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 |
90 |
90 |
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 |
30 |
30 |
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 |
93 |
30 |
357,0 |
99,58 |
94 |
21,42 | ||||||
|
БПКполн |
|
|
910,0 |
88 |
88 |
109,2 | ||||||
|
ХПК |
|
|
1850,0 |
88 |
88 |
222 | ||||||
|
Ионы Fe |
|
|
8,5 |
70 |
70 |
2,55 | ||||||
|
Нефтепродукты |
86 |
80 |
336,0 |
99,16 |
94 |
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 |
52,416 |
94,643 |
7 |
48,747 | ||||||
|
ХПК |
94,24 |
52 |
106,56 |
94,643 |
7 |
99,101 | ||||||
|
Ионы Fe |
77,5 |
25 |
1,913 |
83,118 |
25 |
1,435 | ||||||
|
Нефтепродукты |
99,538 |
45 |
11,088 |
99,561 |
5 |
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 |
45 |
11,781 |
|
|
11,781 | ||||||
|
БПКполн |
|
|
48,747 |
96,786 |
40 |
29,248 | ||||||
|
ХПК |
|
|
99,101 |
96,786 |
40 |
59,46 | ||||||
|
Ионы Fe |
|
|
1,435 |
88,353 |
31 |
0,99 | ||||||
|
Нефтепродукты |
|
|
10,534 |
99,587 |
6 |
9,902 | ||||||
Примечание:
δ0 – степень очистки сточных вод по отношению к исходному значению, %
δ1 – степень очистки сточных вод по отношению к предыдущему значению, %
