tehnologi_epta / 2tehn

2.Наблюдается волнообразное движение песка, прочистка таких коллекторов также не требуется (см. рисунок);

3.Осадок не движется, так как транспортирующая способность потока недостаточна. Эксплуатация таких коллекторов возможна только при их регулярной прочистке.

Чтобы избежать полного засорения сети осадками, для контроля состояния трубопроводов необходимо знать три характеристики: а. Режим движения сточных вод, б. Критические скорости, т.е. скорости, при которых нерастворимые вещества не выпадают в осадок,

в. Транспортирующуюспособностьпотока.

Характеристикой режима потока служит величина безразмерного критерия Рейнольдса, который показывает соотношение между силами вязкости и инерции при движении жидкости. Сточные воды являются более вязкими, чем чистая вода.

При полном заполнении круглых труб критерий Рейнольдса определяется по формуле:

Re = v∙d/ν,

где v – скорость течения, d – диаметр трубы, ν - кинематическая вязкость.

Для движения чистой воды установлено, что при Re < 2320 режим движения ламинарный, а при больших значениях – турбулентный.

Движение стоков по водоотводящим сетям почти всегда является турбулентным, а в пределах расчетных скоростей – турбулентным в области гладких труб или квадратичного сопротивления и в переходной области между ними.

Кроме этого, движение в сетях может быть равномерным и неравномерным, напорным и безнапорным, установившимся и неустановившимся.

Равномерное движение в водоотводящей сети наблюдается на прямых участках коллекторов без боковых присоединений, при движении со скоростью больше критической. Это движение характеризуется следующими условиями:

·постоянство расхода;

·постоянство живого сечения;

·постоянство гидравлического уклона, равного уклону дна русла (трубы) при безнапорном режиме;

·однотипность шероховатости труб и отсутствие местных сопротивлений.

Неравномерное установившееся движение имеет место тогда, когда расход воды постоянен, гидравлический уклон не равен уклону русла, и живое сечение потока изменяется по длине. Это движение встречается в коллекторах, когда истечение жидкости из них в водоем или резервуар заканчивается водопадом, или же под уровень воды.

Неустановившееся движение – движение, при котором гидравлические характеристики изменяются во времени. Оно характерно для дождевых потоков. Основными причинами неравномерности движения стоков являются местные сопротивления, перепады, изменение уклонов труб и т.д. Все водоотводящие сети являются безнапорными, что обусловлено такими причинами:

·При неполном наполнении всегда имеется запас для пропуска расходов, больших расчетных;

·Происходит вентиляция сети;

·Имеется возможность саморегулирования скорости движения при изменении расхода;

·Более низкие требования к качеству заделки стыков между трубами;

· Возможность устройства открытых лотков в пределах канализационных колодцев, что обеспечивает простоту в эксплуатации.

21.Направления рационального водопользования промышленных предприятий.

Рациональное водопользование — комплекс мер по уменьшению потребления воды и повышению эффективности переработки сточных вод в целях ресурсосбережения, охраны природы и для повышения экономической эффективности в промышленности, жилищнокоммунальном и сельском хозяйстве.

Меры по рациональному водопользованию включают:

1.Любое существенное уменьшение потерь воды, еѐ использования или загрязнения, равно как и сохранение качества водных ресурсов.

2.Уменьшение использования воды посредством внедрения мер сохранения водных ресурсов или повышения эффективности использования воды.

3.Внедрение систем управления водными ресурсами, сокращающих или благоприятствующих уменьшению избыточного потребления воды.

Цели

Основные цели, достигаемые мерами по рационализации водопользования:

Возобновляемость. Для обеспечения доступности водных ресурсов для будущих поколений, водозабор свежей воды не должен превышать природный коэффициент замещения воды.

Сохранение энергии. Мероприятия по откачке воды, еѐ доставке и обработке сточных вод потребляют значительное количество энергии. В некоторых регионах мира, 15 % общего потребления энергии уходит на мероприятия, связанные с управлением водными ресурсами.

Сохранение естественной среды обитания. Уменьшение потребления воды со стороны человека помогает сохранить естественную водную среду, важную для местной флоры и фауны, а также увеличивает общий водоток. Также уменьшается необходимость строительства новых плотин и других сооружений для водозабора.

Многие водосберегающие устройства (такие например как туалеты с низким расходом воды), которые полезны при использовании в бытовом секторе, также могут быть применимы и на предприятиях обслуживания или организациях. Другими технологиями, позволяющими более рационально использовать воду являются:

безводные писсуары;

безводные автомойки;

инфракрасные краны, которые могут помощь сократить потребление воды на кухне и в ванной;

«водные щѐтки», использующие воду под большим давлением могут заменить шланги для чистки поверхностей;

использование ультрафиолетового излучения для очищения сточных вод;

использование градирен (охладительных башен) для охлаждения воды[уточнить];

водосберегающие паровые стерилизаторы, для использования в больницах и медицинских центрах.

22.Назначение и особенности биологических процессов очистки производственных сточных вод.

Наиболее полная очистка производственных сточных вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке бытовых вод, — аэробный и анаэробный. Для аэробной очистки применяют аэротенки различных конструктивных модификаций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические пруды; при анаэробном процессе для высококонцентрированных сточных вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Для полной очистки высококонцентрированных сточных вод применяют анаэробно-аэробное окисление.

Скорости аэробного окисления при биологической очистке производственных сточных вод изменяются в широких пределах от 10 до 30 мг/г активного ила в 1 ч (в пересчете на беззольное вещество) и являются функцией видового и количественного состава активного ила, начальной концентрации загрязнений, требуемой степени очистки, биохимической структуры загрязнений, а также физических параметров процесса (интенсивности перемешивания, рН, температуры и т. д.). Чем выше исходная концентрация загрязнений (до определенных пределов) и чем меньше требуемая степень очистки, тем выше скорость окисления Скорости аэробного окисления и анаэробного сбраживания определяют экспериментально.

При биологической очистке производственных сточных вод для развития микробиальных культур должны быть созданы оптимальные условия. В этом направлении наиболее перспективными являются аэротенки, работающие с высокими дозами активного ила; окситенки, снаб жаемые чистым кислородом, и аэротенки с неравномерно-рассредоточенным впуском сточной воды.

Рис 5.47. Зависимость объемной окислительной мощности аэротенка а и удельной окислительной мощности ила б от дозы активного ила

Ществ — аммонийной соли до нитритов и нитратов и т. п. Окислительная мощность сооружений весьма различна: от нескольких сот граммов (биопруды) до нескольких килограммов (рис. 5.47) (аэротенки с высокой дозой активного ила).

Биологическая очистка производственных сточных вод в аэробных условиях

Способ биологической очистки в аэробных условиях возможен, если содержащиеся в производственных сточных водах органические и минеральные вещества способны

окисляться в результате биохимических процессов и если условия среды, т. е. наличие растворенного кислорода, величина рН, температура и концентрация в воде вредных веществ не превышают те предельно допустимые величины, при которых не нарушается жизнедеятельность микроорганизмов. Во всех случаях очищаемая вода должна содержать необходимое количество биогенных элементов (азота, фосфора, калия, железа и др.)-

Многие производственные сточные воды приходится подвергать предварительной обработке и добавлять в них биогенные элементы.

Почти все органические вещества в соответствующих условиях разрушаются под воздействием бактерий.

Окисление загрязнений сточных вод протекает тем полнее, чем больше величина отношения БПКполн: ХПК (величина отношения БПКполн : : ХПК должна быть не менее 0,4).

Как показывает опыт, биохимическому окислению легко поддаются органические соединения алифатического ряда (сложные эфиры, кислоты) ; легко окисляются также бензойная кислота, этиловый и амиловый спирты, гликоли, хлоргидриды, ацетон, глицерин, анилин и ряд других веществ. При длительной адаптации микроорганизмов достигается распад даже таких устойчивых соединений, как толуол, ксилол, углеводороды нефти, хлорзамещенные углеводороды и др. Однако окисление некоторых из органических веществ происходит настолько медленно, что содержащие такие вещества сточные воды нецелесообразно подвергать биологической очистке. Наиболее неблагоприятное влияние на ход биохимических процессов оказывает присутствие в сточных водах солей тяжелых металлов.

Основной причиной нарушения нормальной работы биологических сооружений являются залповые сбросы производственных вод с высокой концентрацией медленно окисляемых соединений. Значительные затруднения при биологической очистке вызывают стоки текстильных предприятий, содержащие СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества). Поэтому на таких предприятиях должны быть установки по извлечению вредных веществ из сточных вод перед их биологической очисткой.

Сильно концентрированные сточные воды требуется предварительно обрабатывать до допустимых пределов ( ПО БПКполн) •

Вактивном иле, образующемся при очистке производственных сточных вод, видовой состав микроорганизмов сильно не различается, несмотря на исключительно большое разнообразие самих окисляемых загрязнений. В большей части илов доминирует микрофлора рода Pseudo

- monas.

Врезультате длительной направленной селекции микроорганизмов, выращиваемых только на одном веществе, служащем им единственным источником углерода, могут быть получены такие культуры, которые будут усваивать это вещество даже при высоких его концентрациях. Эти культуры могут быть успешно использованы при очистке сточных вод, загрязненных каким-либо одним веществом, например фенолом; в большинстве же случаев целесообразно использовать биоценоз микроорганизмов (активный ил).

Виды микроорганизмов этого биоценоза отбираются в процессе длительной работы биоокислителя на сточной воде данного состава. Изменение качества очищаемой воды и ее концентрации обусловливает необходимость адаптации микроорганизмов. Их способность к адаптации имеет большое значение при биологической очистке производственных сточных вод.

Процесс очистки протекает более устойчиво и полно в тех случаях, когда очищают смесь производственных и бытовых сточных вод. Объясняется это тем, что бытовые воды содержат необходимые биогенные элементы, а также служат для разбавления. Часто для быстрой инокуляции очистных сооружений микроорганизмами — минерализаторами к производственным водам добавляют бытовые воды, особенно в пусковой период.

После «созревания» очистных сооружений, когда микроорганизмы приспособятся к утилизации специфических загрязнений производственных вод, приток бытовых вод может быть уменьшен или прекращен вообще.

Как уже отмечалось, производственные сточные воды, подвергающиеся биологической очистке, не должны содержать в своем составе ядовитые вещества и соли тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, хрома, ртути и т. п.) в концентрациях, которые были бы вредны для жизнедеятельности микроорганизмов. Допустимые концентрации некоторых вредных веществ на сооружениях полной биологической очистки приведены в табл. 5.17. Как видно из таблицы, наличие в сточной воде меди в количестве более 0,5 мг/л приводит к замедлению биохимических процессов, а при 10 мг/л они практически прекращаются. Тормозящее действие свинца сказывается уже при содержании его 0,1 мг/л; с повышением концентрации это действие усиливается: при 1 мг/и замедляются процессы нитрификации, а при 5 мг/л депрессия становится полной. При необходимости снижения БПКполн производят разбавление сточных вод менее концентрированными, условно чистыми или очищенными водами.

Необходимую степень разбавления бытовыми водами определяют исходя из того, чтобы их величина БПКполн была более или менее посто-

Высококонцентрированных производственных сточных вод в анаэробных условиях с доочисткой аэробным окислением

При высоких концентрациях органических загрязнений в производственных сточных водах (БПКиолн=6...30 г/л) очистка обычных сооружений биологической очистки при аэробных условиях становится экономически неприемлемой, так как необходимо производить предварительное снижение БПК этих вод путем разбавления до допустимых Пределов по БПКполн=1 000 мг/л, что вызывает увеличение объемов очистных сооружений и, следовательно, дополнительные затраты на их строительство.

Снижение БПК высококонцентрированных производственных сточных вод целесообразно осуществлять путем анаэробного сбраживания в метаитенках таких же типов и конструкций, как для сбраживания осадков сточных вод.

Для того чтобы можно было надежно очищать концентрированные сточные воды, содержащие углеводы в количестве 10 г/л и выше, в ЧССР на основании изучения последовательности микробиальных процессов разработан новый метод метанового брожения в двух и более физиологических ступенях, в которых для бактерий отдельных фаз, в особенности для бактерий метановых, сохраняют оптимальные условия.

Принцип этого метода состоит в том, что метановое брожение происходит в двух или нескольких отдельных резервуарах (в зависимости от состава сточных вод). В первом резервуаре создаются условия, благоприятные для гидролиза высокомолекулярных органических соединений и образования летучих органических кислот, и таким образом существенно сокращается продолжительность образования летучих кислот. Во втором резервуаре со специфическим составом активных форм метановых бактерий происходит обработка сточных вод, в которых уже прошла первая фаза брожения, т. е. образовались летучие кислоты и рН стало равным 7,2. В результате здесь сохраняются оптимальные условия и для второго типа микробиального сообщества и весь процесс благодаря этому значительно ускоряется.

Этот способ сбраживания сточных вод в двух физиологических ступенях отличается постоянством и в том случае, если концентрация сточных вод колеблется.

Эффективность этого метода очистки по всем показателям достигает 80%, концентрация органических загрязнений снижается в 10—20 раз. Высокая концентрация органических веществ обусловливает образование большого количества газа, который используется для подогревания метантенков до оптимальной для жизнедеятельности мезофильных бактерий температуры 35—37° С. На установках средней производительности полученного таким

образом тепла хватает на подогрев метантенков; добавлять тепло приходится только в исключительных случаях (в начале работы установки).

Анаэробная обработка применима при очистке сточных вод предприятий пищевой промышленности (пивоваренных, дрожжевых, сахарных, винокуренных, консервных заводов и мясокомбинатов), предприятий фармацевтической промышленности, в частности фабрик, изготовляющих пенициллин и оптимицин, а также фабрик первичной обработки шерсти, заводов синтетических жирных кислот, производства капролактама; этим способом можно очищать сильноконцентрированные сточные воды, содержащие синтетические поверхностноактивные вещества.

Сбраживанию, как правило, целесообразно подвергать только наиболее концентрированную часть сточных вод (от отдельных производственных процессов), а не общий сток предприятия.

Большая доля снижения концентрации органического вещества за сравнительно короткое время объясняется как деятельностью микроорганизмов, так и адсорбцией, аналогичной биофлокуляции. Очистка не заканчивается в метантенке и продолжается после него в отстойнике.

Технологическая схема очистки высококонцентрированных производственных сточных вод в анаэробных условиях (рис. 5.55) предусматривает следующие процессы перед поступлением высококонцентрированных сточных вод в метантенки:

1.Механическую обработку (необходимо извлечение наиболее крупных загрязнений на решетках и в песколовках).

2.Выравнивание состава сточных вод в отстойниках или специальных усреднителях; сюда же в пусковой период подается необходимое количество реагента с тем, чтобы величина рН смеси не выходила за пределы 7,5—8; в дальнейшем при нормальном ходе брожения нет необходимости применять реагенты для нейтрализации.

3.Подогревание подаваемой в метантенки смеси до температуры 35° С.

4.Сбраживание в метантенках I и II ступени с рециркуляцией осадка.

При этом должны быть обеспечены:

Равномерная в течение суток подача сточных вод в обе ступени метантенков;

Поддержание уровня сточных вод в метантенках ниже низа горловины на 0,5 м;

Сбраживания с доочисткой в аэротенках

1 — усреднитель; 2 — теплообменник; 3 — метантенк; 4

—-газоотделитель; 5 — отстойник; 6 — аэротенк; 7 —

Возврат активного анаэробного ила из второй ступени метантенков в первую в количестве 30% подаваемых сточных вод;

Подача сточных вод и возвратного ила в первую ступень метантенка— в верхнюю часть метантенка, во вторую ступень— в нижнюю часть;

Отвод сточных вод из первой ступени метантенков снизу, из второй ступени — сверху;

Интенсивность перемешивания в первой ступени метантенков — 6 м3/(м2-ч) (при рециркуляции образующегося газа);

После метантенков второй ступени дегазация сброженных сточных вод в аппаратах с насадкой из колец Рашига или барботажного типа под вакуумом 5—6 кПа, оборудованных серией тарелок для разбрызгивания, или в смесителе с механической мешалкой, рассчитанном на 10-минутное пребывание сточных вод;

Отстаивание сточных вод после дегазации в течение 2 ч. Для передачи сточной воды из одного сооружения в другое следует устраивать железобетонные лотки, доступные для прочистки.

После очистки высококонцентрированных сточных вод в двухступенчатых метантенках можно получить БПКполнсброженной сточной воды: 1000 мг/л — при БПКполн исходной воды 10 000 мг/л и 2000 мг/л при БПКполн исходной воды более 10 000 мг/л. Выход газа при сбраживании на 1 кг снижения БПКполн составляет 0,5—0,6 м3.

Доочистка сточных вод может быть осуществлена путем аэробного окисления в одну ступень на аэротенках-смесителях с регенераторами. Объем регенераторов принимается равным 30% объема аэротенка. Продолжительность отстаивания во вторичных отстойниках—1,5 часа.

Если доочистка сточных вод после анаэробного сбраживания проектируется в две ступени на аэротенках, то принимаются аэротенки-смеси - тели с регенераторами для I ступени доочистки. Объем регенератора равняется 30% объема аэротенков I ступени. Отстаивание после I ступени должно осуществляться в течение полутора часов.

На II ступени доочистки рекомендуется устанавливать аэротенки-вы - теснители. Продолжительность отстаивания после II ступени должна равняться 2 часам.

Необходимый объем метантенков, мэ, для сбраживания сточной воды определяется по формуле

(БПКГоа-ВПКД)^

Где БПК"°дн — полная биохимическая потребность в кислороде поступающей сточной воды, кг/м3;

БПК°од^—полная биохимическая потребность в кислороде очищенной воды, кг/м3;

QcyT — расход сточной воды, м3/сутки;

А— объемная мощность анаэробного сбраживания в метантенках ПО БПКполн, кг/(м3-сутки). Метод анаэробного сбраживания шерстомойных сточных вод применен в СССР на фабрике первичной обработки шерсти в г. Улан-Удэ. Эти воды содержат в составе загрязнений шерстный жир, мыло, различные механические примеси животного и минерального происхождения и растворенные органические и неорганические вещества. Шерстный жир

предварительно извлекается из сточных вод флотационно-сепарационным способом в цехе жиродобычи. Этим способом можно выделить из сточных вод до 30% шерстного жира, являющегося ценным продуктом. После извлечения жира шерстомойные сточные воды направляются в первичный отстойник, который служит для выделения осаждающихся взвешенных веществ. Продолжительность отстаивания 2 ч. Одновременно в отстойнике происходит усреднение состава сточных вод. После этого сточная вода подается в I ступень метантенков.

Для создания условий высокой интенсивности сбраживания в ме - тантенке I ступени предусматривается возврат «зрелого» осадка из метантенка II ступени и непрерывное перемешивание содержимого метантенка. Это позволяет отказаться от перемешивания содержимого в метантенках II ступени. В ней происходит дображивание органических веществ и уплотнение зрелого осадка.

На основании результатов исследований и опыта работы очистных сооружений рекомендуются следующие расчетные параметры для проектирования метантенков при очистке шерстомойных сточных вод методом анаэробного сбраживания в мезофильных условиях: продолжительность сбраживания —7 суток;

Нагрузка на 1 м3 объема метантенков по БПКполн —2 кг/сутки;

Выход газа на 1 кг снятой БПКполн—0,7 м3;

Прирост осадка —15 кг/м3 с влажностью 92%;

Эффект очистки по БПКполн — 90%;

Газ в основном состоит из метана;

БПКполн очищенного стока—1,5—2 г/л.

После анаэробного сбраживания в двухступенчатых метантенках сточные воды при разбавлении в два раза могут быть доочищены в аэротенках или направлены в городскую канализацию для совместной биологической очистки с бытовыми водами на районных очистных сооружениях.

Эффективность процесса анаэробного сбраживания весьма высока и зависит в первую очередь от характера органических загрязнений сточных вод. Так, например, при очистке сточных вод мясокомбинатов начальнаяБПКполн сточной воды снижается на 95%, а при сбраживании сточных вод от производства картона, содержащих 4—8 г/л органического углерода, эффект очистки не превышает 70%. Нагрузки по БПКполн колеблются от 0,5 до 3,5 кг/(м3-сутки).

Анаэробная очистка концентрированных производственных сточных вод целесообразна во многих случаях. Очистная установка компактна, занимает мало места.

23.Задачи физико-химических методов очистки производственных сточных вод.

Физико-химические методы очистки сточных вод широко распространены в практике с целью удаления из них растворенных и дисперсных минеральных и органических соединений или перевода их в нетоксичные вещества. Чаще она применяется для очистки промышленных с.в.

К методам физико-химической очистки произв-ых ст. вод относятся: реагентная очистка, сорбция, экстракция, дегазация, ионный обмен, озонирование, электрофлотация, хлорирование, электродиализ и др.

Среди химических методов наиболее широкое применение получили реагентные, основанные на взаимодействии токсичных химических соединений, присутствующих в сточных водах, с веществами, вводимыми в обрабатываемую воду и не обладающими токсичными свойствами. При этом образуются новые вещества, малотоксичные или выделяющиеся из воды в виде труднорастворимых соединений.

К реагентным методам относится, в первую очередь, нейтрализация кислот и оснований, осаждение труднорастворимых соединений металлов.

В различных технологических процессах производств многих отраслей промышленности образуются сточные воды, содержащие избыток кислот или оснований. В соответствии с «Требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений», а также «Правил приема производственных сточных вод в канализационные сети населенных пунктов» такие сточные воды перед сбросом должны подвергаться нейтрализации таким образом, чтобы величина их рН находилась в пределах 6,5 – 8,5. Нейтрализация сточных вод основана на взаимодействии ионов водорода и гидроксид-ионов, придающими воде реакцию, близкую к нейтральной (рН = 7).