам. | 107,95 | 96,6 | 4,318 |
Таблица 10 (окончание)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||
| Метод: | Окисление гипохлоритом натрия (NaClO) + фильтрование | ||
| Сооружение: | Контактная камера + однослойный фильтр | ||
| Степени очистки | Глубина очистки | ||
| δ0,% | δ1% | Значения | |
| ВВ | 96,781 | 14,936 | |
| БПКполн | 19,488 | ||
| ХПК | 27,648 | ||
| Азот ам. | 97,654 | 2,979 |
Примечание:
δ0 – степень очистки сточных вод по отношению к исходному значению, %
δ1 – степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %
4.2.3. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленного объекта №1
Технологическая схема очистки сточных вод объекта №1 состоит из механической, физико-химической и химической очистки.
Решетка является предварительным этапом обработки сточных вод (см. пункт 4.2.1.)
После предварительной обработки сточных вод следует удалить из стоков тяжелые минеральные примеси механическим методом, а именно методом кратковременного отстаивания, а в качестве сооружения будем использовать тангенциальную песколовку. Этот тип песколовки выбран вследствие того, что расход стоков составляет более 10000 м3/сут, и не превышает 50000 м3/сут. Применение вертикальной песколовки будет нецелесообразно, так как расход сточных вод равный 38400 м3/сут слишком велик для вертикальной песколовки, т.к. она применяется при расходах до 8000 м3/сут. Также могла быть использовано горизонтальная песколовка, т.к. она применяется при расходах от 10000 м3/сут, но тангенциальная песколовка имеет ряд преимуществ перед горизонтальной: обладает большей эффективностью и требует меньших размеров сооружений. 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.
Далее, для нейтрализации щелочной среды (показатель рН сточной воды объекта №1 равен 11,5) применяем метод нейтрализации. Для этого используем камеру нейтрализации. Сточные воды перемешиваются с раствором кислоты H2SO4 в камере механическим путем, после чего направляются на дальнейшую обработку.
В качестве следующей ступени обработки сточных вод применим физико-химический метод очистки — реагентную пневматическую флотацию. О сути процесса говорилось в п. 4.2.1. В качестве коагулянта применяем сернокислый алюминий Al2(SO4)3, а в качестве флокулянта– полиакриламид (ПАА). Выбираем радиальную флотационную камеру, так как расход сточных вод более 1000 м3/час (38400 м3/сут).
Для доочистки и обеззараживания сточных вод используем окисление гипохлоритом натрия в контактной камере и последующее фильтрование на однослойном фильтре (см. п. 4.2.1.).
После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте №3.
Для того, чтобы качество воды, потребляемой на объекте №1, соответствовало требованиям, необходимо провести доочистку этих вод по некоторым показателям (БПК, ХПК, ионы марганца, цинка, меди и нефтепродукты).
На окончательной стадии обработки сточных вод будем использовать сорбционную установку (адсорбция на березовом активированном угле (БАУ)), что наиболее эффективно позволит снизить концентрации растворенных органических веществ, т.е. сбить БПК, ХПК и понизить концентрацию ионов марганца, цинка, меди и нефтепродуктов. В нашем случае будем использовать двух ступенчатую сорбционную установку с противоточным введением сорбента, это целесообразно из-за малой концентрации ВВ и более экономичного расходования сорбента (по сравнению с прямоточным введением). В качестве сорбента будем использовать березовые активированные угли.
После всех выше перечисленных ступеней очистки вода соответствует требованиям к качеству воды, потребляемой на объекте №1.
Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объекта №1 представлены в таблице 11, а технологическая схема приведена на рис.9.
Таблица 11
Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объекта №1
| Показатель качества воды | Исходные значения | Требуемая степень очистки, % | Требуемая глубина очистки | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | Кратковременное отстаивание | |||||||||
| Размерности | Значения | Сооружение: | Тангенциальная песколовка | |||||||
| Степени очистки | Глубина очистки | |||||||||
| На ПО№3 | На ПО№1 | На ПО№3 | На ПО№1 | δ0,% | δ1% | Значения | ||||
| ВВ | мг/л | 500,0 | 20,0 | 15,0 | 350,0 | |||||
| БПКполн | мгО2/л | 200,0 | 40,0 | 20,0 | 200,0 | |||||
| ХПК | мгО2/л | 600,0 | 91,667 | 60,0 | 50,0 | 600,0 | ||||
| Ионы Fe | мг/л | 0,5 | 1,0 | 0,3 | 0,5 | |||||
| Ионы Mn | мг/л | 0,3 | 66,667 | 30,0 | 0,1 | 0,3 | ||||
| Ионы Zn | мг/л | 0,5 | 10,0 | 0,3 | 0,5 | |||||
| Ионы Cu | мг/л | 0,3 | 66,667 | 30,0 | 0,1 | 0,3 | ||||
| Нефтепродукты | мг/л | 5,0 | 10,0 | 0,5 | 5,0 | |||||
| pH | 11,5 | 26,087 | 26,087 | 8,5 | 8,5 | 11,5 | ||||
Таблица 11 (продолжение)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | Нейтрализация раствором H2SO4 | Метод: | Реагентная пневматическая флотация (р-рыAl2(SO4)3, ПАА) | |||||
| Сооружение: | Камера нейтрализации | Сооружение: | Радиальный флотатор | |||||
| Степени очистки | Глубина очистки | Степени очистки | Глубина очистки | |||||
| δ0,% | δ1% | Значения | δ0,% | δ1% | Значения | |||
| ВВ | 350,0 | 95,8 | 21,0 | |||||
| БПКполн | 180,0 | 89,2 | 21,6 | |||||
| ХПК | 540,0 | 89,2 | 64,8 | |||||
| Ионы Fe | 0,45 | 41,5 | 0,293 | |||||
| Ионы Mn | 0,3 | 0,3 | ||||||
| Ионы Zn | 0,5 | 0,5 | ||||||
| Ионы Cu | 0,3 | 0,3 | ||||||
| Нефтепродукты | 5,0 | 5,0 | ||||||
| pH | 8,395 | 8,395 | ||||||
Таблица 11 (окончание)
| Показатель качества воды | Характеристики процесса очистки сточных вод | Характеристики процесса очистки сточных вод | ||||||
| Метод: | Окисление гипохлоритом натрия (NaClO) + фильтрование | Метод: | Адсорбция на БАУ | |||||
| Сооружение: | Контактная камера + однослойный фильтр | Сооружение: | 2-х ступенчатая установка с противоточным вводом адсорбента | |||||
| Степени очистки | Глубина очистки | Степени очистки | Глубина очистки | |||||
| δ0,% | δ1% | Значения | δ0,% | δ1% | Значения | |||
| ВВ | 97,984 | 10,08 | 10,08 | |||||
| БПКполн | 90,82 | 18,36 | 91,738 | 16,524 | ||||
| ХПК | 90,82 | 55,08 | 91,738 | 49,572 | ||||
| Ионы Fe | 0,293 | 0,293 | ||||||
| Ионы Mn | 0,3 | 0,099 | ||||||
| Ионы Zn | 0,5 | 0,3 | ||||||
| Ионы Cu | 0,3 | 0,099 | ||||||
| Нефтепродукты | 0,75 | 90,1 | 0,495 | |||||
| pH | 8,395 | 8,395 | ||||||
Примечание:
δ0 – степень очистки сточных вод по отношению к исходному значению, %
δ1 – степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %
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:
Расчёт коэффициента использования оборотной воды:
Коб = Qоб / (Qист + Qоб)
где Qоб – расход оборотной воды;
Qист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.
Исходный вариант: Коб = 0/(6200 + 0) = 0
Проектируемый вариант: Коб = 4200 / (1900 + 4200) = 0,689
Расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:
Кисп.св = (Qист – Qсбр) / Qист
где Qист – расход воды, поступающий из источника;
Qсбр – расход сбрасываемой воды
Исходный вариант: Кисп.св= (6200 – 4450) / 6200 = 0,282
Проектируемый вариант: Кисп.св = (1900 – 0) / 1900 = 1
Расчёт коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:
Кпот.ист = (Qист - Qсбр) / (Qист + Qоб)
где Qист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.
Qсбр – расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения
Исходный вариант: Кпот.ист= (6200 – 4450) / (6200 + 0) = 0,282
Проектируемый вариант: Кпот.ист = (1900 – 0) / (1900 + 4200) = 0,311
Расчёт коэффициента водоотведения:
Ксбр= Qсбр / Qист
где Qист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.
Qсбр – расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения
Исходный вариант: Ксбр= 4450 / 6200 = 0,718
Проектируемый вариант: Ксбр= 0/ 1900 = 0
Расчёт коэффициента использования воды:
Кисп = (Qист + Qоб - Qсбр) / (Qист + Qоб + Qразб)
где Qист – расход воды, забираемой из источника водоснабжения.
Qсбр – расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения
Qоб – расход оборотной воды;
Qразб – расход воды требуемый для разбавления сточных вод при их сбросе в источник водоснабжения
Qразб = Qсбр Ʃ Ci /ПДК i
где ПДК i – предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/л.
Qразб = ((30/10) + (4,5/6) + (45/30) + (0,5/2) + (45/350) + (20/500) + (0,4/ 0,3) + + (0,06/0,1) + (0,02/1) + (0,01/1) + (0,03/0,3))∙4450 = 34407м3/час
Исходный вариант: Кисп= (6200 + 0 – 4450) / (6200 + 0 + 34407) = 0,043
Проектируемый вариант: Кисп = (1900 + 4200 – 0) / (1900 + 4200 + 0) = 1
Для сравнения полученных коэффициентов, представим их в виде таблицы 12.
Таблица 12
Сравнительная таблица коэффициентов
| № п/п | Коэффициент | Исходный вариант | Проектируемый вариант |
| Коб | 0,0 | 0,689 | |
| Кисп.св | 0,282 | 1,0 | |
| Кпот.ист | 0,282 | 0,311 | |
| Ксбр | 0,718 | 0,0 | |
| Кисп | 0,043 | 1,0 |
Выводы
Анализируя полученные коэффициенты видно:
Коэффициент использования оборотной воды Коб в исходном варианте Коб = 0, а в проектируемом Коб = 0,689, что показывает о совершенствовании системы водообеспечения. Увеличение этого коэффициента объясняется тем, что в исходном варианте вода не использовалась повторно, а вся отводилась в водоисточник, а в проектируемом варианте технологический комплекс был переведен с прямоточной на оборотную систему водообеспечения, что позволило снизилось потребление чистой воды из водоисточника, а почти 70% используемой воды на производстве является оборотной.
Коэффициент использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения Кисп.св в исходном варианте Кисп.св = 0,282, а в проектируемом Кисп.св = 1. Это говорит о том, что вода потребляемая из источника водоснабжения в исходном варианте использовалась лишь на 28%, а в проектируемом варианте - полностью используется на производстве.
Коэффициент безвозвратного потребления и потерь свежей воды Кпот.ист, забираемой из источника водоснабжения, характеризует степень рационального использования воды. В исходном варианте Кпот.ист = 0,282, а в проектируемом варианте Кпот.ист = 0,311. Произошло незначительное увеличение этого коэффициента, но это обусловлено тем, что с внедрением оборотной системой водообеспечения увеличилось число очистных сооружений и, как следствие, потери воды при очистке сточных вод.
Коэффициент сброса Ксбр показывает долю сбрасываемых сточных вод за пределы предприятия в открытый водоем в общем количестве отводимых сточных вод предприятия. В исходном варианте Ксбр = 0,718, что показывает, что 78% используемой воды на предприятии сбрасывалось в водоем. В проектируемом варианте Ксбр = 0, что показывает, что сброс сточных вод полностью прекращен за счет включения их в оборотный цикл предприятия, что благоприятно сказывается на состояние водного объекта.
Коэффициент использования воды Кисп характеризует уровень комплексности использования воды и экологичности производства. В исходном варианте Кисп = 0,043, а в проектируемом варианте Кисп = 1. Значительное увеличение коэффициента (более чем в 23 раза) свидетельствует о более рациональном использовании воды на промышленном предприятии за счет внедрения оборотного использования сточных вод.
