«Водоотведение и очистка сточных вод города и промышленных предприятий»

В настоящее время актуально встает вопрос о реконструкции очистных сооружений в связи с ухудшением состояния поверхностных водоемов. Предусматривается проведение мероприятий обеспечивающих рациональное использование и охрану водных ресурсов от загрязнения и истощения, увеличения мощностей систем оборотного водоснабжения и повторного использования вод, разработка и внедрение на предприятиях бессточных систем водопользования.

Задачей настоящего дипломного проекта была разработка системы водоотведения и очистки сточных вод города и двух промышленных предприятий:

1. Предприятия молочной промышленности;

2. Трикотажной фабрики.

При проектировании систем водоотведения необходимо стремиться к устранению возможных негативных последствий воздействия сточных вод на окружающую среду при минимальных финансовых затратах. Так, река, протекающая близ города и являющаяся приемником сточных вод после очистных сооружений, имеет следующие характеристики:

• расход воды в реке – 12 м3/с

• скорость течения – 0,3 м/с

• концентрация ВВ – 8,6 мг/л

• БПКполн – 2,95 мгО2/л

• Концентрация растворенного кислорода – 7,2 мгО2/л

Таким образом, при проектировании очистных сооружений, выборе их состава необходимо исходить из условия выполнения требования ПДК в контрольном створе.

Промышленные стоки от обоих промышленных предприятий характеризуются высокими концентрациями загрязнений по взвешенным ве-ществам и органике, находящейся в основном в растворенном и коллоидном состоянии. Предложенная в разделе «Очистка производственных стоков» технология механической и биологической очистки (для предприятия молочной промышленности) и физико-химической (для трикотажной фабрики) позволяет довести эти стоки до показателей, обеспечивающих условия их приема в городские водоотводящие сети.

На городских станциях аэрации > 80% от общего количества потребляемой энергии расходуется на обеспечение необходимого кислородного режима аэротенков. Высокая эффективность использования кислорода воздуха при низких энергозатратах – основная цель при создании современных систем аэрации.

В настоящее время на станциях канализации, как правило, в аэротенках используется пневматическая система аэрации через керамические фильтросные пластины. В условиях эксплуатации применение пористых материалов сопряжено с определенными трудностями, связанными с периодическим опорожнением, демонтажем и заменой фильтрующих элементов.

С точки зрения надежности и простоты эксплуатации практический интерес представляют дисковые мелкопузырчатые аэраторы, разработанные как зарубежными фирмами, так и отечественными.

В данном проекте в разделе «Расчет аэротенков» рассматривается вопрос применения аэраторов фирмы «Патфил» (г. Казань). Аэраторы фирмы «Патфил» относятся к мелкопузырчатым дисковым диффузорам с перфорированной резиновой мембраной, имеющей относительно высокое постоянство потерь напора, что должно облегчить установку и эксплуатацию аэраторов. Кроме того, эти аэраторы наиболее приемлемы для работы аэрационных сооружений при переходе на новую биотехнологию очистки сточных вод по схеме прерывистой аэрации нитри и денитрификации.

Река характеризуется коэффициентом смешения (а=0,57), кратность разбавления (n=10,7). В задачу проектирования входило удаление биогенных элементов из очищаемых городских сточных вод. В настоящее время с увеличением эфтрофикации поверхностных вод возникает актуальная задача снижения биогенных элементов (азота и фосфора). В дипломном проекте детально рассмотрен этот вопрос и разработана реконструкция существующих очистных сооружений. Так же мною было предложено использование погружного оборудования фирмы «ФЛЮГТ».

Все сточные воды от города и промышленных предприятий в количестве 100719,52 м3/сут поступают на главную водоотводящую насосную станцию, откуда пятью вертикальными насосами марки СДВ 2700/26,5\"а\", из которых 3 рабочих и 2 два резервных по двум напорным водоводам d=1000мм и L=2400м перекачивается на городские очистные сооружения. Насосная станция, показанная на листе №3, имеет круглую форму в плане (d=24м) построена методом опускного колодца.

Сточные воды трикотажной промышленности имеют сложный солевой состав, обладают повышенной ХПК, из-за наличия не полностью окисляемых органических веществ, высокой цветностью, обусловленной содержанием в них красителей, и токсичностью в следствии наличия СПАВ (60-130 мг/л). Поэтому при сбросе таких вод в городскую водоотводящую сеть требуется их предварительная очистка на локальных очистных сооружениях.

Технологическая схема обработки сточных вод предусматривает двух-ступенчатую очистку последовательно в пневмофлотаторе и электрофлота-торе с последующим электрохимическим окислением органических компонентов флотошлама. При такой схеме функциональные нагрузки распределяются следующим образом:

• Подготовительная ступень – усреднение, т.к. наблюдается непостоянность притока и состава сточных вод.

• Предварительное снижение высоких концентраций загрязнений – пневмо-флотация

• Связывание в дисперсную часть основной массы красителей, СПАВ и других примесей – коагулирование

• Отделение дисперсной части – электрофлотация

• Доочистка по взвешенным веществам – фильтрация на скорых песчаных фильтрах с восходящим потоком.

• Доочистка по красителям – озонирование.

На балансовой схеме водопотребления и водоотведения предприятия трикотажной промышленности показано, что хозяйственно-бытовые сточные воды сбрасываются без очистки в ГВС. Промывные воды от процесса отварки полностью направляем в качестве промывной воды на процесс крашения в светлые тона. Промывные воды после процесса крашения в светлые тона используются как промывные воды для процесса крашения в тёмные тона. Данная схема сокращает количество потребляемой воды и количество обработанной воды на ЛОС.

Как я уже говорил, что предварительное снижение высоких концентра-ций загрязнений осуществляется методом флотации с продуванием диспергированного воздуха через слой воды в открытых аппаратах. На данном чертеже я показал пару зависимостей, характерных для данного процесса. 1) Влияние интенсивности аэрации на снижение концентрации ПАВ в сточных водах, а 2) Закономерность снижения эффективности флотации во времени.

На основании расчета необходимой степени очистки сточных вод , городские очистные сооружения запроектированы по классической схеме (лист №6)

• Механическая очистка, состоящая из механизированных решеток, горизонтальных песколовок и первичных отстойников радиального типа;

• Биологическая очистка, включающая аэротенки-вытеснители и вторичные отстойники радиального типа;

• Доочистка биологически очищенных сточных вод на скорых песчаных фильтрах;

• Сооружения обработки осадка

Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил из вторичных отстойников после совместного уплотнения обеззараживается в метантенках при термофильтном режиме сбраживания. Сброженный осадок после промывки и гравитационного уплотнения подвергается механическому обезвоживанию на камерных мембранных фильтр-прессах фирмы \"Диффенбах\" Германия с применением высокомолекулярных флокулянтов.

На листе №7 показан профиль движения воды и осадка по очистным сооружениям.

На станции аэрации >80% от общего количества потребляемой электроэнергии расходуется на обеспечение необходимого кислородного режима аэротенков. При создании современных систем аэрации основной целью является высокая эффективность использования кислорода воздуха при низких энергозатратах. Исходя из этого, мной произведен расчет системы аэрации с применением аэраторов фирмы \"Патфилл\" г. Казань. Это дисковые мелкопузырчатые аэраторы с перфорированной резиновой мембраной:

• Диаметр аэратора – 300 мм

• Оптимальный расход воздуха – 2-3 м3/час

Устройство данных аэраторов (диафрагма входного штуцера с калиброванным сечением 6мм) позволяет исключить существенное нарушение распределения воздуха между соседними аэраторами при выходе из строя мембраны на одном из них. Применение данных аэраторов в сравнении с керамическими фильтросными пластинами позволяет запроектировать меньшее количество работающих турбовоздуходувок.

Т.к., современные природоохранные нормативы предполагают обеспечение повышенного качества очистки сточных вод за счет удаления биогенных элементов преимущественно биологическим методом. Для усовершенствования схемы очистки воды на существующей станции с целью доведения качества очистки до требований ПДК по азоту и фосфору осуществляется реконструкция аэротенков в биореактор биологического удаления азота путем реализации процессов нитрификации и денитрификации.

В разделе \"Технология и организация производства работ\" разработана документация проекта производства работ на строительство участка канализационного коллектора №2 от колодца №13 до колодца №16 протяженностью 2260м и d=1200мм. На листе №8 показан календарный план строительства участка канализационной сети, а на листе №9 показан стройгенплан этого участка.

В разделе \"Санитарно-техническое оборудование зданий\" выполнен расчет холодного и горячего водоснабжения группы однотипных зданий и расчет внутренней и дворовой сетей водоотведения. На листе №10 показан генплан района с нанесением на нем основных коммуникаций водоснабжения и водоотведения, а также на листе показан план типового этажа и план подвала 16 этажного жилого здания. На листе №11 показаны аксонометрические схемы холодного, горячего водоснабжения, канализационного выпуска и продольный профиль дворовой канализации.

В разделе \"Охрана труда\" производились расчеты прожекторного освещения строительной площадки, молниезащиты метантенка, обеспечение взрывозащиты метантенков, обеспечение безопасного ведения земляных работ.

В разделе \"Экономика строительства\" определены затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений города. Себестоимость отведения и очистки 1м3 сточной жидкости составляет 1,89 руб. в текущих ценах.

В разделе \"Удаление биогенных элементов\" рассмотрен вопрос о необходимости удаления азота и фосфора из сточной жидкости, а также предоставлено описание процесса удаления этих соединений биологическим методом.

Наиболее распространенный метод удаления азота из сточных вод основан на биологическом преобразовании азота в газообразную форму из нитрита и нитрата.

Этот процесс требует того, чтобы азот заранее был преобразован из аммонийной формы, которая является наиболее распространенной формой азота в сырых стоках, в нитрит и нитрат посредством нитрификации.

Само удаление азота из сточных вод происходит в процессе денитрификации, с участием микроорганизмов превращающих нитрит или нитрат в газообразный азот при отсутствии газообразного кислорода и наличии достаточного количества органики. Затем азот улетучивается в атмосферу.

На листе №14 показаны кривые зависимости, из которых видно, что эффективность нитрификации возрастает с увеличением кислорода воздуха, а эффективность денитрификации – наоборот, т.к., для процесса денитрификации бактерии используют не кислород воздуха, а связанный кислород нитрата. Из другой зависимости видно, что эффективность денитрификации зависит от содержания углерода в стоках. Также на листе показана зависимость процесса денитрификации от концентрации рН.

7. Справочник по очистке природных и сточных вод. (Паль Л.Л., Кару Я.Я., Мельдер Х.А., Репин Б.Н.). – М.: Высшая школа, 1994.

8. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов. – М.: АСВ, 2002.

9. Справочник проектировщика. (под общ. редакцией Самохина В.Н.). Канализация населенных мест и промышленных предприятий. – М.: Стройиздат, 1981.

10. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчета канализационных сооружений. – М.: Стройиздат, 1987.

11. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. – М.: Стройиздат, 1986.

12. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. Учебник для вузов / Под ред. С.В. Яковлева. – М.: Стройиздат, 1990.

13. Васильев Г.В., Ласков Ю.М., Васильева Е.Г. Водное хозяйство и очистка сточных вод предприятий текстильной промышленности. – М.: Легкая индустрия, 1976.

14. Яковлев С.В., Прозоров И.В., Иванов Е.Н., Губий И.Г. Рациональное использование водных ресурсов. – М.: Высшая школа, 1991.

15. Кедров В.С., Ловцов Е.Н. Санитарно-техническое оборудование зданий. – М.: Стройиздат, 1989.

16. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.

17. Правила охраны поверхностных вод от загрязнений. – М.: Стройиздат, 1988.

18. Шальнов А.П., Яковлев Г.И. Технология и организация строительства водопроводных и водоотводящих сетей и сооружений. – М.: Стройиздат, 1981.

19. Бородин И.В. Технология и организация строительства водопроводных и водоотводящих сетей и сооружений. – М.: Стройиздат, 1969.

20. ЕНиР Сб.9 \"Сооружения систем теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения и канализации\". Вып.2 \"Наружные сети и сооружения\".

21. ЕНиР Сб.2 \"Земляные работы\". Вып.1 \"Механизированные и ручные земляные работы\".

22. РД 34.21.122-87. Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений.

23. СанПиН 2.2.1/2.1.1.984-00. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.

24. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1.

25. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2.

26. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение.

27. ГОСТ 2674-82. Вода питьевая.

28. Укрупненные сметные нормы на сооружения водоснабжения и водоотведения. Сборник №10-1. Внешние сети. – М.: Стройиздат, 1972.

29. Укрупненные сметные нормы на сооружения водоснабжения и водоотведения. Сборник №10-3. Сооружения канализации. Вып.3. Аэрофильтры, аэротенки, биофильтры, метантенки, осветлители, радиальные отстойники, песколовки. – М.: Стройиздат, 1976.

30. Укрупненные сметные нормы на сооружения водоснабжения и водоотведения. Сборник №10-3. Сооружения канализации. Вып.8. Насосные станции. – М.: Стройиздат, 1982.