4. Разработка и обоснование технологических схем очистки сточных вод

4.1 Расчет показателей качества смешанных сточных вод

Смешанные сточные воды, поступающие на локальные очистные сооружения, имеют усредненные по концентрациям значения (приведенные в табл. №7).

Расчет производится по формуле для расчета показателей качества смешанных СВ: ,

где - значение i-го показателя качества смешанной воды, мг/л;

- значение i-го показателя качества СВ 2, 4-го и 5-го объектов, мг/л;

- значение расходов СВ , соответственно 2, 4-го и 5-го объектов канализирования, мг/л.

Таблица 7

Показатели качества сточных вод объектов № 2, № 4 и №5

Показатели качества сточных вод	Промышленные объекты			Усредненные показатели качества СВ	Требования к качеству воды на объектах
	№ 2	№ 4	№ 5		№ 1	№ 4
Взвешенные в-ва, мг/л	400	600	300	484	20,0	10,0
БПКполн, мгО /л	250	350	200	292	15,0	5,00
ХПК, мгО /л	500	700	400	584	40,0	30,0
Азот аммонийный, мг/л	0,50	2,50	1,00	1,64	5,0	5,00
Хлориды , мг/л	100	200,0	150	162	н/н	300
Сульфаты , мг/л	300	400	300	352	н/н	500
Ионы Fe , мг/л	0,50	0,20	0,30	0,304	н/н	0,30
Ионы Mn , мг/л	0,30	0,30	0,10	0,26	н/н	0,10
Ионы Zn , мг/л	0,50	0,50	0,30	0,46	н/н	0,30
Ионы Cu , Мг/л	0,50	0,50	0,30	0,46	н/н	0,10
Нефтепродукты, мг/л	2000	1500	1200	1580	10,0	5,00
pH	7,5	5,5	11,0	7,16	6,5-8,5	6,5-8,5

4.2 Разработка технологической схемы комплекса очистных сооружений промышленного объекта №1

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объектов № 1 пред­ставлены в таблице 8. Технологическая схема очистки сточных вод приведена на рис. 7.

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 особо грубодиспергированных примесей, что предотвращает поломки основных сооружений. По способу установки применяются неподвижные решетки, а удаление задержанных примесей механизировано, т.к. суточной накопление мусора превышает 0,1 м³.

Песколовки следует предусматривать при производительности очистных сооружений свыше 100 м ³/ сут. Тип песколовки выбирается с учетом расхода сточных вод, схемы очистки стоков и обработки осадков, характеристики взвешенных веществ и т.д. Тангенциальные песколовки применяют при расходах сточных вод до 50000 м ³/сут. Используется тангенциальная песколовка, т.к. применение вертикальной песколовки будет нецелесообразно, т.к. она применяется при расходах до 8000 м³/сут (расход сточных вод на объекте № 1 равен 36000 м³/сут). Также могла быть использована горизонтальная песколовка, т.к. она применятся при расходах от 10000 м3/сут, но тангенциальная песколовка имеет ряд преимуществ перед горизонтальной: обладает большей эффективностью и требует меньших размеров сооружения.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 600 мг/л при исходной концентрации 2000 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 70%;

Для последующей обработки данного потока используется комбинированный метод механической и физико–химической очистки, а именно сочетание отстаивания с коагулированием, который позволяет извлечь из СВ диспергированные минеральные вещества и нерастворенные органические примеси. Для очистки сточных вод данных объектов целесообразно применять тонкослойный радиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования (расход сточных вод составляет 36000 м³/сут). Отстойник имеет круглую форму в плане, движение потока жидкости радиальное от центра к периферии. Осадок постоянно удаляется скребковыми механизмами. Для более эффективного осаждения примесей используются тонкослойные блоки, делящие зону осаждения на неглубокие слои полочными секциями (пластинами) и трубчатыми элементами. Наличие тонкослойных блоков «ламинаризует» поток жидкости и осаждение примесей становится более интенсивно. Использование таких блоков увеличивает производительность отстойника, тем самым, снижает продолжительность отстаивания сточных вод. Тонкослойные блоки устанавливаются перед водосливом. А для еще более эффективной работы сооружения сточную воду обрабатывают реагентами (коагулянтом, флокулянтом). В качестве реагентов используется сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃ и полиакриламид ПАА.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 60 мг/л при исходной концентрации 600 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 90%, к исходному значению 97%;

- по БПК составляет 225 мгО₂/л при исходной концентрации 250 мгО /л , степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 10 %;

- по ХПК составляет 425 мгО₂/л при исходной концентрации 500 мгО₂/л , а степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 15,0%;

- по нефтепродуктам составляет 85 мг/л при исходной концентрации 100 мг/л , степень очистки по отношению к предыдущему и к исходному значениям 15 %.

На следующей ступени обработки сточных вод следует применить флотацию. Этот способ основан на поверхностном прилипании примесей к пузырькам газа и последующем всплытии образовавшихся флотокомплексов (частица загрязнения + пузырек) на поверхность и образовании пены, в последствии удаляемой механическим способом. В данном случае используют реагентную пневматическую флотацию. В качестве реагента применяют сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃. Измельчение пузырьков воздуха в этом случае осуществляется путем впуска воздуха во флотационную камеру через сопла, которые располагаются на воздухораспределительных трубках. Тип флотационной камеры – радиальная, применятся при расходах сточных вод более 100 м³/час. Применение пневматической флотации обусловлено большими расходами (36000 м³/сут), и она менее чувствительна к изменению концентраций примесей, по сравнению с также широко применяемой напорной флотацией.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 22 мг/л при исходной концентрации 60 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 63%, по отношению к исходному значению – 99,89%;

- по БПК составляет 34 мгО₂/л при исходной концентрации 225 мгО₂/л, степень очистки по отношению к предыдущему значению 85 %, степень очистки по отношению к исходному значению 86 %;

- по ХПК составляет 51 мгО₂/л при исходной концентрации 425 мгО₂/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 88 %, степень очистки по отношению к исходному значению 90%;

- по нефтепродуктам составляет 20 мг/л при исходной концентрации 85 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 76 %, степень очистки по отношению к исходному значению 80%.

Далее для обработки сточной воды применяется комбинированный метод очистки, который включает в себя химический (окисление) и механический (фильтрование) методы. Для доочистки сточных вод до требуемых значений по БПК_полн используется окисление гипохлоритом натрия (NaClO) в контактной камере. Применение жидкого хлора нецелесообразно в связи с тем, что затраты на обеспечение мер безопасности при использовании жидкого хлора многократно превышают затраты на само хлорирование. Применения хлорсодержащего реагента 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 объектом №1, допускается высокое содержание хлоридов (на объекте №1 содержание хлоридов не нормируется, допускается 300 мг/л) . Этот способ окисления так же менее затратен по сравнению с озонированием или др. альтернативными методами химической обработки воды.

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.

С целью избегания увеличения содержания взвешенных веществ в результате химических реакций, протекающих при обеззараживании сточной воды, а также для дехлорирования стока используются 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. Сочетание работ этих сооружений дает нам необходимый эффект очистки.

Глубина очистки сточных вод на данной ступени очистки:

- по взвешенным веществам составляет 20 мг/л при исходной концентрации 22 мг/л, а степень очистки по отношению к предыдущему значению 9%, по отношению к исходному значению – 99%;

- по БПК составляет 15 мгО₂/л при исходной концентрации 34 мгО₂/л , степень очистки по отношению к предыдущему значению 56 %, степень очистки по отношению к исходному значению 94 %;

- по ХПК составляет 22 мгО₂/л при исходной концентрации 51 мгО₂/л , а степень очистки по отношению к предыдущему значению 56 %, степень очистки по отношению к исходному значению 96%.

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

Таблица 8

Расчетные характеристики процесса очистки СВ объекта № 1

Показатели качества сточных вод	Размерность	Исходное значение	Требуемая степень очистки, %	Требуемая глубина очистки	Метод	Кратковременное отстаивание		Метод	Отстаивание + коагулирование +флокулирование			Метод	Реагентная пневматическая флотация		Метод	Окисление + фильтрование
					Сооружение	Тангенциальная песколовка		Сооружение	Тонкослойный радиальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования		Сооружение		Радиальный флотатор		Сооружение	Контактная камера +однослойный фильтр
					степени очистки		глубина очистки	степени очистки		глубина очистки	степени очистки			глубина очистки	степени очистки		глубина очистки
					,%	,%	значения	,%	,%	значения	,%		,%	значения	,%	,%	значения
ВВ	мг/л	2000	99	20	70	70	600	97	90	60	9,89		63	22	99	9	20
БПК полн	мгО2/л	250	94	15				10	10	225	86		85	34	94	56	15
ХПК	мгО2/л	500	92	40				15	15	425	90		88	51	96	56	22
НП	мг/л	100	90	90				15	15	85	80		76	20	90	50	10

Примечание:

_{- степень очистки сточных вод по отношению к исходному значения, %;}

_{- степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %.}