АННОТАЦИЯ
Дипломный проект общим объемом 61 страница состоит из введения, 6 глав, заключения и списка использованной литературы, включающего в себя 19 источников.
В первой главе приводится краткая характеристика ООО «Водоканал-Сервис» г. Арск, во второй – оценка негативного воздействия предприятия на окружающую среду, в третьей – описываются существующие на сегодняшний день технологии процесса обеззараживания сточных вод. Четвертая глава посвящена выбранному техническому решению, приведен технический расчет устанавливаемого оборудования. В пятой главе – экономические расчеты, показывающие эффективность внедрения усовершенствованной технологии и срок окупаемости, в шестой – мероприятия по охране труда и обеспечению безопасной эксплуатации очистных сооружений.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ……………………………………………………………………………...9
1 Характеристика предприятия ……………………………………………………11
1.1 Краткое описание объекта ………………………………………………12
1.2 Технология очистки сточных вод на ООО «Водоканал-Сервис»……..12
1.3 Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию ………………………………………………………………………...18
1.4 Нормы очистки сточных вод на очистных сооружениях…………...…19
1.5 Расчет предельно допустимого сброса загрязняющих веществ, поступающих в реку Казанка ……………………………………………………...21
2 Оценка негативного воздействия предприятия на окружающую среду………27
3 Методы обеззараживания сточных вод …………………………………………29
3.1 Хлорирование ……………………….…………………………………....30
3.2 Расчет хлораторной установки ………………………………………….32
3.3 Озонирование …………………………………………………………….33
3.4 Ультрафиолетовое облучение …………………………………………...35
4 Предлагаемое решение……………………………………………………...…….37
4.1 Расчет аэротенков ………………………………………………………..42
4.2 Расчет систем аэрации …………………………………………………...44
4.2.1 Расчет пневматической системы аэрации ………………………….44
4.2.2 Расчет фильтроносных труб ………………………………………...46
4.2.3 Расчет воздуховодов …………………………………………………46
5 Эколого - экономическое обоснование инженерного решения ……………….48
5.1 Экономическая оценка трубчатого аэрационного элемента ………….48
5.2 Экономическое обоснование маломощного компрессора …………….48
5.3 Предотвращенный экологический ущерб ……………………………...49
5.3.1 Плата за сброс загрязняющих веществ до модернизации ………...49
5.3.2 Плата за сброс загрязняющих веществ после модернизации …….51
5.3.3 Общий предотвращенный экологический эффект ………………..52
5.4 Срок окупаемости капитальных вложений ……………………………53
6 Мероприятия по охране труда и обеспечению безопасной эксплуатации очистных сооружений на ООО «Водоканал-Сервис» г.Арск …………………..54
6.1 Производственная санитария …………………………………………..55
6.2 Техника безопасности …………………………………………………..57
6.3 Пожарная безопасность ………………………………………………...58
6.4 Общие требования безопасности при эксплуатации аэротенка ……..58
Заключение ………………………………………………………………………...59
Список использованной литературы……………………………………………..60
ВВЕДЕНИЕ
Ежегодно все острее встает проблема сохранения водных ресурсов нашей планеты. Развитие промышленности, нарастание сельского хозяйства, увеличение площадей орошаемых земель – все это приводит к возрастанию потребности в чистой пресной воде.
Вода, используемая на нужды промышленности, коммунального и сельского хозяйства, не только сама загрязняется, но, попадая в водоемы, загрязняет и их, снижая ассимиляционный потенциал водоемов. Способность к самоочищению водоема не беспредельна. Превышение норм загрязнений, допустимых к сбросу в водоем, может привести к необратимым изменениям и к гибели водоема.
Наиболее важной проблемой возрастающего водопотребления является интенсификация образования сточных вод. В настоящее время объем сбрасываемых в водотоки сточных вод составляет примерно 2 % от среднегодового стока. Поэтому защита водных ресурсов от истощения и загрязнения – одна из самых значимых экологических задач. Вслед за ее уяснением происходит осознание немаловажности изменения производственных технологий и внедрения новых, более результативных методов очистки воды.
На сегодняшний день очистка сточных вод городов и поселков приобретает исключительное значение. Основным решением проблемы рационального использования водных ресурсов является всевозможная минимизация загрязняющих веществ и отходов, потерь ценных органических веществ, которые сбрасываются бытовыми и производственными сточными водами в канализацию, уменьшение количества сточных вод.
Целью настоящей работы явилось усовершенствование биологической очистки сточных вод предприятия водно-канализационного хозяйства г. Арска. Очистные сооружения должны обеспечивать очистку стоков от загрязняющих веществ до установленных для сброса в водоем норм, не оказывая при этом ущерб здоровью населения и отрицательное воздействие на животных и рыб.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
- изучение методов очистки сточных вод промышленного предприятия;
- анализ и усовершенствование технологической схемы очистки сточных вод;
- расчет технологических параметров в разработанной технологической схеме;
- расчет экономических затрат на внедрение и их окупаемости;
- технико-экономическое обоснование реализации разработанной технологической схемы;
- анализ безопасности жизнедеятельности при эксплуатации очистных сооружений.
1 Характеристика предприятия
Предприятие ООО «Водоканал-Сервис» находится в г. Арск Республики Татарстан. Предприятие занимает площадь около 7,2 га.
Основным направлением деятельности ООО «Водоканал-Сервис» является оказание услуг населению и предприятиям г. Арск по водоснабжению, теплоснабжению и очистке сточных вод.
Биологические очистные сооружения ООО «Водоканал-Сервис» расположены в юго-западной части г.Арска, в существующей промышленной зоне, предназначены для приема, механической, химической и биологической очистки и обеззараживания сточных вод от сетей канализации города. Биологические очистные сооружения эксплуатируются с 1998 года.
Сброс поверхностных сточных вод с территории предприятия (дождевых, поливомоечных и талых вод) осуществляется неорганизованно на рельеф местности (выпуск № 1).
Хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды города отводятся организованно по канализационному коллектору диаметром 400 мм на биологические очистные сооружения производительностью 7000 м3/сут. Очищенные и обеззараженные сточные воды сбрасываются береговым выпуском в реку Казанка. Выпуск расположен за пределами г. Арск на расстоянии 880 м (выпуск № 2). Категория водопользования р. Казанка – II рыбохозяйственная.
Характеристика сбрасываемых сточных вод приведена на основании средних концентраций загрязнений, определенных Северной специализированной инспекцией аналитического контроля Министерства экологии и природных ресурсов Республики Татарстан. Категория сточных вод – недостаточно очищенные.
Фактический расход сточных вод – 250,333 тыс. м3/год, 685,8 м3/сут, 28,58 м3/час.
Утвержденный расход сточных вод – 250,333 тыс. м3/год, 685,8 м3/сут, 28,58 м3/час.
1.1 Краткое описание объекта
Канализационные очистные сооружения в комплектно-блочном исполнении производительностью 7000 м3/сутки разработаны в 1987 году Научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом по комплектно-блочному строительству Главного технического управления Миннефтегазстроя СССР и изначально предназначался для очистки сточных вод систем канализации городов, поселков, промышленных предприятий расположенных в районах Западно-Сибирского нефтегазового комплекса. На основе данной работы проектной конторой ТАТЖИЛРЕМПРОЕКТ МЖКХ ТАССР был разработан экспериментальный проект «Очистные сооружения в г.Арск производительностью 7000 м3/сутки», на основании которого было осуществлено строительство, при этом были учтены все проектные изменения, вызванные привязкой к территории.
Эксплуатация очистных сооружений начата в 1989 году [1].
1.2 Технология очистки сточных вод на ооо «Водоканал-Сервис»
Канализационные очистные сооружения предназначены для полной биологической очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод систем канализации жилых застроек и промышленных предприятий г.Арск.
«Водоканал-Сервис» предусматривает последовательную механическую, биологическую и химическую очистку смеси хозяйственно-бытовых и близких к ним промышленных сточных вод (технологическая схема очистки) с концентрацией БПКполн и взвешенных частиц на входе в сооружения 200 мг/л. Механическая очистка производится на решетках-дробилках и тангенциальных песколовках. Биологическая очистка осуществляется в аэротенках с доведением концентрации БПКполн и взвешенных веществ до 15 мг/л. При повышенных требованиях к очистке сточных вод предусматривается глубокая очистка сточных вод на фильтрах с плавающей загрузкой с доведением концентрации БПКполн до 6 мг/л и взвешенных веществ до 4,5 мг/л. Избыточный ил, образующийся в процессе очистки, стабилизируется, обезвреживается и после механического обезвоживания вывозится в отвал. На предприятии осуществляется химическое обеззараживание осветленной сточной воды, перед выпуском в водоем, путем её хлорирования.
Канализационные очистные сооружения представляют собой единый технологический поток, сырьем которого является загрязненная сточная вода, представляющая собой в большей или меньшей степени загрязненные в результате использования бытовые и производственные сточные воды, содержащие отбросы или отработанное тепло, а также отличающийся изменившимися в отрицательную сторону физическими и биологическими свойствами. Конечным продуктом данного технологического потока является сточная вода, которая сбрасывается в реку Казанка и твердый осадок, вывозящийся в отвал.
Основные сооружения и оборудование канализационных очистных сооружений г.Арска представлены на рис. 1.
Механическая очистка сточной воды
Бытовые и производственные сточные воды по самотечному коллектору поступают на канализационную насосную станцию (1), которая имеет подземную часть, запроектированная на глубину заложения подводящего коллектора 4м. Подземная часть разделена на два отсека, в одном отсеке расположен приемный резервуар объемом 50м3, в другом машинный зал. В машинном зале размещены основные фекальные насосы ФГ 216/24 с электродвигателями и необходимая арматура. Подводящий трубопровод оборудован решеткой для задержания мусора, состоящий из наклонно установленных параллельных, металлических стержней, укрепленных на металлической раме. В каждую смену необходимо снимать задержанный на ней мусор и отбросы.
Рис. 1. Канализационные очистные сооружения в г.Арск:
1 – канализационная насосная станция (КНС); 2 – блок решеток-дробилок, 3.1-3.3 – резервуары для очистки сточных вод (аэротенк) с расположенным в нем песколовкой и вторичным отстойником; 4 – контактные резервуары; 5 – блок фильтров с плавающей загрузкой; 6 – резервуар для обработки осадка; 7 – центрифуги; 8 – теплообменник; 9 – воздуходувки; 10 – малая КНС; 11 – песковые площадки; 12 – иловые площадки; 13 – резервуар для промывной воды; 14 - газовая котельная; 15 – хлораторная.
Сточные воды от насосной станции по напорному трубопроводу поступают в приемную камеру решеток-дробилок (2). Решетки-дробилки служат для задержания и измельчения крупных загрязнений. Решетка-дробилка действует по следующему принципу: сточная вода поступает на вращающийся барабан со щелевыми отверстиями. Мелкие части отбросов вместе с потоком загрязненной воды проходит через щелевые отверстия внутрь барабана далее вниз на выход из решетки-дробилки. Крупные фракции отбросов остаются на перемычках между щелевыми отверстиями барабана, которые образуют как бы круглую решетку, и переносятся при вращении барабана к трепальным гребням.
Измельчение отбросов, осуществляемые при взаимодействии поочередно подходящих резцов, закрепленных на барабане, с режущими кромками трепальных гребней, установленных неподвижно, происходит по принципу работы гильотинных ножниц, а измельчение, осуществляемое при взаимодействии режущих пластин с трепальными гребнями по принципу работы параллельных ножниц. Измельченные отбросы подхватываются водой и проходят сквозь щелевые отверстия внутрь барабана в общем потоке.
При эксплуатации решеток-дробилок необходимо периодически исследовать состояние всех узлов и механизмов. Своевременно выявлять и устранять неполадки. При ремонте рабочей КРД-40 следует запускать резервную, установленную рядом.
После этого стоки поступает в распределительную камеру, из которой по самотечным трубопроводам направляются в резервуары для очистки сточных вод на стадию механической очистки с помощью песколовок. Песколовки приняты тангенциальными с удалением песка и других минеральных примесей при помощи эрлифта на песковые площадки. В таких песколовках возникает поступательно-вращательное движение воды, при котором осаждается песок и минеральные частицы диаметром более, 0,1-0,15 мм, плотностью 1,5 г/см3 и более, но при этом органические частицы не оседают.
Биологическая очистка сточной воды
Биологическая очистка сточных вод осуществляется в аэротенке-смесителе. Сточная вода поступает из тангенциальной песколовки через выпускную трубу, проведенную в центр аэротенка. Рабочая глубина аэротенка принята равной 9 м из условия наиболее полного использования объема стального типового резервуара. Аэротенк оборудован системой эрлифтной аэрации, обеспечивающей насыщение иловой смеси кислородом воздуха и её активное перемешивание при использовании воздуходувок рабочим давлением 8 м.в.ст. Продолжительность аэрации, при дозе ила в аэротенке 1,5 кг/л, 8 часов. Удельный расход на аэрацию 10,1 м3/ м3, потребный расход воздуха на аэрацию 4808 м3/ч.
В аэротенке очистка сточных вод осуществляется за счет биологического окисления в аэробных условиях органических загрязнений стоков. Данный процесс носит естественный характер и одинаков для процессов, протекающих в водоеме, происходит за счет деятельности сообщества микроорганизмов, биоценозом (активный ил), включающий множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов- водоросли, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс, сложными взаимоотношениями. Определяющая роль в этом сообществе принадлежат бактериям, их количество колеблется от 106 до 1014 клеток на 1 г сухой биомассы. Число родов бактерий может достигать 5-10, число видов 10-100.
В аэробных условиях, при благоприятной обстановке в сообществе микроорганизмов развиваются простейшие, представленные числом видов от 1 до 15-30.
Также среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, причем преимущественное развитие, та или иная группа, приобретает в зависимости от условий работы системы. Эти две группы бактерий отличаются по своему отношению к источнику углеводородного питания. Бактерии, являющиеся гетеротрофами, используют в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для получения энергии и биосинтеза клетки. Автотрофные организмы для синтеза клетки потребляют неорганический углерод, а энергию получают либо за счет фотосинтеза, используя энергию света, либо за счет хемосинтеза путем окисления некоторых неорганических соединений, например аммиака, нитратов, сероводорода.
Обеззараживание сточных вод (химическая очистка)
ООО «Водоканал-Сервис» предусматривает обеззараживание сточной воды путем её хлорирования, с целью уничтожения содержащихся в них патогенных микроорганизмов и устранения опасности заражения водоема микробами при спуске в него очищенных сточных вод. Хорошо известно, что вода может быть источником распространения таких тяжких заболеваний как холера, амебиаз, брюшной тиф, паратифы, дизентерия, гастроэнтерит, туберкулез, диарея и т.п. Естественно, что профилактика этих заболеваний является одной из важнейших проблем в комплексе санитарно-гигиенических мероприятий.
При обеззараживание сточной воды хлорированием основное технологическое требование сводится к тому, чтобы в обеззараживаемой воде концентрация активного хлора сохранялось не менее 1,5 мг/л. При столь высокой остаточной дозе санитарный эффект обеззараживания составляет 100%. Оценку степени санитарной обработки сточной воды производят по коли-индексу (количеству бактерий группы кишечной палочки содержащийся в 1 л очищенной воды) или по коли-титру (объему воды в мл в которой содержатся одна кишечная палочка).
Чтобы в обработанной воде оставалось 1,5 мг/л неиспользованного хлора по санитарным нормам расчетную дозу активного хлора рекомендуется принимать:
- для сточной воды прошедшей только механическую очистку 10 мг/л;
- после неполной биологической очистки 5 мг/л;
- после полной биологической очистки 3 мг/л.
Эффективность обеззараживающего действия зависит от ряда факторов связанных с биологическими особенностями микроорганизмов, бактериальными свойствами действующих препаратов, состоянием водной среды и условиями в которых осуществляется обеззараживание. Бактерицидная эффективность находится в прямой зависимости от продолжительности контакта, возрастая с увеличением длительности действия хлора.
Очищенная и продезинфицированная вода из контактных резервуаров по самотечному трубопроводу сбрасывается в реку Казанка.