СОДЕРЖАНИЕ
Исходные данные
Введение…………………………………………………………………4
1 Литературный обзор……………………………………………………5
2 Характеристика объекта………………………………………………..15
3 Режим водоотведения сточных вод предприятия…………………….18
4 Расчет сооружений очистной станции……………………………...….19
4.1 Расчет резервуара усреднителя, совмещенного с насосной станцией…………………………………………………………………..19
4.2 Расчет тонкослойной нефтеловушки……………………………...…20
4.2.2 Расчет реагентного хоз-ва…………………………………………..19
4.3 Расчет напорного флотатора………………………………………….26
4.5 Расчет фильтра с плавающей загрузкой………………………….….34
5 Расчет баланса загрязнений…………………………………………….40
6 Расчет сооружений для обработки и хранения осадков…………......44
Заключение……………………………………………………………...…45
Список используемых источников………………………………...…..46
Введение
На автотранспортных предприятиях количество производственных сточных вод колеблется в значительных пределах в зависимости от характера производства и их мощности. Основными технологическими процессами являются: сборочные, механические, инструментальные, кузнечные, прессовые, термические, защитных покрытий и окраски, вспомогательные. Сточные воды этой промышленности можно разделить на следующие основные категории:
1 − чистые от охлаждения технологического оборудования;
2 − загрязненные механическими примесями и маслами;
3 − загрязненные кислотами, щелочами, солями, соединениями хрома, циана и другими химическими веществами;
4 − отработанные смазочно − охлаждающие жидкости или эмульсии;
5 − загрязненные пылью вентиляционных систем и горелой землей литейных цехов;
6 − поверхностные (дождевые, талые, поливочно − моечные).
В задании сточные воды относятся ко второй категории. После очистки их целесообразно возвращать на технологические нужды в те производства, откуда они получены, а также использовать для подпитки систем оборотного водоснабжения и для полива территории. При возврате на подпитку очищенная вода подлежит стабилизационной обработке.
Очистку можно осуществлять, используя напорную флотацию или реагентную коагуляцию. Для улавливания крупных механических примесей и песка используют также напорные и безнапорные гидроциклоны.
Для отстаивания сточных вод могут применяться горизонтальные и вертикальные отстойники. Осадок обезвоживают на подсушивающих площадках или вакуум − фильтрах.
Из отстойников обводненные нефтепродукты поступают в сборник, где и обезвоживаются. Собранную нефть регенерируют или сжигают.
1 Литературный обзор
Сточные воды от мойки автомобилей образуются на специализированных мойках автотранспорта в черте города, на постах мойки транспортных средств за городом, на передвижных установках для мойки автомобилей, на автотранспортных предприятиях, троллейбусных парках, городских автостанциях. Сточные воды аналогичного состава могут образовываться при мойке в гаражах, на автостоянках, заправочных станциях, в помещениях автотранспортного сервиса.
Наибольшее количество загрязнений сточных вод образуется при мойке транспорта, входящего в регламент ежедневного технического обслуживания, а также агрегатов и деталей при осуществлении ремонта. Интенсивное загрязнение стоков нефтепродуктами и взвешенными веществами происходит в результате очистки и обезжиривания поверхностей деталей и узлов транспортных средств с помощью щелочных и кислотных растворов, синтетических моющих средств.
Основные загрязнители сточных вод, образующиеся при мойке автомобилей – механические примеси и нефтепродукты, представленные моторными маслами, различными видами топлива, частицами асфальта и песка, СОЖ, ПАВ, солями тяжелых металлов, а также моющими веществами (ПАВ), используемыми при мойке. Концентрация углеводородов в сточных водах достигает 10 мл/л.
Повсеместно, как правило, в большинстве автохозяйств отработанные растворы моющих средств содержат нефтепродукты и взвеси в концентрации до 5 г/л, поверхностно − активных веществ (ПАВ) – до 0,1 г/л и щелочных электролитов – до 20 г/л, т.е. концентрация вредных примесей в этих растворах в 40 – 90 тыс. раз превышает санитарные нормы.
Необходимость периодической замены моторных масел, антифриза, аккумуляторных батарей нередко приводит к залповым сбросам этих эксплуатационных материалов (слив их на землю или в канализацию) и загрязнению стока нефтепродуктами, растворами кислот и другими веществами.
Токсичные вещества при окраске изделий выделяются в процессах обезжиривания поверхностей органическими растворителями, при подготовке лакокрасочных материалов, их нанесении на поверхность изделия и сушке покрытия. Установлено, что около 4% объема расходуемых лакокрасочных материалов попадает в стоки.
Из всех образующихся при обслуживании и мойке транспорта загрязнителей, наиболее опасными при загрязнении сточных вод являются – взвеси и нефтепродукты. В среднем на единицу подвижного состава среднестатистического автохозяйства приходится по 100 кг сбросов в поверхностные водоемы в год, в том числе сухой остаток – 76 кг, хлориды – 17 кг, взвеси –1 кг, сульфаты – 4 кг и другое – 2 кг.
Существуют два основных направления в способах очистки сточных вод – локальная очистка и оборотное водоснабжение.
Для снижения нагрузки на очистные сооружения предлагается проводить локальную очистку сточных вод от мойки автомобилей на установке с безотходной утилизацией отходов. Установка осуществляет непрерывный процесс пиролиза углеводородсодержащих отходов в цепные углеводороды с возможностью их дальнейшего использования в газогенераторах и котлах утилизаторах. В качестве адсорбента предлагается верховой сфагновый торф с последующей утилизацией (1т торфа сорбирует до 6т нефти и нефтепродуктов, в пересчете на сухое вещество). Установка может работать в автоматическом режиме. Установка является экологически безопасной, т.к. лабораторные исследования показали, что в атмосферу выбрасывается CO, SO2, NO2 с концентрацией, ниже ПДФ в 4 – 25 раз.
Однако в большинстве способов предлагается осуществлять оборотное водоснабжение. Эти способы позволяют повторно использовать 90 − 95% исходной воды и обеспечить бессточный цикл мойки автомобилей. Свежую воду, применяют только в конце мойки машины.[14]
В настоящее время предпочтение отдается установкам с оборотным водоснабжением. Это связано с необходимостью уменьшить расход питьевой воды не по назначению.
Все предлагаемые способы включают предварительную механическую очистку.
Предлагается способ электрохимической очистки сточных вод. Часть очищенных сточных вод после электрокоагулятора собирается в накопительной емкости для повторного использования на стадии мойки автомашин.
Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. Для такой очистки используют решета, сита, песколовки, отстойники, жироловки, различные фильтры. Для выделения тяжелых, грубодисперсных примесей сточных вод широко используются гидроциклоны. Открытый гидроциклон с внутренним цилиндром и диафрагмой в верхней части, рекомендуется к применению при очистке сточных вод от примесей гидравлической крупностью – 0,2 мм/с и более, а также коагулированных взвешенных частиц и нефтепродуктов при расходе стоков до 200 м3/ч на один аппарат.
Исходная вода подается тангенциально в пространство, ограниченное внутренним цилиндром. Поток по спирали движется вверх, у верхней кромки цилиндра он поворачивает и движется к отверстию в диафрагме. Диафрагма, установленная в конце горизонтального отстойника, препятствует выносу выделившегося осадка, движущегося в пристенной зоне. Внутренний цилиндр способствует образованию замкнутого циркуляционного потока, который транспортирует этот осадок в коническую часть. Осветленный поток воды выходит из − под диафрагмы, переливается через водослив в кольцевой лоток и отводится за пределы сооружения.
Выделившийся осадок либо накапливается в конической части, либо удаляется из нее непрерывно через нижнее разгрузочное отверстие.
Пропускная способность аппарата этой конструкции примерно в 2 – 2,5 раза выше пропускной способности отстойников при одинаковой степени очистки. Применение гидроциклонов позволяет значительно снизить продолжительность очистки.[15]
Из физико − химических способов очистки сточных вод наиболее распространены в настоящее время флотационный и сорбционный методы, а также метод коагуляции и флотации, применяемый совместно с отстаиванием и фильтрованием нефтепродуктов, жиров, масел и т. п.
При коагуляции применяются традиционные неорганические вещества (соли трех − и двухвалентного железа, алюминия). Однако способ реагентной очистки сточных вод с применением минеральных коагулятов имеет существенные недостатки: значительный расход дефицитных реагентов, сложность их дозирования при колебаниях расхода и состава сточных вод, образование больших объемов осадков, сложность их обработки. Для интенсификации процесса коагуляции широко применяют флокультуры, добавление которых к минеральным коагулятам приводит к снижению расхода последних и повышает плотность и прочность образующихся агрегатов
При очистке производственных сточных вод применяются компрессионный (напорный), механический и пневматический виды флотации, отличающиеся один от другого способом введения в жидкость пузырьков газа и их диспергирования. Наибольшее распространение получил способ напорной флотации. Он основан на образовании перенасыщенного раствора газа в напорной емкости под давлением и последующем выделении мельчайших пузырьков в открытых флотаторах за счет перепада давлений. Основными элементами установок по напорной флотации являются узел насыщения сточной жидкости воздухом, флотационный резервуар и устройства для сбора и удаления всплывающей массы. Преимущество данного метода состоит в том, что пузырьки воздуха образуются непосредственно на поверхности частиц загрязнений, благодаря чему повышается степень извлечения этих частиц. Кроме того, данный метод очистки прост и дешев.
В последние годы все шире стали применяться электрохимические методы очистки сточных вод, такие как электрофлотация и электрокоагуляция. Основными преимуществами этих методов являются небольшая продолжительность процесса обработки, компактность установки, малое количество образующегося осадка. Сущность электрофлотационного метода заключается в том, что насыщение очищаемой жидкости пузырьками (пенообразование) происходит при электролизе сточных вод. Электроды располагаются таким образом, что газовые пузырьки, поднимаясь вверх, пронизывают всю массу обрабатываемой жидкости.[14], [15].
Электрокоагуляция является частным случаем электрофлотации, когда применяются растворимые алюминиевые или железные электроды. Выбор типа электрода и характера протекающего электролиза определяется агрегативной устойчивостью частиц загрязнений. Существенным преимуществом электрокоагуляции является то, что стоки после очистки данным способом не обогащаются солями и по качеству пригодны для возврата в оборотный цикл водоснабжения. Электрокоагуляционная очистка раствора позволяет повысить эффект очистки по взвешенным веществам до 98 %, по нефтепродуктам до 97 %.
В процессе механической очистки из сточных вод достаточно легко удаляются частицы размером 10 мкм и более, мелкодисперсные и коллоидные частицы практически не удаляются. Таким образом, 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 удаляют из сточных вод механическим методом.
Коагуляция вод, содержащих мелкодисперсные и коллоидные частицы, может происходить при пропуске сточных вод через электролизер с анодом, изготовленным из алюминия или железа. Металл анода под действием постоянного тока ионизируется и переходит в сточную воду, частицы загрязнений который коагулируется образовавшимся труднорастворимыми гидроксидами алюминия или железа.
Метод электрохимического коагулирования может быть применен для обработки сточных вод, содержащих эмульгированные частицы масел, жиров и нефтепродуктов, хроматы, фосфаты. Компактность установок, отсутствие реагентного и складского хозяйства, простота обслуживания являются несомненным достоинством метода электрохимической коагуляции. Однако значительные расходы электроэнергии и металла, являющиеся следствием образования окисной пленки на поверхности электродов, их механического загрязнения примесями сточных вод, а также нагревания обрабатываемой сточной воды, ограничивают область применения этого метода.
При выборе способа очистки необходимо учитывать комплекс факторов: состав и количество сточных вод, цель обработки (полная очистка на собственных очистных сооружениях предприятия или предварительная перед сбросом в городскую канализационную сеть), сложность очистки и обработки осадкой, санитарные аспекты.[15].
Сорбирующий фильтр и ФПЗ.
Первая ступень фильтрования – фильтр с плавающей загрузкой, предназначенный для очистки сточных вод от мелкодисперсных включений.
Вторая ступень очистки – сорбирующий фильтр. В нем происходит оседание нефтепродуктов.
Фильтры с плавающей загрузкой предназначены для удаления из сточных вод взвешенных частиц, нефтепродуктов, осветления вод перед подачей на сорбционные фильтры, подачей воды на технические нужды и т.п. Фильтры изготавливаются в наземном варианте. Промывка фильтров осуществляется водой надфильтрового пространства. Дополнительное насосное оборудование для промывки фильтров не требуется.
Фильтры с плавающей загрузкой являются прогрессивным оборудованием для очистки сточных вод за счет значительного увеличения срока службы фильтрующего материала и возможности его многократной промывки.
Конструкция фильтра с целью упрощения обслуживания выполняется кассетной, что позволяет производить профилактические работы с фильтром посекционно.[9].
Адсорбция, т.е. поглощение загрязнений поверхностью твердого тела, осуществляется за счет диффузии молекул органических веществ через жидкостную пленку, окружающую частицы адсорбента, к его поверхности при перемешивании жидкости и далее внутренней диффузии молекул, скорость которой определяется строением адсорбента и размером молекул сорбируемого вещества. Сорбцию экономически целесообразно применять при низких концентрациях загрязнений, т.е. на стадии глубокой очистки. В этом случае в процессе сорбции можно получить близкие к нулевым концентрации остаточных загрязнений.
На скорость и эффективность адсорбции влияет структура сорбента, химическая природа и концентрация загрязнений, температура, активная реакция среды. При повышении температуры степень адсорбции снижается, несмотря на увеличение скорости диффузии; снижение величины рН вызывает увеличение сорбции органических веществ сточных вод; с помощью сорбции можно извлекать из воды биологически стойкие органические вещества.
Лучшими сорбентами для удаления из воды растворенных органических веществ являются активные угли различных марок, эффективность которых определяется наличием в них микропор.
Суммарный объем микропор активного угля является его основной характеристикой, которая должна приводиться для каждой марки активного угля. Интересно, что активные угли в первую очередь адсорбируют органические вещества неприродного происхождения, а именно: фенолы, спирты, эфиры, кетоны, нефтепродукты, амины, "жесткие" поверхностно-активные вещества, органические красители, различные хлорамины, Этот метод позволяет на стадии глубокой очистки сточных вод снизить концентрацию органических соединений на 90 − 99%.
При сорбции на уголь не должна поступать вода, содержащая взвешенные и коллоидные вещества, экранирующие поры активного угля. Уголь, исчерпавший свою сорбционную способность (емкость) регенерируется или полностью заменяется. Сорбирующий материал подлежит замене через каждые 6 –12 месяцев эксплуатации очистных сооружений. [12], [16].
Обеззараживание воды
Одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы (в частности, вирусы полиомиелита), является озон. Несомненным преимуществом озонирования является и то, что при этом одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также ее дезодорация и улучшение вкусовых качеств. Озон не изменяет природные свойства воды, так как его избыток (не прореагировавший озон) через несколько минут превращается в кислород.
Озон, используемый для озонирования, получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами, в результате воздействия на него «тихого» (т.е. рассеянного без искр) электрического заряда, сопровождающегося выделением озона.
Доза озона зависит от назначения озонирования воды. Если озон вводят только для обеззараживания в фильтрованную воду (после ее предварительного коагулирования), то дозу озона принимают 1…3 мг/л, для подземной воды — 0,75…1 мг/л, при введении озона для обесцвечивания и обеззараживания воды доза озона может доходить до 4 мг/л. Продолжительность контакта обеззараживаемой воды с озоном — 5…12 мин. Озон очень сильный окислитель, его окислительный потенциал — 2,06 В. Патогенные микроорганизмы уничтожаются им в 15-20 раз, а споровые формы бактерий — в 300-600 раз быстрее, чем хлором. Механизм обеззараживания воды озоном основан на его способности инактивировать сложные органические вещества белковой природы, содержащиеся в животных и растительных организмах. Чистый озон взрывоопасен, он не взрывается, если его концентрация в озоно − воздушной смеси не превышает 10%, т.е. 140 г/м3. Озон токсичен и может поражать органы дыхания. ПДК озона в воздухе помещений, где находятся люди, не более 0,0001 мг/л.
Для обеззараживания воды доза озона изменяется в соответствии с ее температурой и рН, а также содержанием в ней органических веществ. В ряде случаев озонирование является универсальным методом водообработки, так как кроме обеззараживания воды дезодорируются и разлагаются различные вещества, обусловливающие цветность воды, улучшается процесс коагулирования примесей. Концентрация остаточного озона после выхода воды из контактной камеры должна быть 0,1 − 0,3 мг/л. Передозировка озона не опасна, так как через короткое время он превращается в кислород.[9], [17].
УФ − излучение − электромагнитное излучение ультрафиолетового диапазона длин волн в интервале от 205 до 315 нм. Этот вид излучения обладает энергией, достаточной для воздействия на химические связи, в том числе и в живых клетках. Наибольшим бактерицидным действием обладает электромагнитное излучение на длине волны 240 − 280 нм.
Обеззараживающий эффект ультрафиолетового излучения, в основном, обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК. Помимо ДНК ультрафиолет действует и на другие структуры микроорганизмов, в частности, на РНК и клеточные мембраны, что вызывает, в конечном итоге, гибель микроорганизма.
Сопротивляемость различных типов микроорганизмов к УФ − излучению значительно изменяется: от малых доз для бактерий до очень больших доз для спор и простейших. Наиболее чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения вирусы и бактерии в вегетативной форме (палочки, кокки), например такие известные специалистам возбудители:
Salmonella typhosa (брюшной тиф);
Vibrio cholerae (холера);
Shigella dysenteriae (дизентерия);
Hepatitis virus (вирусный гепатит А);
Mycobacterium tuberculisis (туберкулез).
Произведение интенсивности УФ − излучения (мВт/см2) на время (с) называется дозой облучения (мДж/см2) и является мерой бактерицидной энергии, сообщенной микроорганизму. В качестве источников бактерицидного излучения используются газоразрядные лампы, у которых в процессе электрического разряда генерируется излучение, содержащее ультрафиолетовый бактерицидный диапазон.
Наиболее эффективными считаются газоразрядные ртутные лампы низкого давления. Эти лампы отличаются от обычных осветительных люминесцентных ламп тем, что их колба выполнена из специального кварцевого или увиолевого стекла с высоким коэффициентом пропускания ультрафиолетового излучения, а на внутренней поверхности стекла не нанесен слой люминофора. Их основное достоинство состоит в том, что более 60% излучения приходится на линию с длиной волны 254нм, лежащей в спектральной области максимального бактерицидного действия. Они имеют длительный срок службы и мгновенную способность к работе после их зажигания.
Основными недостатками применения метода являются относительно высокие затраты на электроэнергию (однако не больше затрат на реагенты при химических методах обеззараживания) и отсутствие эффекта последействия, что неприемлемо при транспортировании воды на расстояния. [13], [17].
При обеззараживании воды хлоргазом бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток. Хлор действует и на органические вещества, окисляя их.
Для качественного хлорирования необходимо хорошее перемешивание, а затем не менее чем 30 − минутный (при совместных хлорировании и аммонизации 60 − минутный) контакт хлора с водой, прежде чем вода поступит к потребителю. Контакт может происходить в резервуаре фильтрованной воды или в трубопроводе подачи воды потребителю, если последний имеет достаточную длину без водозабора.
Дозу хлора устанавливают технологическим анализом из расчета, чтобы в 1 мл воды, поступающей к потребителю, оставалось 0,3…0,5 мг хлора, не вступившего в реакцию (остаточного хлора), который является показателем достаточности принятой дозы хлора.
При этом условии доза хлора при хлорировании фильтрованной воды составляет 2…3 мг/л в зависимости от ее хлорпоглощаемости, а при хлорировании подземной воды − 0,7…1 мг/л. При выключении на промывку или ремонт одного из резервуаров фильтрованной воды, когда не обеспечивается время контакта воды с хлором, доза хлора должна быть увеличена вдвое. Очень токсичный реагент.[1], [2], [17].