- •Реферат
- •Содержание:
- •Введение
- •1. Анализ научно-технической литературы по методам очистки производственных сточных вод
- •1.1. Механические способы
- •1.2. Физико-химические методы
- •1.2.1. Флотация
- •1.2.2. Коагуляция
- •1.2.3. Флокуляция
- •1.3. Химические способы
- •1.4. Сорбционные способы
- •1.5. Электрохимические способы
- •1.5.1. Электрохимическая коагуляция
- •1.5.2. Электрохимическая флотация
- •1.5.3. Электролиз
- •1.6. Мембранные методы
- •1.6.1. Микрофильтрация
- •1.6.2. Ультрафильтрация
- •1.6.3. Обратный осмос
- •1.7. Очистка нефтесодержащих сточных вод
- •1.8. Биологические методы
- •2. Оценка качества сточных вод предприятия оао «Кольчугинский завод «Электрокабель»»
- •2.1. Общие сведения о предприятии
- •2.2. Схема образования сточных вод
- •Выпуск №1: производственная канализация цеха №5
- •Характеристика производственных сточных вод от цеха
- •Выпуск №2: производственная канализация цехов №2 и 14
- •Характеристика производственных сточных вод цеха №2
- •Характеристика производственных сточных вод цеха №14
- •Выпуск №3: сброс промышленных стоков после карт гидрозолоудаления
- •Характеристика производственных сточных вод
- •2.3. Оценка качества сбрасываемых сточных вод
- •3. Предлагаемая схема очистки сточных вод
- •3.1. Описание принципиальной технологической схемы очистки
- •3.2. Расчёт основного оборудования
- •3.2.1. Расчёт решетки
- •3.2.2. Расчет усреднителя
- •3.2.3. Расчет вертикального отстойника
- •3.2.4. Расчет сорбционного фильтра
- •3.2.5. Расчет адсорбера
- •3.2.6. Расчет аэротенка-модуля
- •3.3. Расчет вспомогательного оборудования
- •4. Безопасность и экологичность
- •4.1. Обеспечение электробезопасности персонала станции нейтрализации
- •4.2. Действие соединений тяжёлых металлов
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложения
- •1. Состав сточных вод и описание схемы очистки сточных вод
- •1.1. Состав исходных сточных вод
- •1.2. Описание рекомендуемой технологии очистки сточных вод
- •2. Основные технологические показатели
- •3. Реагенты, вода
- •4. Расчет нестандартизированного оборудования
- •3.2.1. Расчёт решетки
- •3.2.2. Расчет усреднителя
- •3.2.3. Расчет вертикального отстойника
- •3.2.4. Расчет сорбционного фильтра
- •3.2.5. Расчет адсорбера
- •3.2.6. Расчет аэротенка-модуля
1.8. Биологические методы
Сточные воды, прошедшие механическую и физико-химическую очистку, содержат еще достаточно большое количество растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов, а также других органических загрязнений и не могут быть выпущены в водоем без дальнейшей очистки.
Таблица 1.7.1.
Классификация способов очистки нефтесодержащих вод и достигаемая эффективность
Способ очистки |
Допустимая начальная концентрация нефтепродуктов в стоках |
Достигаемая глубина очистки, мг/л |
Примечание |
1.Механический (отстаивание) |
>1000 |
40 – 1000 |
Не очищает от эмульгированных продуктов |
2. Физико-химический |
|
|
|
- флотация |
200 |
20 – 50 |
Степень очистки зависит от условий флотации |
- коалесценция |
100 |
10 – 15 |
Частично очищает от эмульгированных примесей |
- адсорбция |
100 |
1 – 3 |
Очищает от эмульгированных нефтепродуктов (после предварительной очистки) |
- химический |
50 |
1 – 10 |
Применяется в сочетании с фильтрацией и отстаиванием |
3. Биохимический (с помощью аэробных микроорганизмов) |
100 |
1 - 100 |
Обязательное предварительное отстаивание, очищает от эмульгированных нефтепродуктов |
Наиболее универсален для очистки сточных вод от органических загрязнений биологический метод. Он основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе их жизнедеятельности [31].
Задачей биологической очистки является превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления - H2O, CO2, NO3-, SO42- и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении.
Использование биологического метода обусловлено его достоинствами: возможностью удалять из сточных вод разнообразные загрязняющие вещества; простотой аппаратурного оформления; относительно невысокими эксплуатационными расходами. К недостаткам метода следует отнести большие капитальные затраты очистки, токсическое действие на микроорганизмы ряда органических и неорганических соединений, необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей.
Процесс изъятия и потребления микроорганизмами органических примесей сточных вод происходит в основном из трех стадий:
массопереноса органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки;
диффузии вещества и кислорода через полунепроницаемую мембрану клетки
метаболизма диффундированных веществ, сопровождающегося приростом биомассы, выделением энергии, диоксида углерода и т.д. Процессы переноса и сорбции органических веществ микроорганизмами существенного значения в механизме биологической очистки сточных вод не имеют. Основная роль принадлежит процессам превращения вещества внутри клетки.
В результате этих превращений формируются биоценозы микроорганизмов, состав которых зависит от характера примесей сточных вод, исходного посевного материала и условий проведения процесса очистки сточных вод [32].
Биоценозом аэротенков является активный ил. Активный ил – это амфотерный коллоид, имеющий в интервале значений рН = 4-9 отрицательный заряд. Поверхность колоний бактерий, образующих хлопья активного ила, достигает 100 м2 на 1 г сухого ила.
Элементный химический состав активных илов достаточно близок и для городских сточных вод имеет формулу – С54Н212О82N8S7. Сухое вещество активного ила содержит 7090 % органических и 1030 % неорганических веществ. Кроме живых организмов, в иле содержится субстрат - различные твердые остатки, к которым крепятся микроорганизмы. По внешнему виду активный ил представляет собой комочки и хлопья размером 3150 мкм с высокой удельной поверхностью ила.
Биоценоз активного ила представлен в основном 12 видами микроорганизмов и простейших. Биоценоз активных илов состоит из бактерий, простейших, плесневых грибов, дрожжей, актиномицет, личинок насекомых, рачков, водорослей и др. Основное разрушение органических загрязнений в стоках осуществляется бактериями. В 1 м3 ила содержится 2-1014 бактерий. В активном иле они находятся в виде скоплений, окруженных слизистым слоем (зооглеи). Бактерии представлены такими типами, как псевдомонас, бациллус, нитробактер, нитросомонас и др. В активных илах встречаются четыре вида простейших: саркодовые, жгутиковые, реснитчатые и сосущие инфузории, которые поглощают большое количество бактерий, поддерживая их оптимальное количество (одна инфузория в среднем поглощает от 20 до 40 тысяч бактерий). Они способствуют осаждению ила и осветлению сточных вод во вторичных отстойниках. Находящиеся на следующем трофическом уровне коловратки питаются бактериями и простейшими. Состав биоценоза ила зависит от наличия и концентрации в сточной воде разнообразных органических веществ. Только основная группа бактерий (8090%) участвует в процессе очистки сточных вод, остальное содержание ила составляют сопутствующие группы микробов. При высоком содержании органики в сточной воде преобладают гетеротрофные бактерии, при снижении питательных веществ увеличивается количество хищных простейших.
Состояние активного ила характеризует иловый индекс, который зависит от способности ила к осаждению. Крупные хлопья оседают быстрее, чем мелкие.
Биоценозом биологических фильтров является биопленка. Биопленка растет на наполнителе биофильтра и имеет вид слизистых образований толщиной 12 мм. Видовой состав биопленки более разнообразен, чем активного ила. Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей, личинок насекомых, червей, клещей и других организмов. В 1 м3 биопленки содержится 1012 бактерий.
В последние годы заметно возрос интерес к биофильтрам.
Биофильтры представляют собой железобетонные или кирпичные резервуары, заполненные фильтрующим материалом, который укладывается на дырчатое днище и орошается сточными водами. Для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, пластмассу и др. Очистка сточных вод в биофильтрах происходит под воздействием микроорганизмов, заселяющих поверхность загрузки и образующих биологическую пленку. При контакте сточной жидкости с этой пленкой микроорганизмы извлекают из воды органические вещества, в результате чего сточная вода очищается.
Биологические фильтры для очистки производственных сточных вод применяют как основные сооружения при одноступенчатой схеме очистки или в качестве сооружений первой или второй ступени при двухступенчатой схеме биологической очистки. Биологические фильтры проектируют в виде резервуаров со сплошными стенками и двойным дном: нижним - сплошным, а верхним - решетчатым (колосниковая решетка) для поддержания загрузки [33].
Капельные биофильтры устраивают с естественной аэрацией, высоконагружаемые - как с естественной, так и с искусственной аэрацией (аэрофильтры). Естественную аэрацию биофильтров предусматривают через окна, располагаемые равномерно по их периметру в пределах междудонного пространства и оборудуемые устройствами, позволяющими закрывать их наглухо. Площадь окон составляет 1-5 % площади биофильтра. В аэрофильтрах предусматривают подачу воздуха в междудонное пространство вентиляторами с давлением у ввода 980 Па (100мм вод.ст.).
На отводных трубопроводах аэрофильтров предусматривают устройство гидравлических затворов высотой 200 мм.
В качестве загрузочного материала для биофильтров применяют щебень или гальку прочных горных пород, керамзит, а также пластмассы, способные выдержать температуру от 6 до 30°С без потери прочности.
Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары длиной 30-100 м и более, шириной 3-10 м и глубиной 3-5 м. Очистка сточных вод в аэротенках происходит под воздействием скоплений микроорганизмов (активного ила). Для нормальной их жизнедеятельности в аэротенки подают воздух и питательные вещества.
Эффективность процесса очистки в аэротенках, качественное состояние и окислительная способность активного ила определяются условиями, к которым относятся: состав и свойства сточных вод, гидродинамические условия перемешивания, соотношение количества поданных загрязнений и жизнеспособного ила, кислородный режим сооружения, температура, активная реакция среды, наличие элементов питания, присутствие активаторов или ингибиторов процесса и др.
Диспергирование воздуха в воде проводят с помощью механических и пневматических аэраторов. Пневматические аэраторы подразделяются в зависимости от размера аэрируемых пузырьков: мелкопузырчатые, среднепузырчатые и крупнопузырчатые.
При механической и пневматической системах аэрации происходит перемешивание иловой смеси и воздуха с помощью механических устройств. Механические аэраторы подразделяются на аэраторы малого и глубокого погружения. Аэраторы малого погружения насыщают воздухом поверхностный слой воды и затем насыщенную кислородом воду перемешивают за счет своей энергетической мощности. Аэраторы глубокого погружения перемешивают придонные слои воды с воздухом. Дальнейшее перемешивание всего объема воды происходит без энергии аэратора.
Преимущества механических аэраторов - высокая эффективность и экономичность, а также отсутствие необходимости в строительстве воздуходувных станций и коммуникаций.
Для биологической очистки небольших количеств смеси сточных вод, в которой преобладают бытовые сточные воды, могут применяться аэротенки-отстойники, конструктивно обеспечивающие объединение двух технологических процессов очистки.
Биологический метод характеризуется следующими преимуществами: непрерывность процесса, значительное сокращение количества образующегося осадка по сравнению с реагентными способами, снижение эксплуатационных затрат по сравнению с химическими и физико – химическими способами.
Биохимическая очистка сточных вод применяется обычно в сочетании с механической и физико – механической очисткой, обычно на последней стадии.
Выводы:
Анализируя современное состояние методов очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, следует отметить, что на большинстве предприятий в технологических схемах очистки предусматривается обработка стоков реагентами. Однако при реагентной очистке сточных вод образуется значительное количество осадков и увеличивается общее солесодержание, что затрудняет внедрение водооборота и приводит к необходимости поиска и разработки способов очистки, позволяющих с небольшими затратами достигать необходимого эффекта. Наиболее перспективными могут быть комбинированные способы очистки, обеспечивающие извлечение основной массы загрязняющих веществ.
Наиболее прогрессивные – электрохимические способы. Они позволяют корректировать физико-химические свойства обрабатываемой воды, концентрировать и извлекать ценные химические продукты и металлы, значительно упростить технологические схемы. Во многих случаях электрохимические способы являются экологически чистыми, исключающими вторичное загрязнение воды анионными и катионными остатками, характерными для реагентных способов. Высокой степенью очистки характеризуются такие способы, как сорбционные, флотационные и биологические.
Наиболее эффективными являются комбинированные способы очистки, которые обеспечивают извлечение основной массы загрязняющих веществ.