Биохимическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий

Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Характеристика системочистки сточных вод НПЗ
1.2 Методы очистки сточных вод НПЗ
1.3 Биохимическая очистка сточных вод
1.3.1 Сооружения биологической очистки сточных вод НПЗ
1.3.2 Классификациябиологических методов очистки
1.3.3 Закономерностибиохимического окисления
органических веществ
1.4 Деструкциянефтепродуктов в процессе биологической
очистки сточных вод
1.5 Интенсификация процессовбиологической очистки
1.6 Системы аэрациисточных вод
2. Разработкатехнологической схемы очистки
2.1 Описание технологической схемы
2.2 Контроль производства
2.3 Анализ эффективности работы очистных сооружений ивозможные пути изменения технологического режима для улучшения качества очисткисточных вод
3. Расчёт материальногобаланса
4. Проектированиепромышленного аппарата
4.1 Расчёт аэротенка-вытеснителя I ступени
4.2 Расчёт системы аэрации
4.3 Расчёт вспомогательного оборудования (насосы, газодувки)
5. Технико-экономические расчеты
5.1 Характеристика объекта и технико-экономическоеобоснование целесообразности замены существующей системы аэрации
5.2 Расчёт производственной мощности
5.3 Расчёт инвестиционных затрат на реконструкциюоборудования
5.4 Расчёт изменения годовых эксплуатационных затрат
5.5 Расчёт основных технико-экономических показателей проекта
5.6 Выводы по разделу
6. Безопасность жизнедеятельности
6.1 Краткая характеристика объекта
6.2 Анализ условий труда
6.3 Анализ опасных и вредных факторов
6.4 Мероприятия пообеспечению безопасности работы на очистных сооружениях
6.5 Расчёт заземляющегоустройства
Заключение

Введение
Пермский край являетсяодним из основных индустриальных центров России. Экономика областииндустриального типа, включает в себя более 500 крупных и средних предприятийразличных отраслей. Ведущими отраслями Пермского края являются машиностроение,химия и нефтехимия, топливная промышленность, лесная, деревообрабатывающая ицеллюлозно-бумажная промышленность.
Сточные воды предприятийнефтепереработки и нефтехимии высокотоксичны и при существующих объемахводоотведения представляют собой серьезную экологическую опасность. Очисткаэтих стоков до параметров, предусмотренных действующими в настоящее времянормативными требованиями, традиционными способами практически невозможна.Кроме того, в некоторых случаях высокая загрязненность воды, использующейся втехнологических процессах, приводит к значительным экономическим потерям, частонеобратимым.
Это создает предпосылки для более высокой эффективностиработы биологических очистных сооружений на предприятиях, что зачастую несоответствует действительности, так как изношено инженерное оборудование. Всвязи с этим является необходимым реконструкция некоторых узлов на станцияхбиологической очистки.
Модернизация аэробной очистки в аэротенках может идтинесколькими путями: увеличение дозы активного ила в аэротенке, за счётразмещения в нем кассет биозагрузки, совершенствование гидродинамическогорежима аэротенков, а также совершенствование систем аэрации сточных вод.
Критерием оптимальностипри выборе способа модернизации аэротенка является минимум затрат приобеспечении требуемого качества очищенной воды.

1. Литературный обзор
1.1 Характеристика систем очистки сточных вод НПЗ
В зависимостиот качества исходной нефти, глубины ее переработки, применяемых катализаторов,а также номенклатуры получаемых товарных продуктов нефтеперерабатывающие заводы(НПЗ) условно можно отнести к заводам следующих профилей [19]:
1. Топливного с неглубокой переработкой нефти. На таких заводахпредусматривается выпуск автомобильных бензинов, авиационных керосинов, мазута(как котельного топлива), битумов, дизельного топлива, в отдельных случаях парафина,серы, иногда ароматических углеводородов (бензол, ксилол и др.).
2. Топливного с глубокой переработкой нефти. Номенклатураосновных товарных продуктов такая же, как и у заводов первого профиля, нозначительная часть мазута направляется на вторичные процессы термическойпереработки (крекинг, коксование, алкилирование) для получениявысококачественных бензинов, нефтяного кокса и других продуктов.
3. Топливно-масляного с неглубокой переработкой нефти.Основные товарные продукты такие же, как и у заводов первого профиля, ноимеются технологические установки, использующие часть мазута для получениятехнических масел.
4. Топливно-масляного с глубокой переработкой нефти. Номенклатураосновных товарных продуктов такая же, как и у заводов второго профиля, ноимеются установки для производства масел.
5. Топливно-нефтехимического с глубокой переработкой нефти и получениемиз промежуточного исходного сырья (жидкие и газообразные фракции нефти)нефтехимических продуктов: этилена, полиэтилена, полипропилена, бутиловыхспиртов и др.
В состав нефтеперерабатывающего завода независимо от егопрофиля входят следующие основные установки: электрообессоливаюшая (ЭЛОУ) дляподготовки нефти с целью ее обезвоживания и обессоливания; комбинированная илиатмосферно-вакуумная трубчатые установки (АВТ), предназначенные для прямойперегонки нефти на фракции, отличающиеся температурой кипения; щелочной очисткинефтепродуктов от непредельных углеводородов, смолистых и других веществ;гидроочистки дизельного топлива; производства битума; получения серы, а в рядеслучаев парафина и ароматических углеводородов.
Количество воды в системе оборотного водоснабжениянефтеперерабатывающих заводов превышает количество сточных вод в 10—20 раз(меньшее значение характерно для НПЗ с глубокой переработкой нефти).
В оборотных водах допускается содержание: 25—30 мг/лнефтепродуктов, 25 мг/л взвешенных веществ, 500 мг/л сульфатов (в пополняющейводе 130 мг/л), 300 мг/л хлоридов (в пополняющей воде 50 мг/л), 25 мг О2/лБПКполн (в пополняющей воде 10 мг/л); карбонатная временная жесткость не должнапревышать 5 мг-экв/л (в пополняющей воде 2,5 мг-экв/л).
На нефтеперерабатывающих заводах предусматриваются двеосновные системы производственной канализации:
I система— для отведения и очистки нефтесодержащих нейтральныхпроизводственных и производственно-ливневых сточных вод. В этом случае в единуюканализационную сеть поступают соответствующие сточные воды большинстватехнологических установок: от конденсаторов смешения и скрубберов (кромебарометрических конденсаторов на атмосферно-вакуумных трубчатках), от дренажныхустройств аппаратов, насосов и резервуаров (исключая сырьевые), от охлаждениясальников насосов, от промывки нефтепродуктов (при условии малых концентраций щелочив воде), от смыва полов, а также ливневые воды с площадок установок ирезервуарных парков. Сточные воды первой системы канализации после очистки, какправило, используются для производственного водоснабжения (пополнение системыоборотного водоснабжения и для отдельных водопотребителей). Общее солесодержаниеэтих вод не превышает 2 тыс. мг/л;
II система — для отведения и очистки производственных сточных вод,содержащих нефть, нефтепродукты и нефтяные эмульсии, соли, реагенты и другиеорганические и неорганические вещества. Вторая система канализации взависимости от вида и концентрации загрязняющих веществ включает следующие самостоятельныесети:
— нефтесолесодержащих вод от установок по подготовке нефти,подтоварных вод сырьевых парков, сливных эстакад, промывочно-пропарочныхстанций;
— концентрированных сернисто-щелочных вод (растворы отзащелачивания нефтепродуктов, сернисто-щелочные конденсаты);
— сточных вод производства синтетических жирных кислот (СЖК),содержащих парафин, органические кислоты и другие вещества;
— сточных вод нефтехимических производств (например,производств этилена, пропилена, бутиловых спиртов), загрязненных раствореннымиорганическими веществами;
— сточных вод, содержащих тетраэтилсвинец отэтилосмесительных установок и других объектов, где используется этилированныйбензин;
— кислых сточных вод, загрязненных минеральными кислотами исолями.
Отдельные сети могут отсутствовать, если, например, на заводенет производств, сбрасывающих соответствующие виды сточных вод, или предусмотрених объединенный отвод.
Сточные воды второй системы канализации, содержащие соли,после очистки, как правило, сбрасываются в водоем. Не исключаются частныеслучаи использования этих стоков, а при соответствующих обоснованиях — ихобессоливание и возврат в производство.
На отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводахобщепринятая схема включает три стадии очистки:
1) механическая — очистка от грубодисперсных примесей(твердых и жидких);
2) физико-химическая — очистка от коллоидных частиц, обезвреживаниесернисто-щелочных вод и стоков ЭЛОУ;
3) биологическая — очистка от растворенных примесей.
Кроме того, производится доочистка биологически очищенныхсточных вод.
Для очистки сточных вод I системы в настоящее время на отечественных предприятиях используютдве схемы [19].
Первая схема включает очистку сточных вод в нефтеловушках,прудах, флотаторах песчаных фильтрах и т.д. Очищенная вода используется, дляподпитки оборотных систем.
Вторая более перспективная схема, кроме сооружениймеханической и физико-химической очистки, включает сооружения биологическойочистки, а в некоторых случаях — установки доочистки сточных вод.
В состав сооруженийочистки сточных вод II системы входятустановка механической очистки, физико-химической очистки сернисто-щелочныхстоков, а также двухступенчатой биологической очистки. Кроме того, могутиспользоваться установки деминерализации воды, а также ее доочистки отвзвешенных и растворенных органических примесей.

/>
Рис.1. Схемы организацииочистки сточных вод на НПЗ
На рис. 1 приведены схемы организации очистки сточных подканализации I и канализации II на отечественных НПЗ.
Сточные воды первой и второй систем канализации проходяточистку на отдельных очистных сооружениях, так как различаются по составу иконцентрации загрязнений. Очищенные сточные воды первой системы, как правило,используются для подпитки оборотных систем водоснабжения завода. Очищенныесточные воды второй канализационной системы не могут быть использованы воборотном цикле вследствие повышенного содержания солей (порядка 5— 6 г/л),поэтому после соответствующей очистки сбрасываются в водоем.
Схемы очистки сточных вод первой и второй канализационныхсистем аналогичны. В песколовках выделяются крупнодисперсные нефтепродукты итяжелые механические примеси, песок. При увеличенном расходе сточных вод,превышающем расчетный, излишек воды автоматически перепускается черезливнесброс в аварийный амбар. Аварийный амбар, как правило, представляет собойземляные емкости с забетонированными откосами, рассчитываемые на суммарныйобъем дождевых вод с канализуемой территории при повторяемости дождя один раз вгод продолжительностью 20 мин. Объем аварийных амбаров не должен превышать 20тыс. м3. Необходимо предусматривать удаление осадка и всплывшихнефтепродуктов из аварийного амбара. Отстоявшаяся в амбаре вода в течение 3—4-хсуток должна быть перепущена в очистные сооружения.
После песколовок сточные воды направляются в нефтеловушки,объем которых равен 2-часовому расходу поступающей воды. В нефтеловушкахвыделяются мелкодиспергированные нефтепродукты и тяжелые взвеси гидравлическойкрупностью 0,8 мм/с. Затем сточные воды направляются в радиальные отстойникидля дополнительного отстаивания. Объем отстойников рассчитывают на 6-часовойприток сточных вод.
После узла механической очистки концентрация нефтепродуктов вводе снижается до 50—70 мг/л, что превышает величину (25 мг/л), при которой этиводы могут подаваться в сооружения биологической очистки, поэтому в схемахпредусмотрена физико-химическая очистка. Для нее, в соответствии с отраслевыминормами, применяют напорную флотацию с коагуляцией.
Напорные флотационные установки работают с 50%-йрециркуляцией очищенного потока. В качестве коагулянта, как правило, используютсульфат алюминия: 50 мг/л для сточных вод первой системы и 50—100 мг/л длявторой. В последнее время на некоторых заводах начинают применятьполиэлектролиты, в частности полиакриламид (ПАА), —1 — 1,5 мг/л.
После физико-химической очистки в сточных водах первойканализационной системы остаточное содержание нефтепродуктов составляет около25 мг/л; БПК5, этих вод колеблется в пределах 60—150 мг О2/л,ХПК — 150-400 мг О2/л. Ранее эти воды подавали на дополнение оборотнойводы, что приводило к биологическому обрастанию систем оборотноговодоснабжения, одной из причин которого была биологическая неустойчивостьочищенной воды. Кроме того, в исходных водах первой канализационной системынекоторых заводов содержание сульфидов значительно превышало предельнодопустимое (20 мг/л) Поэтому схему дополнили биохимической очисткой.
В сточных водах второй канализационной системы после флотациисодержание нефтепродуктов снижается до 20—30 мг/л, БПК5 этих вод всреднем составляет 160 мг О2/л ХПК — 400 мг О2/л.
Биохимическую очистку сточных вод первой канализационнойсистемы осуществляют в одноступенчатых аэротенках, затем иловую смесь разделяютво вторичных отстойниках. Продолжительность аэрации в аэротенке рекомендуетсяпринимать равной 6 ч при дозе ила 2—4 г/л. Циркуляционный ил, расход которогосоставляет 50 % от расхода сточных вод, направляют в регенератор, занимающий 30% объема аэротенка. Вторичный отстойник рассчитывают на 3-часовое отстаиваниеиловой смеси. Как показывают обследования очистных сооружений НПЗ, послебиохимической очистки БПК5 снижается в среднем на 70—75 %;концентрация нефтепродуктов уменьшается до 10 мг/л, концентрация взвешенныхвеществ — до 25 мг/л; рН составляет 7—8,5.
Для обеспечения качества очищенного стока, требуемого дляпополнения оборотных систем, биохимически очищенные стоки первойканализационной системы, в соответствии с отраслевыми нормами ВНТП 25-79,должны подвергаться фильтрации на зернистых фильтрах. В этом случае качествоподготовленной воды будет следующим:
/>

Сточные воды второй канализационной системы проходятбиохимическую очистку как отдельно, так и в смеси с бытовыми сточными водамизаводского поселка, прошедшими механическую очистку. Биохимическую очисткуосуществляют по одноступенчатой и двухступенчатой схемам.
При двухступенчатой схеме допускается подача сточных вод сболее высоким содержанием сульфидов и более высоким БПК. Расчетнаяпродолжительность аэрации в аэротенках при одноступенчатой аэрации должнасоставлять 6 ч, и последующее отстаивание иловой смеси должно продолжаться втечение 3 ч. При двухступенчатой очистке продолжительность аэрации в каждойступени должна быть соответственно 3,5 и 8 ч, а продолжительность отстаивания вовторичном и третичном отстойниках — 1,5 и 3 ч. Так как на нефтеперерабатывающихзаводах в результате совершенствования технологии количество сточных водсокращается, действительная продолжительность пребывания воды в аэротенках двухступеней некоторых очистных сооружений составляет 20—30 ч. Этот резерв объемовв ряде случаев используется для биохимической очистки сточных вод первойсистемы.
Возрастающие требования к качеству сточных вод, сбрасываемыхв рыбохозяйственные водоемы, диктуют необходимость дополнительной очисткибиохимически очищенных сточных вод. Наибольшее распространение для этой целиполучили биологические пруды, рассчитываемые на продолжительность пребывания вних воды от нескольких суток до года. На некоторых заводах перед подачей воды впруды предусматривают двухступенчатую схему доочистки: микрофильтр — песчаныйфильтр. Микрофильтр служит для выделения выносимых из отстойников биохимическойочистки хлопьев активного ила, которые, попадая на песчаный фильтр, сокращаютфильтроцикл.
После биологических (буферных) прудов очищенные водысбрасывают в водоем. Концентрация контролируемых загрязнений в выпускаемыхводах по заводам колеблется в значительных пределах: 2— 15 мг/л взвешенных,0,5—
Задержанные на нефтеулавливающих сооружениях нефтепродуктысначала направляют в приемные, а затем перекачивают в разделочные резервуары.Из последних нефть, освобожденную от воды, подают на переработку.
Нефтешлам удаляют из сооружений различными способами. Выборспособа зависит от размеров сооружения и высоты его расположения. Обычно дляудаления осадка применяют гидроэлеваторы, насосы, установленные стационарно илина передвижной платформе, или осадок удаляют под гидростатическим напором посамотечному коллектору.
Песок, задержанный в песколовках, в соответствии сотраслевыми нормами ВНТП 25—79, рекомендуется также направлять вшламона-копитель. Однако на ряде заводов песок, удаляемый гидроэлеваторами,подают в песковые бункеры, а затем вывозят на свалку. Нефтешлам изшламоуплотнителя подается на установку сжигания, в состав которой входятсооружения для его усреднения, уплотнения и обезвоживания. Нефтешлам сжигают впечах различных конструкций: камерных, циклонных, вращающихся, с кипящим слоем.
Применяемая на НПЗ схема сооружений очистки сточных вод, хотяи обеспечивает требуемую степень очистки, однако, как показывают результатыэксплуатации, наладки и исследований, имеет существенные недостатки, которыеусложняют эксплуатацию, удорожают строительство и являются причиной загрязненияокружающей среды.
Основной недостаток очистных станций НПЗ — это большие объемысооружений, что обусловливает значительную открытую поверхность воды, накоторой накапливается задержанная нефть. Другой недостаток эксплуатируемых схемочистных сооружений НПЗ заключается в отсутствии устройств для замера расходовсточных вод и осадков, что значительно затрудняет поддержание наиболееоптимального режима оборудования очистных сооружений.
Учитывая, что НПЗ являются крупными объектами водопотребленияи одновременно сбрасывают большой объем сточных вод в городские или районныесистемы канализации, можно сказать, что перспективным направлениемсовершенствования систем очистки сточных вод является разработка так называемыхбессточных систем водоснабжения и канализации.
Определяющими условиями, обеспечивающими работу НПЗ безсброса сточных вод в водоем, являются: максимальное сокращение количестваобразующихся сточных вод, их разделение в зависимости от специфики загрязненийи локальная очистка, а также глубокая доочистка и повторное их использование.Усредненный состав сточных вод НПЗ, сгруппированных в две системы канализации,приведен в таблице.
Таблица 1. Характеристикасточных вод НПЗ, прошедших механическую и физико-химическую очисткуХарактеристика По нормам ВИТП 25 – 79 Показатели по НПЗ I система II система I система II система ХПК, мг/л 170-400 400-600 200-550 130-450
БПКполн, мг/л 100-250 200-300 90-310 90-270
Содержание, мг/л
нефтепродуктов 25 25 15-50 15-45 деэмульгатора 20-100 20-100 5-20 60-120 механических примесей 40-60 40-60 30-100 30-150 солей (общее) 700-2000 5000-6000 500-1200 2000-7000 аммонийного азота 25-30 20-30 15-50 10-15 фенолов 5-9 2-3- 3-10 1-8 рН 7-8,5 7-8,5 7-8,5 7-8,5
Сточные воды второй системы канализации содержат значительнобольше солей, чем стоки первой системы, и не могут использоваться для подпиткиоборотных систем даже после биохимической очистки, несмотря на то, что запоследние 10 лет загрязненность стоков второй системы солями снизилась в 5—10раз, что объясняется предварительной подготовкой нефти на промыслах.
1.2 Методы очисткисточных вод НПЗ
Механическая очистка
Механическая очистка является одним из основных и самымраспространенным методом обработки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.Механическую очистку осуществляют в песколовках, отстойниках, гидроциклонах,центрифугах, флотаторах и фильтрах [11].
Физико-химическая очистка
Физико-химические методыприменяют для очистки нефтесодержащих сточных вод от коллоидных и растворённыхзагрязнений, количество которых в воде после сооружений механической очисткиостаётся практически неизменным. Нефтяные эмульсии, составляющие некоторуючасть (примерно 1-5%) общего загрязнения сточных вод НПЗ нефтепродуктами,образуются вследствие стабилизации капелек нефти в воде поверхностно-активнымивеществами (нафтеновые и жирные кислоты, смолы, асфальтены и т.д.), а такжеэлектролитами. Эти нефтяные загрязнения не улавливаются на сооруженияхмеханической очистки и могут быть выделены из воды только физико-химическимиметодами.
Так содержаниенефтепродуктов в воде, прошедшей нефтеловушки и отстойники дополнительногоотстаивания, колеблется в пределах 15 – 200 мг/л для первой системы и 25 – 400мг/л для второй, составляя в среднем соответственно 100 – 150 мг/л. Вода стаким содержанием нефтепродуктов не может быть возвращена в производство илиподана на сооружения биологической очистки, поэтому требуется её дополнительнаяочистка.
Известно большое числометодов и сооружений физико-химической очистки, которые применяются или могутприменяться в схемах очистки общего стока НПЗ, а также в схемах обработкилокальных сточных вод технологических установок. Наиболее часто применяютсятакие методы как коагуляция, электрокоагуляция, флокуляция и сорбция.
Биохимическая очистка
Биохимическая очисткаявляется одним из основных методов очистки сточных вод НПЗ как перед сбросом вводоём, так и перед повторным использованием в системах оборотноговодоснабжения. Биохимические методы основываются на естественных процессахжизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов [21]. Интенсивность и последовательность окислениямикроорганизмами того или иного вещества зависят от многих факторов, норешающее влияние на эти процессы оказывает химическое строение вещества.Наименее доступными источниками углерода являются вещества, не содержащиеатомов кислорода, — углеводороды. Тем не менее, углеводороды в отсутствии вдостаточном количестве других легко разлагаемых источников питания такжерасщепляются микроорганизмами активного ила. Микроорганизмы способны использоватьуглеводороды разных классов простого и сложного строения. По-видимому,практически все углеводороды, входящие в состав нефти, могут являться объектоммикробиологического воздействия [11].
1.3 Биохимическая очисткасточных вод
1.3.1 Сооружения биологическойочистки сточных вод НПЗ
Основными сооружениями биохимической очистки на отечественныхНПЗ служат аэротенки и вторичные отстойники. Как правило, на очистныхсооружениях НПЗ применяют аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод иаэротенки —смесители. Обычные аэротенки— вытеснители — чаще всего применяют навторой ступени очистки [3].
Биологические фильтры практически не нашли применения дляочистки нефтесодержащих сточных вод на отечественных предприятиях, так как опытих эксплуатации на одном из НПЗ показал, что эффект очистки в них значительнониже, чем в аэротенках. В настоящее время биологические фильтры используюттолько на двух нефтеперерабатывающих заводах как вторую ступень очистки.Биологические пруды на отечественных заводах применяют только в качествесооружений для доочистки биохимически очищенных сточных вод НПЗ [11].
Аэротенки
Аэротенк представляет собой аппарат с постоянно протекающейсточной водой, во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы,потребляющие субстрат, т.е. «загрязнение» этой сточной воды.
Биологическая очистка сточных вод в аэротенках происходит врезультате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Сточная воданепрерывно перемешивается и аэрируется до насыщения кислородом воздуха.Активный ил представляет собой суспензию микроорганизмов, способную кфлокуляции.
Механизм изъятия органических веществ из сточной воды и ихпотребление микроорганизмами может быть представлено тремя этапами [1]:
1 этап – массопередача органического вещества из жидкости кповерхности клетки. Скорость протекания этого процесса определяется законамимолекулярной и конвективной диффузии веществ и зависит от гидродинамическихусловий в аэротенке. Оптимальные условия для подведения загрязнений и кислородасоздаются посредством эффективного и постоянного перемешивания содержимогоаэротенка. Первый этап протекает быстрее последующего процесса биохимическогоокисления загрязнений.
2 этап – диффузия через полупроницаемые мембраны в клетке илисамого вещества или продуктов распада этого вещества. Большая часть веществапоступает внутрь клеток при помощи специфического белка-переносчика, которыйобразует комплекс, диффундирующий через мембрану.
3 этап – метаболизм органического вещества с выделениемэнергии и образованием нового клеточного вещества. Превращение органическихсоединений носит ферментативный характер.
Определяющими процессами для технологического оформленияочистки воды являются скорости изъятия загрязнений и скорость разложения этихзагрязнений. Активный ил в контакте с загрязнённой жидкостью в условиях аэрациипроходит следующие фазы развития [1]:
1. Лаг-фазу I, или фазу адаптации ила к составусточной воды. Прироста биомассы практически не происхдит.
2. Фазуэкспоненциального роста II, вкоторой избыток питательных веществ и отсутствие продуктов обмена способствуютмаксимальной скорости размножения клеток.
3. Фазу замедленногороста III, в которой скорость роста биомассыначинает сдерживаться недостатками питания и накоплением продуктов метаболизма.
4. Фазу нулевогороста IV, в которой наблюдается практическистационарное состояние в количестве биомассы.
5. Фазу эндогенногодыхания (или фазу самоокисления) V, вкоторой из-за недостатка питания начинаются отмирание и распад клеток, ведущиек снижению общего количества биомассы.
Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическомурежиму их работы:
I) аэротенки идеального вытеснения;
2) аэротенки идеального смешения;
3) аэротенки промежуточного типа
Гидродинамический режим работы аэротенков оказываетпринципиальное влияние на условия культивирования микроорганизмов аследовательно, на эффективность и экономичность биологической очистки сточныхвод.
Конструкции аэротенков могут быть различными и зависят отсистемы аэрации, способа распределения потоков сточных вод и возвратного ила ит.д. Имеются также конструкции аэротенков, совмещенных с отстойниками ифильтрами, с регенерацией активного ила и без нее.
Существует такжеклассификация аэротенков по величине «нагрузки» на активный ил:высоконагружаемые (аэротенки на неполную очистку), обычные и низконагружаемые(аэротенки продленной аэрации).
Большое значение в конструкции аэротенков имеет системааэрации. Применяются аэротенки с пневматической, пневмомеханической,механической и эжекционной системами аэрации.
Аэрационные системы предназначены для подачи и распределениякислорода или воздуха в аэротенке, а также поддержания активного ила вовзвешенном состоянии.
Аэротенки-смесители (аэротенки полного смешения)характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды иактивного ила и равномерным отводом иловой смеси. Полное смешение в них сточныхвод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростейпроцесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители болееприспособлены для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПКполноедо 1000 мг/л) при резких колебаниях их расхода, состава и количествазагрязнений.
/>
Рис.2. Аэротенк-смеситель

Аэротенки-вытеснители. В отличие от аэротенков других типов (аэротенков-смесителей иаэротенков промежуточного типа), аэротенки-вытеснители представляют собойсооружения, в которых очищаемая сточная вода постепенно перемещается от меставпуска к месту ее выпуска. При этом практически не происходит активногоперемешивания поступающей сточной воды с ранее поступившей. Процессы,протекающие в этих сооружениях, характеризуются переменной скоростью реакции,поскольку концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движенияводы. Аэротенки-вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрацииорганических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям состочными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуетсяприменять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленныхсточных вод.
/>
Рис.3. Аэротенк-вытеснитель
При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод исодержания токсических веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнееприменять аэротенки-вытеснителн, которые отличаются меньшим объемом и простотойконструкции.
Разновидностью аэротенков-вытеснителей являетсясекционированный аэротенк, в котором для предотвращения возвратного движенияводы коридоры сооружения разделены поперечными перегородками на пять-шестьпоследовательно проточных секций (ячеек). Секционирование оказываетсяцелесообразным при длине коридоров в аэротенках менее 60—80 м.
Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель приотношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора кширине коридора не менее 50: 1. При ширине коридора 6 или 9 м минимальноерасстояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора должносоставлять соответственно 300 и 450 м.
При использовании аэротенков с коридорами меньшей длинынаблюдается процесс значительного осевого смешения, которое искажает эффектвытеснения. Для недопущения продольного перемешивания и приближения процесса крежиму вытеснения в этом случае необходимо предусматривать секционированиеаэротенков. Секционирование может быть осуществлено путем установки в коридорахаэротенков легких вертикальных перегородок с отверстиями в нижней части.Скорость движения иловой смеси в отверстиях перегородок принимается равной неменее 0,2 м/с.
Для исключения отрицательного влияния залповых поступлений концентрированныхсточных вод первая секция аэротенка должна иметь больший объем. Конструктивнотакая секция оформляется как аэротенк-смеситель, что достигаетсярассредоточенным впуском в нее сточных вод. Расстояние между выпусками следуетпринимать не менее ширины коридора. Размер выпускных отверстий враспределительных лотках должен быть рассчитан на пропуск 50 % расхода стоков,поступающих в секцию. Конструкция аэротенков-вытеснителей (в том числе исекционированных) должна обеспечивать работу по схеме с регенерацией активногоила Регенерация ила принимается равной 25-50 % объема сооружений
Известные конструкции секционированного аэротенка споследовательным перетеканием очищаемой воды имеют недостатки, которыепрепятствуют их широкому использованию. Основной недостаток — неудовлетворительные условия адаптации активного ила в связи с различнымирежимами работы ячеек.
Аэротенки с рассредоточенным впуском сточной воды занимают промежуточное положение междусмесителями и вытеснителями; их применяют для очистки смесей промышленных игородских сточных вод.
/>
Рис. 4. Аэротенк с рассредоточенным впуском сточной жидкости
Аэротенки можно компоновать с отдельно стоящими вторичнымиотстойниками или объединять в блок при прямоугольной форме обоих сооружений вплане. Наиболее компактны комбинированные сооружения — аэротенки-отстойники. Зарубежом этот тип сооружения круглой в плане формы с механическими аэраторамиполучил название аэроакселатора. Совмещение аэротенка с отстойником позволяетувеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных насосныхстанций, улучшить кислородный режим в отстойнике и повысить дозу ила до 3—5г/л, соответственно увеличив окислительную мощность сооружения.
Разновидность аэротенка-отстойника — аэроакселатор, предложенныйНИКТИ ГХ, представляет собой круглое в плане сооружение. Осветленные сточныеводы поступают в нижнюю часть зоны аэрации, куда пневматическим илипневмомеханическим способом подается воздух, что обеспечивает процессбиохимического окисления, а также создает циркуляционное движение жидкости вэтой зоне и подсос иловой смеси из циркуляционной зоны отстойника. Из зоныаэрации иловая смесь через затопленные регулируемые переливные окна поступает ввоздухоотделитель и далее в циркуляционную зону отстойника. Значительная частьиловой смеси через щель возвращается в зону аэрации, а отводимые очищенныесточные воды через слой взвешенного осадка поступают в отстойную зону.
Вторичные отстойники
Вторичные отстойники являются составной частью сооруженийбиологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственнопосле биоокислителей и служат для отделения активного ила от биологическиочищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологическойпленки, поступающей с водой из биофильтров.
Эффективность работы вторичных отстойников определяетконечный эффект очистки воды от взвешенных веществ [22].
Для технологических схем биологической очистки сточных вод ваэротенках вторичные отстойники в какой-то степени определяют также объемаэрационных сооружений, зависящий от концентрации возвратного ила и степени егорециркуляции, способности отстойников эффективно разделятьвысококонцентрированные иловые смеси.
Иловая смесь, поступающая из аэротенков во вторичныеотстойники, представляет собой гетерогенную (многофазную) систему, в которойдисперсионной средой служит биологически очищенная сточная вода, а основнымкомпонентом дисперсной фазы являются хлопки активного ила, сформированные ввиде сложной трехуровневой клеточной структуры, окруженной экзоклеточнымвеществом биополимерного состава.
Важнейшим свойством иловой смеси как дисперсной системыявляется ее агрегативная неустойчивость, которая выражается в изменениидиаметра хлопков активного ила в пределах 20-300 мкм в зависимости отинтенсивности турбулентного перемешивания.
При снижении интенсивности турбулентного перемешивания ипоследующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходитагрегирование хлопков активного ила в хлопья размером 1-5 мм, которыеосаждаются под воздействием силы тяжести.
Осаждение хлопьев активного ила (при его концентрации виловой смеси более 0,5-1 г/л) происходит с образованием видимой границы разделафаз между осветляемой водой и илом.
Гидродинамический режим работы вторичных отстойниковформируется в результате совокупного воздействия следующих гидродинамическихусловий:
• режим впуска иловой смеси в сооружение, оцениваемыйскоростью ее входа и определяющий интенсивность взаимодействия входящего потокас потоками оседающего ила и осветляемой воды;
• процесс сбора осветленной воды, определяемый в основномскоростью подхода воды к сборному лотку и его удаленностью от уровня осевшегоила;
• режим отсоса осевшего ила, определяемый скоростью входа илав сосуны илососа, уровнем стояния ила и удаленностью сосунов от сборного лотка.
Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными ирадиальными. Для очистных станций пропускной способности до 20000 м3/сутприменяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станция средней ибольшой пропускной способности (более 15000 м3/сут) — горизонтальныеи радиальные.
1.3.2 Классификация биологических методов очистки
Биологические методы очистки применяются для очисткихозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенныхорганических и некоторых неорганических веществ (сероводорода, сульфидов,аммиака, нитратов и др.). Процесс очистки основан на способностимикроорганизмов использовать эти вещества для питания. Контактируя с органическимивеществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксидуглевода, нитрит-, сульфатионы и др. Органические вещества для микроорганизмовявляются источником углерода. Разрушение органических веществ с помощьюмикроорганизмов называют биохимическим окислением [13].
Все применяемые методы очистки сточных вод от органическихзагрязнений и неокисленных минеральных соединений с помощью микроорганизмовразделяются на анаэробные и аэробные.
Анаэробные микробиологические процессы осуществляются приминерализации как растворенных органических веществ, так и твердой фазы сточныхвод. Анаэробные процессы протекают в замедленном темпе, идут без доступакислорода, используются, главным образом, для сбраживания осадков. Аэробный метод очистки основан на использовании аэробныхгрупп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянныйприток кислорода и температура 20—40°С. При изменении кислородного итемпературного режимов состав и количество микроорганизмов меняется. Аэробные процессыочистки применяются преимущественно для минерализации органических веществ,растворенных в жидкой фазе сточных вод. Некоторыеорганические вещества легко поддаются биологическому окислению, а некоторыеокисляются очень трудно или не окисляются совсем. Для установления возможностиподачи промышленных сточных вод на биологические очистные сооруженияустанавливаются максимальные концентрации органических веществ которые невлияют на процессы биологического окисления и на работу очистных сооружении.
Доступность какого-либо вещества биологическому окислениюможет быть оценена величиной биохимического показателя, под которым понимаютотношение величин полного БПК (БПКполн) и ХПК. Биохимическийпоказатель является параметром, необходимым для расчёта и эксплуатациипромышленных биологических сооружений для очистки сточных вод. При величинебиохимического показателя равном или более 0,5, вещества поддаютсябиохимическому окислению.Величина биохимическогопоказателя колеблется в широких пределах для различных групп сточных вод.Промышленные сточные воды имеют низкий показатель (0,05 – 0,3), бытовые сточныеводы – свыше 0,5.
1.3.3 Закономерности биохимического окисления органическихвеществ
Действующим началом при биологической очистке сточных вод вискусственно созданных сооружениях является активный ил, представляющий собойчастицы органических веществ, населённые различными группами микроорганизмов –аэробов и факультативных анаэробов. Аэрация воды способствует созданиюоптимальных условий для их жизнедеятельности и интенсификации процессовокисления органических веществ. Кроме того, перемешивание воздухом способствуетподдержанию активного ила во взвешенном состоянии.
Микроорганизмы активного ила
Активный ил является структурированной коллоидной системой,обладающей высокой сорбционной способностью, а также средой обитания многихмикроорганизмов воды и почвы. Состав активного ила определяется природойорганических примесей, а поэтому может меняться качественно и количественно. Живые организмы представлены в активном иле скоплениямибактерий, простейшими организмами, одиночными бактериями, червями, плесневымигрибами, дрожжами, актиномицетами и реже водорослями, личинками насекомых,рачков и другими. Несмотря на существенные различиясточных вод, элементарный химический состав активных илов достаточно близок.Например, химический состав активного ила системы очистки коксохимическогопроизводства отвечает бруттоформуле C97H199O53N28S2; предприятий азотных удобрений – C90H167O52N24S2; городских сточных вод – C54H212O82N8S7[10]. В активном иле находятся микроорганизмы различных групп. Поэкологическим группам микроорганизмы делятся на аэробов и анаэробов, термофилови мезофиллов, галофилов и галофобов. Вактивном иле и биоплёнке встречаются представители четырёх видов простейшихорганизмов: саркодовые (Sarcodina), жгутиковые инфузории (Flagellata), реснитчатые инфузории (Ciliata)и сосущий инфузории (Suctoria). Простейшие микроорганизмыприсутствуют в воде рек, озёр, океанов, в сточных водах, почве, пыли, наочистных сооружениях. Они принимают активное участие в минерализацииорганических веществ при очистке природных и сточных вод как в естественных,так и в искусственно созданных условиях. Простейшие поглощают большоеколичество бактерий, тем самым поддерживают их оптимальное количество в иле.Эти микроорганизмы способствуют осаждению ила и осветлению сточных вод. В активном иле в определённых соотношениях содержатся всеназванные группы бактерий, но в зависимости от состава сточных вод преобладаетодна из групп, а другие ей сопутствуют. Только основная группа бактерий участвуетв процессе очистке сточных вод, а сопутствующие группы подготавливают среду длясуществования микроорганизмов этой основной группы, обеспечивая её питательнымивеществами, и утилизируют продукты окисления. Кроме простейших в активном иле присутствуют более крупные, сложнееорганизованные животные – коловратки и круглые черви. Многочисленные наблюдения за населением активного илапозволили выделить ряд организмов, по наличию и активности которых можно судитьо ходе очистки и состоянии сооружения. Присутствиебольшого количества мелких амёб, сосущих инфузорий указывает на перегрузкуактивного ила органическими веществами, а также на недостаток кислорода. Приочистке в аэротенках производственных сточных вод, загрязнённых углеводородами,наблюдается нарушение процесса очистки, вызванное вспуханием активного ила. Показателем качества активного ила является быстрота егоосаждения в отсутствии аэрации. Способность ила осаждаться характеризуетсявеличиной илового индекса. За иловый индекс принимается объём в миллилитрах 1 гила через 30 минут отстаивания. Плотный ил имеет иловый индекс 40 – 60 мл/г,при иловом индексе 200 – 300 мл/г возникает вспухание. Такой ил плохоосаждается во вторичном отстойнике и выносится с очищенной водой.
Закономерности распада органических веществ
Прежде чем начнётся процесс биохимического окисленияорганических веществ, содержащихся в сточных водах, они должны проникнутьвнутрь клетки микроорганизмов. К поверхности клеток вещества поступают за счётконвективной и молекулярной диффузии, а внутрь клеток – диффузией черезполупроницаемы цитоплазматические мембраны, возникающей вследствие разностиконцентраций веществ в клетке и вне её.
Основную роль в очистке сточных вод играют процессывозвращения вещества, протекающие внутри клеток микроорганизмов. Эти процессы,как правило, заканчиваются окислением вещества с выделением энергии и синтезомновых веществ с затратой энергии. Внутри клеток микроорганизмов происходитнепрерывный и сложный комплекс химических превращений. В клетках в строгойпоследовательности протекает большое количество реакций с высокой скоростью.Скорость реакций и их последовательность зависит от наличия ферментов, которыевыполняют роль катализаторов. Особенностьюферментов является то, что каждый из них воздействует только на определённоехимическое соединение и катализирует одно из многих превращений, которымподвергается данное химическое соединение. При изменение состава и концентрациивеществ меняется и состав ферментов. Таким образом, каждую реакцию катализируетодин соответствующий фермент. При этом продукт одной реакции служит субстратомдля следующей. Скорость образования и распадаферментов зависит от условий роста микроорганизмов и определяется скоростьюпоступления в клетку веществ, ингибирующих и активирующих биохимическиепроцессы. Клетки каждого вида микроорганизмов имеют определённый наборферментов. Некоторые из них независимо от субстрата постоянно присутствуют вклетках микроорганизмов. Такие ферменты называются конститутивными. Другиеферменты синтезируются в клетках вследствие каких-либо изменений в окружающейсреде. Например, изменения состава или концентрации загрязнений сточных вод.Эти ферменты позволяют в период приспособления микроорганизмов к изменениюсреды, поэтому называются адаптивными. Сроки адаптации различны и продолжаютсяот нескольких часов до десятков и сотен дней [10]. Если в сточных вода содержится несколько веществ, то процессокисления будет зависеть от количества и структуры всех растворённыхорганических веществ. В первую очередь будут окисляться те вещества, которыенеобходимы для создания клеточного материала. Порядок окисления веществ будетсказываться на продолжительности очистки сточных вод. Для разрушения сложнойсмеси органических веществ необходимо 80 – 100 различных ферментов. Суммарные реакции биохимического окисления в аэробныхусловиях схематично можно представить в следующем виде:
/> (1)
/> (2)
где CxHyOzN – все органические вещества сточныхвод, C5H7NO2 – среднее соотношение основныхэлементов в клеточном веществе бактерий.
Реакция (1) соответствует окислению вещества наэнергетические потребности клетки, реакция (2) – на синтез клеточного вещества.Затраты кислорода на эти реакции составляют БПКполн сточной воды. Если процесс окисления проводится дальше, то начинаетсяпревращение клеточного вещества:
/> (3)
/> (4)

Общий расход кислорода на четыре реакции приблизительно вдвоебольше, чем на реакции (1) и (2).
Как видно из уравнений реакций, химические превращенияявляются источником необходимой для микроорганизмов энергии.
Влияние различных факторов на скорость биохимическогоокисления
Скорость биохимического окисления зависит от концентрацииорганического вещества и равномерности поступления загрязнений на очистку.Основными факторами, влияющими на скорость биохимических реакций, являютсяконцентрация органического вещества, содержание кислорода в сточной воде,температура и величина рН, содержание биогенных элементов, а также тяжёлыхметаллов и минеральных солей.
Турбулизация сточных вод в очистных сооружениях способствуетраспаду хлопьев активного ила на более мелкие и быстрому обновлению поверхностираздела, увеличивает скорость поступления питательных веществ и кислорода кмикроорганизмам и тем самым увеличивает скорость очистки. Турбулизация потокадостигается интенсивным перемешиванием, при котором активный ил находитсявовзвешенном состоянии, что обеспечивает равномерное распределение его в сточнойводе.
Доза активного ила зависит от илового индекса. Чем меньшеиловый индекс, тем большую дозу активного ила необходимо подавать на очистныесооружения. Рекомендуется поддерживаться следующие соотношения.
Иловый индекс, мл/г00000
Доза ила, г/л ,3,5,5
Для очистки следует применять свежий активный ил, которыйхорошо оседает и более вынослив к колебаниям температуры и величины рН. Установлено, что с повышением температуры сточной воды скоростьбиохимической реакции возрастает. Однако на практике её поддерживают в пределах20 – 30°С, поскольку дальнейшее повышение температуры может привести к гибелимикроорганизмов. При более низких температурах снижается скорость очистки,замедляется процесс акклиматизации микроорганизмов к новым видам загрязнений,ухудшаются процессы нитрификации, флокуляции и осаждения активного ила. С изменением температуры сточной воды изменяетсярастворимость кислорода. При увеличении температуры сточной воды растворимостькислорода уменьшается, поэтому для поддержания необходимой концентрации его вводе требуется проводить более интенсивную аэрацию.
Абсорбция и потребление кислорода
Для окисления органических веществ микроорганизмами необходимрастворённый в воде кислород. Для насыщения сточной воды кислородом проводятпроцесс аэрации, разбивая воздушный поток на пузырьки, которые по возможностиравномерно распределяются в сточной воде. Из пузырьков воздуха кислородабсорбируется водой, а затем переносится к микроорганизмам. Таким образом, входе очистки протекает два процесса – абсорбция кислорода сточной водой ипотребление его микроорганизмами.
/>
Рис. 5. Схема переноса кислорода от пузырьков газа кмикроорганизмам:
А – пузырёк газа, Б – скопление микроорганизмов, 1 – пограничныйдиффузионный слой со стороны газа, 2 – поверхность раздела, 3 – пограничныйдиффузионный слой со стороны жидкости, 4 – перенос кислорода от пузырька кмикроорганизмам, 5 — пограничный диффузионный слой со стороны жидкости умикроорганизмов, 6 – переход кислорода внутрь клеток, 7 – реакция междумолекулами кислорода и ферментами.

Количество абсорбированного кислорода может быть вычислено поуравнению массоотдачи:
/>,
где М – количество абсорбированного кислорода, кг/с; βv – объёмный коэффициент массоотдачи,1/с; V – объём сточной воды, м3;Ср, С – равновесная концентрация и концентрация кислорода в основноймассе жидкости, кг/м3.
Исходя из уравнения массоотдачи, количество абсорбированногокислорода может быть увеличено за счёт роста коэффициента массоотдачи илидвижущей силы.
Наиболее надёжный путь увеличения поступления кислорода всточную воду – это увеличение объёмного коэффициента массоотдачи. Известно, чтоэтот коэффициент представляет собой произведение действительного коэффициентамассоотдачи βж на удельную поверхность контакта фаз – а: />. Увеличивая интенсивностьдробления газового потока, то есть уменьшая размеры газовых пузырьков иувеличивая газосодержание потока сточной воды в сооружении, можно значительноувеличить удельную поверхность контакта фаз и тем самым повысить поступлениекислорода в сточную воду.
Физические свойства сточной жидкости оказывают заметноевлияние на процесс абсорбции кислорода. Вязкость и поверхностное натяжениевлияют на размер пузырьков газа, изменяя тем самым поверхность массообмена.
Скорость потребления микроорганизмами кислорода не можетпревышать скорость абсорбции, в противном случае ухудшается обмен веществ и снижаетсяскорость окисления загрязнений.
Биогенные элементы
Для успешного протекания реакций биохимического окислениянеобходимо наличие в сточных водах соединений биогенных элементов имикроэлементов N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cu и др. среди этих элементов основнымиявляются N, P и K,содержание которых при биохимической очистке необходимо нормировать.
Недостаток азота тормозит окисление органических загрязненийи способствует образованию труднооседающего ила. Недостаток фосфора приводит кразвитию нитчатых бактерий, что является основной причиной вспухания активногоила, плохого оседания и выноса его из очистных сооружений, замедленного ростаила и снижение интенсивности окисления. Биогенные элементы лучше всегоусваиваются в форме соединений, в которой они находятся в микробных клетках.Азот – в форме NH4+, а фосфор в виде солей фосфорных кислот.
Количество биогенных элементов зависит от состава сточных води должно устанавливаться экспериментально. Для ориентировочных подсчётов можновоспользоваться следующим соотношением БПКп: N: P = 100: 50: 1. Такое соотношение правильно применять тольков течение первых трёх суток. Большая продолжительность очистки приводит книзкому выходу активного ила и требует меньших количеств азота и фосфора.
При недостатке азота, фосфора и калия в сточную воду вносятразличные азотные, фосфорные и калиевые соли. При совместной очисткепромышленных и бытовых сточных вод добавлять биогенные элементы не нужно, таккак в бытовых стоках содержится азот, фосфор и калий в достаточных количествах.
1.4 Деструкция нефтепродуктов в процессе биологическойочистки сточных вод
Нефть и нефтепродукты — наиболее распространенныезагрязняющие вещества, присутствующие в сточных водах. Нефтепродуктыпредставляют собой сложную смесь различных углеводородов (низко- ивысокомолекулярных, предельных и непредельных, алифатических, ароматических,алициклических), а также неуглеводородных соединений серо-, кислород-,азотсодержащих и высокомолекулярных смолоасфальтеновых веществ с включенными вних тяжелыми металлами. Углеводороды составляют от 50 до 98 % от общей массысырой нефти. Остальная, иногда довольно большая часть, приходится нанеуглеводородные соединения, которые могут быть более токсичны и опасны дляактивного ила, чем углеводороды. Кроме того, нефть содержит до 10 % воды иминеральные соли: NaCl, MgCl2, CaCl2 [2].
Скорость и эффективность трансформации нефтепродуктов насооружениях биологической очистки, прежде всего, связана с аэробностью условий.Сброшенные в канализацию нефтепродукты, практически не изменяясь в анаэробныхусловиях этих систем, поступают на очистные сооружения. Эффективностьразложения нефтепродуктов на сооружениях биологической очистки зависит от:
· химическогосостава нефти, ее свойств (прежде всего: летучести, плотности, растворимостиосновных составляющих компонентов) и поступающей в аэротенки концентрациинефтепродуктов;
· наличия балансамежду поступлением нефтепродуктов и их эффективной деструкцией;
· физико-химическихусловий в аэротенках (температуры, рН, содержания растворенного кислорода виловой смеси);
· сбалансированногосостава сточных вод, обеспечивающих полноценное питание активного ила(минимальные необходимые количества углеродсодержащей органики, азота и фосфорав пропорции 100: 3: 0,5);
· технологическогорежима очистки (дозы, возраста ила, удельных нагрузок на активный ил,окислительной мощности аэротенков);
· свойств активногоила (процентного содержания углеводородокисляющих бактерий в общей биомассеактивного ила, адаптационных свойств, ферментативной активности).
В аэротенках нефтепродукты подвергаются испарению,хемоокислению, биотрансформации, биосорбции на активном иле и ферментативнойдеструкции. Изменения состава нефти в аэробных условиях аэротенков происходятчрезвычайно быстро. Повышенная температура и интенсивное перемешиваниеактивного ила, а также непрерывная подача воздуха в аэротенки катализируютпроцесс биодеструкции нефтепродуктов.
В аэротенках нефтепродукты фракционируют на:
— поверхностную пленку, которая быстро исчезает благодаряперемешиванию иловой смеси;
— два вида водонефтяных эмульсий: механическую и, болеестойкую — химическую с включением поверхностно-активных веществ (мыла,детергенты, сода и т.п.), которые увеличивают поверхностное натяжение иповышают стойкость нефтепродуктов к биодеградации;
— комки и агрегаты, оседающие на стенках, трубах, аэрационныхэлементах.
При продолжительном поступлении нефтепродуктов на очистныесооружения и нарастании нагрузок на ил биоценоз может полностью разрушиться, анефтепродукты в виде комков и агрегатов, иногда в виде пленки толщиной внесколько миллиметров, накапливаются на стенках аэротенков, вторичныхотстойников. Биодеградация и вымывание таких пленок, комков чрезвычайномедленный процесс (до нескольких лет). Тяжелые фракции нефтепродуктовнакапливаются в активном иле. Комочки нефтепродуктов включаются в активный ил имогут даже использоваться организмами ила в качестве опоры. Накопленные вактивном иле агрегаты нефтепродуктов с избыточным илом попадают в осадки [4].
Для удовлетворительной биодеструкции углеводородов ваэротенках необходимо поддерживать оптимальные условия жизнеобеспеченияактивного ила. При нарушении стабильности основных физико-химических параметровдействие шоковых нагрузок на активный ил усиливается. Необходимая температурадля успешного разложения нефтепродуктов не менее 6-10 °С, понижение температурыприводит к снижению удельной скорости окисления загрязняющих веществ, аповышение сверх оптимальной — к снижению растворимости кислорода в иловой смеси,усилению чувствительности активного ила к токсическому действию нефти.Оптимальной принята температура от 18 до 32 °С (Берне, Кордонье, 1997).Повышение температуры сточных вод до максимальных значений оптимумаблагоприятно в связи с интенсификацией удаления летучих фракций нефти впервичных отстойниках, в результате чего снижается токсическое действиенефтепродуктов (попадающих в дальнейшем в аэротенки) на активный ил. Оптимум рНнаходится в пределах 6,8-7,8, подкисление сточных вод наиболее неблагоприятно,так как токсичность нефтепродуктов повышается, и процесс их биотрансформациитормозится.
/>
Рис. 6. Трансформация и фракционирование нефтепродуктов насооружениях с аэротенками

1.5 Интенсификация процессов биологической очистки
Необходимость реконструкции и расширения очистных сооруженийвозникает при несоответствии получаемого эффекта очистки сточных вод требуемомупри сбросе их в естественные водоемы или использовании в хозяйственных целях.
Основными причинами ухудшения работы действующих очистныхсооружений являются: превышение их проектной производительности по расходуочищаемых сточных вод («перегрузка по расходу»); превышениепроизводительности сооружений по количеству загрязнений, подлежащих удалению («перегрузкапо загрязнениям»); изменение состава и концентраций загрязняющих веществ [15].
Повышение производительности и эффективности действующихочистных сооружений может быть достигнуто несколькими путями: строительствомдополнительных сооружений по всей технологической линии очистки сточных вод иобработки осадков; расширением одного или нескольких элементов технологическойлинии, обеспечивающим улучшение работы других сооружений и всего комплекса вцелом; интенсификацией технологических процессов очистки сточных вод насуществующих очистных сооружениях (предварительная аэрация сточных вод,биокоагуляция загрязнений, увеличение доз активного ила в аэротенках, повышениеинтенсивности аэрации); переоборудованием отдельных сооружений в болеепроизводительные, обеспечивающие более высокий эффект удаления загрязнений всравнении с применяемыми.
Выбор каждого из указанных путей повышения производительностии эффективности работы очистных сооружений должен быть сделан с учетом конкретнойситуации и технико-экономических соображений.
Интенсификация работы аэротенка
Увеличение дозы активного ила в зоне аэрации является одним из наиболее важныхнаправлений интенсификации биохимической очистки сточных вод в аэротенках. Приповышении дозы с 1—2 до 25—30 г/л пропорционально возрастает окислительнаямощность аэротенка с 0,5—1 до 12—14,5 кг БПК/(м3-сут). Однако длясистемы аэротенк — вторичный отстойник существует предельная концентрацияактивного ила, превышение которой ведет к дестабилизации работы системы иухудшению качества очистки. «Узким местом» в этой системе являетсявторичный отстойник, для которого оптимальная доза ила составляет 1,5—2 г/л[16].
Увеличить дозу активного ила в аэротенке можно разнымипутями. Наиболее простой из них — введение отдельной регенерации активного ила.Это достигается возвратом на стадию регенерации уплотненного во вторичном отстойникеактивного ила. Его доза в регенераторе может достигать 7—8, а в рабочей зонеаэротенка – 1,5—2,5 г/л. Дальнейшее увеличение дозы активного ила вынуждаетприменять двухступенчатое гравитационное илоотделение, модифицировать вторичныеотстойники тонкослойными модулями или применять такие более мощные сооружения, какфлотаторы, осветлители со взвешенным слоем, фильтры.
Другим путем увеличении дозы активного ила является созданиеаэротенков с фильтрационным разделением иловой смеси. В рабочей зоне такого сооруженияподдерживается доза активного ила до 25 г/л. Однако перед подачей очищеннойсточной жидкости во вторичный отстойник она пропускается через специальныефильтровальные перегородки сетчатого или пористого типа. При этом во вторичныеотстойники поступает не более 3—4 г/л взвешенных веществ [15].
Дозу ила в аэротенке можно увеличить, добавив в нее инертныйноситель биомассы. Этот прием заключается в размещении в секциях аэротенкабиологически инертного материала в качестве носителя прикрепленной биомассы.Это позволит не только добиться соответствия составов вследствие процессов автоселекциикомплекса субстрат — активный ил, но и снизить потребление электроэнергии врезультате отказа от рециркуляции, регенерации и некоторого сниженияинтенсивности аэрации. Также прикрепленный биоценоз позволит облегчить проблемувспухающего активного ила при резких колебаниях состава сточной жидкости ипроблему наращивания необходимой концентрации активного ила наслабоконцентрированной сточной воде.
Использование кислорода в аэротенках также позволяет значительно интенсифицировать ихработу. Наибольший опыт в разработке и эксплуатации аэротенков, работающих начистом кислороде или кислородообогащенном воздухе, накоплен в США. Такиеаэротенки, получили в практике очистки сточных вод название окситенки.
Совершенствование гидродинамического режима аэротенков также позволяетинтенсифицировать их работу. Была разработана конструкция аэротенка снеравномерно рассредоточенной подачей жидкости (АНР), сочетающего преимуществааэротенка-смесителя и аэротенка-вытеснителя. Подача сточной жидкости в аэротенктипа АНР осуществляется по длине сооружения через затворы-водосливы,обеспечивающие регулирование расхода пропорционально концентрации активного илав зоне аэрации.
Эффектность работы действующих коридорных аэротенков можноповысить путем разделения объёма коридора на секции (камеры, ячейки). Вкротенке такой конструкции происходит полное перемешивание жидкости в каждойкамере, однако отсутствует ее перемешивание между камерами. Припоследовательном движении жидкости от камеры к камере через отверстия впридонной части перегородок создается гидравлический режим, аналогичныйгидравлическому режиму в идеал ном вытеснителе. Этот прием позволяет использовать одновременно два технологических режимаочистки: смешение и вытеснение. Такая схема обусловливает высокие стабильностьи качество очистки сточных вод. Кроме того, в каждой зоне благодаря процессамавтоселекции развивается адаптированный биоценоз активного ила, что такжеспособствует стабилизации процесса очистки.
Совершенствование систем аэрации сточных вод позволяет в значительной мереинтенсифицировать процессы биологической очистки, снизить эксплуатационныерасходы и затраты электроэнергии.
Большинство станций аэрации оснащено пневматическимиаэраторами, из которых наиболее эффективны мелкопузырчатые. Мелкопузырчатаяаэрация обеспечивает эффективность насыщения жидкости кислородом в пределах2—3,3 кг/кВт-ч электроэнергии, средне- и крупнопузырчатая — 1,4—1,8 кг/кВт-ч.Совершенствование мелкопузырчатой аэрации идет по пути создания устойчивых кзасорению, а также легко извлекаемых и заменяемых или регенерируемыхфильтросов.
Перспективным является применение тканевых аэраторовтрубчатой, тарельчатой, коробчатой и других форм. Во ВНИИ ВОДГЕО установлено,что при одинаковом качестве диспергированного воздуха тканевые фильтросы примернов 6 раз дешевле керамических и их регенерация осуществляется путем обычнойстирки в растворе детергентов.
В среднепузырчатых аэрационных системах перспективнымявляется создание клапанных аэраторов.
Совершенствование механических аэраторов в основномнаправлено на разработку надежных редукторов, жестких и прочных валов и рабочихколес, мало подверженных загрязнению.
Перспективным направлением является применениепневмомеханической аэрации, использующей одновременно механическую энергиювращающегося ротора и подачу сжатого воздуха. Степень использования кислорода втаких системах достигает 20-25%, что в 2-2,5 раза выше, чем при пневматическойаэрации [7].
Таким образом, из изложенного выше видно, что работуаэротеиков можно интенсифицировать в результате повышения концентрации активнойбиомассы в зоне аэрации, а также совершенствования конструкции всего сооруженияв целом и отдельных его элементов.

1.6 Системы аэрации сточных вод
Под системами аэрации следует понимать комплекс сооружений,устройств и оборудования, обеспечивающих подачу и распределение воздуха(кислорода) в аэротенке, поддержание активного ила во взвешенном состоянии исоздание благоприятных гидродинамических условий работы аэротенков, а такжеотдувку образующихся в результате метаболизма газов, избыток которых можеттормозить (ингибировать) процесс биохимической очистки сточных вод [12]. В зависимости от способа подачи и распределениякислородсодержащего газа в аэротенках все применяемые в настоящее времяаэраторы можно классифицировать следующим образом: 1) пневматические; 2)механические; 3) пневмомеханические; 4) струйные.
Пневматическая система аэрации. Пневматические аэраторыподразделяют на типы в зависимости от крупности получаемых пузырьков:мелкопузырчатые (d = 1—4 мм), среднепузырчатые (d = 5—10 мм) и крупнопузырчатые (d >10 мм). К мелкопузырчатым относятся, например, аэраторыфорсуночного и ударного типа, а также керамические, тканевые и пластиковыеаэраторы; к среднепузырчатым — перфорированные трубы, щелевые и другиеустройства; к крупнопузырчатым — открытые трубы, сопла и т.п. Примернаяклассификация пневматических аэраторов приведена на рис.7. При массовом всплывании пузырьков в воде различают следующиегидродинамические режимы: барботажный, барботажно-струйный, струйный и режимподвижной пены. Исследования показали, что мелкопузырчатые аэраторы работают вбарботажном режиме, а среднепузырчатые — в барботажно-струйном. В аэротенках-вытеснителях широкое применение получилипористые аэраторы — фильтросные пластины, а также перфорированные трубы. Сжатыйвоздух подается к каналу, расположенному по всей длине дна аэротенка. Этотканал перекрывается фильтросами. Фильтросы обычно размещают на дне аэротенка содной стороны (односторонняя аэрация), с двух сторон или равномерно черезнекоторое расстояние по всему дну. Средний размер пор отечественных фильтросовсоставляет 100 мкм. Затраты энергии — 1,15—1,40 кВт * ч на 1 кг удаленнойпримеси (по БПК5).
/>
Рис. 7. Классификация пневматических аэраторов
За рубежом распространены, наряду с фильтросными плитами,дисковые пористые диффузоры, пористые трубы и др.
Основным недостатком пористых мелкопузырчатых аэраторовявляется их засорение пылью, поступающей с воздухом. Содержание пыли в воздухене должно превышать 0,05 мг/м3. Перерывы в аэрации приводят кфильтрованию жидкости через пористые аэраторы и забиванию их частицамиактивного ила. Среднепузырчатые аэраторы — перфорированные трубы (d = 6 + 10 мм) — менее эффективны, но и меньше засоряются.
Для предотвращения осаждения активного ила в аэротенкеминимальные донные скорости воды должны быть в пределах 15—30 см/с.
Условия эффективной работы пневматических аэраторов
Эффективность работы пневматических аэраторов зависит отсостава сточных вод, характера процесса очистки, а также от качества ихстроительства и уровня эксплуатации. Среди факторов, которые влияют на работупневматических аэраторов и могут быть учтены ещё на стадии проектирования, впервую очередь следует отметить расположение аэраторов в плане, глубину ихпогружения и удельные нагрузки по воздуху (интенсивность аэрации). Расположение аэраторов в плане. Ширина и форма аэрационнойполосы в аэротенке влияют на формирование гидродинамической структуры потока ив значительной степени определяют эффективность процесса массопередачи [12]. Нарис. 8 представлены различные варианты расположения аэраторов.
/>
Рис. 8. Различные варианты расположения пневматическихаэраторов в аэротенках: а –ж – продольное; з – поперечное; и – диагональное; к – н – поперечно-продольное;о – продольно-диагональное; п – сплошное.

Механическая и пневмомеханическая системы аэрации. Примеханической системе аэрации перемешивание иловой смеси и воздухаосуществляется механическими устройствами, например вращающимися мешалками,щетками, турбинками и т.п.
Механические аэраторы подразделяются на аэраторы малого иглубокого погружения. В первом случае кислород вовлекается в поверхностную зонужидкости, а затем перемешивается со всем объемом воды за счет энергии аэратора,во втором — обеспечивается активное насыщение кислородом придонных слоевсточной воды, которые интенсивно перемешиваются со всем объемом воды.
По конструктивным особенностям механические аэраторыподразделяются на аэраторы с горизонтальной и вертикальной осью вращения.Глубинные аэраторы с принудительной подачей воздуха называются пневмомеханическими.
Струйные аэраторы. Принцип действия струйных илигидравлических аэраторов заключается в использовании энергии движущейсяжидкости для создания развитой поверхности газожидкостного контакта.
Возможны два различных метода использования кинетическойэнергии струи рабочей жидкости: аэрация свободнопадающей струёй и напорноеистечение через насадки (сопла), перемещённые в камеру эжекции.
Аэрация сточных вод всооружениях биологической очистки (аэротенках, биотенках, затопленныхаэрофильтрах) требует больших затрат электроэнергии, составляющих до 50% общихэксплуатационных расходов. Значительное снижение этих затрат дают современныесистемы мелкопузырчатой аэрации, отличающейся большой эффективностьюмассопередачи кислорода из аэрирующего воздуха в воду. К таким системамотносится аэрационное оборудование фирмы «Креал», эффективностькоторого втрое выше аэраторов из перфорированных труб.
Аэраторы изготовляются изхимически стойких полимерных материалов по запатентованной технологии. Ихвыпуск освоен в 1994 году. К настоящему времени 200.000 аэраторовэксплуатируются на десятках очистных сооружениях, обеспечивая эффективнуюочистку сточных вод при минимальных затратах электроэнергии.
/>
Рис. 9. Аэрирующиймодуль.
Аэрационное оборудованиепредставляет собой аэрирующие модули, состоящие из труб ПНД (d=110-160 мм), накоторых через пластмассовые тройники попарно крепятся аэраторы. Ширина модуля — 1,1 м; шаг между аэраторами — 0,2-1,4 м. Модули размещаются в несколько рядов синтервалом до 1,1 м, образуя широкую аэрируемою полосу, отвечающую ширинеаэрируемого сооружения, что позволяет поддерживать активный ил во взвешенномсостоянии даже при низкой интенсивности аэрации (2 м3/м2час). Изменение шага между аэраторами позволяет изменять интенсивность аэрациив широком диапазоне, обеспечивая оптимальный кислородный режим.
Наиболее перспективнымнаправлением в совершенствовании аэрационных систем является созданиемембранных элементов, которые практически не подвержены биообрастанию и впроцессе эксплуатации ведет к значительной экономии электроэнергии [5].
Одним из примеров такихаэраторов являются мембранныеэлементы ПОЛИАТР, на основе гибкой пластичной мембраны собственной разработки.Эта мембрана с успехом выдерживала многолетние нагрузки в составе системыаэрации аэротенков и с успехом переносила периодические отключения подачивоздуха. Технологические паузы аэрации не уменьшали срок службы аэратора, анаоборот, помогали избавляться от внешних биообрастаний. Это свойство с успехомстали использовать в больших и малых очистных установках на базе SBR –аэротенков (sequencing batch reactor – аэробные реакторы с циклично прерываемойактивностью), где подача воздуха в аэраторы прекращается и возобновляется вкороткие промежутки времени. Применение данной технологии позволило разработатьочень эффективные системы биологической очистки.
Элемент представляетсобой пластмассовую трубную арматуру с рукавным пластичным плёночным полимернымматериалом. По всей площади полимерной плёнки нанесены микроскопическиепрорези. При подаче давления, плёнка расправляется, стряхивая с себябионаросты, прорези начинают приоткрываться, выпуская в толщу воды миллионыкрошечных пузырьков воздуха. При отключении подачи воздуха, все прорезизакрываются, плёнка сморщивается, доступа воды внутрь аэратора не происходит.
Конструкция и принципдействия пластинчатых аэраторов AEROSTRIP
Важнейшей частью аэратораявляется натянутая на металлическое основание перфорированная полиуретановаяпленка. Без подачи воздуха пленка плотно прижата к основанию, поры при этомзакрыты. При подаче воздуха мембрана искривляется и расширяется (т.к. порыоткрыты только во время подачи воздуха, возможные отложения удаляютсярегулярным отключением подачи воздуха, при котором поверхность мембраныуменьшается и внешний слой отделяется). Под давлением воздуха открываетсясначала часть пор, и с растущим давлением количество открытых порувеличивается. Наблюдается возникновение мелких воздушных пузырей, которыемедленно поднимаются осциллирующим движением. Так как турбулентность в воде не возникает,эти пузыри пребывают в аэротенке чрезвычайно долго.
Аэрационные системы FORTEX
Экономичное и, в то жевремя, достаточное обеспечение кислородом протекающих в активационных станцияхочистки сточных вод биологических и других процессов требует точных знанийметодов определения размеров аэрационных систем, оптимального распределенияаэрационных элементов в аэротенках и подбора оборудования, а также системуправления при постоянно изменяющихся условиях эксплуатации аэротенка.
Аэрационные элементыFORTEX предназначены для перемешивания и аэрации вод в активационных идеаэрационных бассейнах станций очистки сточных вод или аэрации другихжидкостей, для аэрации оборудования для разведения рыбы, прудов и водоемов, атакже для пневматической флотации.
Мелкопузырчатые аэраторыФОРТЭКС снабжены резиновой мембраной, которая изготовлена из ЕПДМ — каучука(этилен — пропилен — димер). При определенном давлении воздуха мембранавыпучивается таким образом, что в ней раскрываются отверстия, и начинаетпроходить воздух в форме мелких пузырьков. Над входным отверстием воздухамембрана не имеет перфорации и служит в качестве обратного клапана дляперекрытия впускного отверстия при прекращении подачи воздуха, чем препятствуетпроникновению воды в воздуховод. Контрольный клапан впуска воздуха обеспечиваетодинаковое сопротивление и распределение воздуха по элементам также в случаедлинных воздухораспределителей, препятствует местному падению давления иподдерживает систему в работоспособном состоянии даже в случае механическогоповреждения. Для закрепления элементов на магистральной аэрационной линииприменяются разъемные крепления. Преимуществом элементов являются высокие окислительнаямощность и использование кислорода, экономичность, низкие потери давления,простая конструкция элемента, возможность простой и быстрой замены мембраны илицелого элемента, высокая устойчивость к засорению.
Средне пузырчатыеэлементы АМЕ — Р, АМЕ — S предназначены для перемешивания и аэрации вод вдеаэрационных бассейнах станций очистки сточных вод, в резервуарах аэробнойстабилизации ила, селекторах, песколовках или для аэрации других жидкостей, дляаэрации оборудования для разведения рыбы, прудов и водоемов.
Мелкопузырчатыеаэрационные элементы ФОРТЭКС производятся трех основных типов:
· Дисковый (АМЕ — 260)
· Пластинчатый (АМЕ-D)
· Трубчатый (АМЕ — Т 750 и АМЕ — Т 370)
/>
Рис. 10. Аэрационные элементы Фортекс
Таблица 2. Техническиепараметры аэраторов ФортексТип АМЕ 260 D Т 750 Т 370 260-S Р   Вес 0,8 1,9 1,3 0,9 0,8 0,05 кг Потеря давления 1,8-3,7 2,4 -4,5 4,0 -5,6 4,0-5,6 1,0-2,0 1,2-4,0 kПа Расход воздуха на элемент 1,0-6,0 3,0 -18,0 2,0-9,0 1,0-5,0 4,0-8,0 2,0-15,0
м3/ч Рекоменд. расход воздуха 3,5-4,0 7,0-10,0 5,0-6,0 2,5-3,5 5,0-7,0 4,0-10,0
м3/ч Использование кислорода Еа 3,8-8,0 4,0-7,0 3,5-8,0 3,5-8,0 2,5-4,5 1,7-2,2 %/м Плотность элементов Ds 0,5-4,5 0,2-5,0 0,5-4,5 0,8-7,0 0,5-4,5 0,5-4,5
шт/м2

АМЕ – Т 750, АМЕ – Т 370.Мелкопузырчатый трубчатый аэрационный элемент состоит из резиновойперфорированной мембраны, прикрепленной к несущей трубке диаметром 63 мм. Наобоих концах мембрана закреплена зажимными лентами. Трубчатый элемент снабженотверстием подвода воздуха и у него существенно упрощен способ крепления каэрационной линии. Трубчатые аэрационные элементы применяются в случаях высокойи экстремальной плотности размещения аэрационных элементов, при специфическихформах отстойников и на съемных (извлекаемых) аэрационных решетках. Дляспециального применения возможно изготовление этого типа аэраторов изнержавеющей стали, чтобы элемент не содержал пластиковых частей.
На основе обзора литературы можно выделить следующие целидипломной работы:
Ø Разработатьтехнологическую схему очистки сточных вод нефтеперерабатывающего предприятия;
Ø Рассчитатьосновной аппарат – аэротенк-вытеснитель, способный обеспечить необходимуюстепень очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода с проектнойпроизводительностью 60 тыс. м3/сутки;
Ø Совершенствованиесистемы аэрации сточных вод в аэротенке I ступени очистных сооружений ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»,путём замены старых фильтросных труб на новые мембранные мелкопузырчатыеаэраторы.
Для достижения поставленных целей необходимо было решитьследующие задачи:
Ø Тщательно изучитьтеоретические основы технологии биохимической очистки сточных вод нефтеперерабатывающихпредприятий;
Ø Проанализироватьимеющуюся технологическую схему очистки сточных вод на предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»;
Ø Выбрать один изпутей повышения эффективности очистки сточных вод в аэротенке;
Ø Показатьтехнологическую и технико-экономическую целесообразность замены существующейсистемы аэрации;
Ø Разработатьмероприятия по обеспечению безопасности работы на биологических очистныхсооружениях нефтеперерабатывающегозавода.

2. Разработка технологической схемы очистки
2.1 Описаниетехнологической схемы
Технологическая схемаочистки сточных вод с промышленной площадки ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»осуществляется на локальных очистных сооружниях и включает следующие стадии[18]:
•        механическуюочистку стоков от нерастворённых грубодисперсных минеральных примесей инефтепродуктов;
•        физико-химическую очистку стоков от мелкодисперсныхминеральных примесей, эмульгированных нефтепродуктов;
•        очистку стоков от тонкодисперсных нефтепродуктов,растворимых органических веществ биохимическим окислением с помощьюмикроорганизмов активного ила;
•        возврат очищенных сточных вод на повторноеиспользование в систему производственного водоснабжения и для подпиткиоборотных систем водоснабжения;
•        складирование нефтесодержащих отходов с последующейпереработкой на установке КХД;
•        механическое обезвоживание избыточного активногоила;
•        отведениеочищенных сточных вод в систему канализации.
Механическая очистка
Механическая очистка предназначена для предварительнойочистки сточных вод от грубодисперсных минеральных примесей и нефтепродуктов,откачку сточной жидкости на последующую очистку, сбора уловленного обводнённогонефтепродукта на нефтеловушках с последующей разделкой в разделочныхрезервуарах.
Сточные воды IIсистемы поступают самотеком по двум вводам на механическую очистку и проходятчерез решётки, где из потока извлекают крупные плавающие примеси бумага,ветошь, этикетки, пленка).
Далее сточные воды следуют через песколовки, которыеприменяют для задерживания из сточных вод грубых минеральных загрязнений.
/>
Рис. 11. Песколовка с круговым движением рабочего потока
Песколовка с круговым движением рабочего потока (рис 11)представляет собой круглый резервуар 1 с коническим днищем 3. внутри резервуарарасположен цилиндр с усечённым конусом 2, которые с корпусом песколовки образуюткольцевой лоток 5, имеющий в нижней части щелевое отверстие 6 для отводаосадка.
Нефтесодержащие сточные воды поступают к песколовке пооткрытому лотку и направляются затем в кольцевой лоток песколовки потангенциальному вводу. Для поддержания в песколовке постоянного уровня навыходе из неё установлен водослив с широким порогом 8. Всплывающиенефтепродукты задерживаются в лотке полупогружённой перегородкой 9,расположенной перед водосливом. Далее через специальное отверстие 10 онинаправляются в центральную часть песколовки. Накопившиеся нефтепродуктыудаляются из песколовки через погружную воронку 4. Выделенный песок удаляется изпесколовки гидроэлеватором 7.
При увеличенном расходе сточных вод, превышающем расчетный,излишек воды перепускается через камеру ливнесброса в аварийный амбар.Отстоявшаяся в амбаре вода в течение 3-4 суток перепускается в нефтеловушки.Донный осадок из большого аварийного амбара удаляется по мере накопления.
После песколовок сточные воды направляются пораспределительным лоткам в нефтеловушки, объем которых равен 2-х часовомурасходу поступающей сточной воды. В нефтеловушке выделяютсямелкодиспергированные нефтепродукты и тяжелые взвеси гидравлической крупностьюболее 0,8 мм/с.
Нефтеловушки представляют собой горизонтальный отстойник (рис12), разделённый продольными перегородками 10 на самостоятельно работающиесекции 11. Число секций назначается в зависимости от расхода сточных вод.
/>
Рис. 12. Секция типовой горизонтальной нефтеловушки
Для распределения рабочего потока воды в секции нефтеловушкислужит щелевая перегородка 4. Имеются нефтеловушки, в которых распределениепотока осуществляется через стояки труб, оканчивающиеся раструбами 3. Очищеннаявода из секции удаляется в водосборный лоток 9 через водослив 8. Длязадерживания нефтепродуктов перед водосливом устанавливают полупогружённуюперегородку 7. Задержанные нефтепродукты отводятся из секции щелевымиповоротными трубами 5. Тяжёлый осадок, выпавший на дно секции скребковымтранспортёром 6 сгребается в приямок 1. Этот же скребковый транспортёриспользуют для транспортирования плавающей нефти к нефтесборным трубам. Осадокудаляют из приямков гидроэлеваторами 2.
Сбор уловленного обводненного нефтепродукта на нефтеловушкахосуществляется с помощью нефтесборных труб в подземный резервуар.
Готовый нефтепродукт с обводненностью не более 1 % откачиваютнасосами на повторное использование на установку ЭЛОУ. Сбор и разделканефтепродукта ведется постоянно. Масса уловленного на нефтеловушкахнефтепродукта составляет от 1,0 до 2,5 тысяч тонн в месяц.
Удаление донных отложений с нефтеловушек и песколовокпроизводится на песковые площадки. Отстоенная вода с песковых площадок черезвыпускные колодцы дренируется в большой аварийный амбар.
Чистканефтеловушек от донного осадка осуществляется один раз в год.
Для обеспечения более глубокой очистки от свободныхнефтеродуктов вода после нефтеловушек проходит сооружения дополнительногоотстаивания. В качестве таких сооружений применяют пруды-отстойники (рис. 13).
/>
Рис. 13.Схема.двухсекционного пруда дополнительного отстаивания:
1 –нефтесборная труба; 2 – отводящая труба; 3 – подводящая труба.
Исходная вода из распределительной чаши по трубопроводу d=120 мм поступает в нижнюю частьводораспределительного устройства отстойника. Водораспределительное устройствосостоит из центрального кольцевого подводящего и распределительного канала,образованного опорой и подводящей трубой, и водораспределительных лопаток.
Осветлённая вода отводится из отстойника через кольцевойзубчатый водослив в сборный кольцевой лоток, из которого очищенная вода потрубопроводу направляется в последующие сооружения. Всплывшие нефтепродуктыудаляются радиальным скребком, подгоняющим их к поворотной нефтесборной трубе.
Осадок накапливается на дне отстойника и скребками сдвигаетсяв иловый приямок, расположенный в центре отстойника. Осадок их приямка подгидростатическим напором направляется в иловый колодец по трубопровод сзадвижкой, оборудованной электроприводом.
Физико-химическая очистка
После узла механической очистки концентрация нефтепродуктов всточной воде снижается до 90 мг/л, что превышает величину, при которой этистоки могут подаваться в сооружения биологической очистки. Для сниженияконцентрации нефтепродуктов в указанных стоках предусмотрена физико-химическаяочистка – импеллерная флотация с флокулянтом Zetag-89.
Сточные воды насосами НПС подаются на сооружения МХО «ВЕМКО»в отделение решеток для удаления грубых механических примесей и предварительногосбора нефтепродукта.
Удаление механических примесей осуществляется при помощиручных граблей в специальный поддон. По мере накопления уловленный мусорскладируется в стационарные бункеры с их последующим вывозом в шламонакопитель.Чистка решеток производится периодически (но не реже 1 раза в 2 часа) взависимости от количества поступающих загрязнений. При этом не допускаетсяперепад уровня до и после решеток более 15 см.
Сбор нефтепродукта с поверхности лотка происходит черезщелевое заборное устройство, после чего нефтепродукт при помощи центробежногонасоса транспортируется по линии в емкости.
Далее стоки поступают в отделение гидроциклонов, где за счетцентробежной силы и силы тяжести происходит удаление из стоков нефтепродукта ивзвешенных веществ.
Удаление нефтепродукта осуществляется через большой и малыйнефтесборные карманы периодически, в зависимости от степени его накопления. Дляболее качественного удаления нефтепродуктов (особенно тяжелых) необходимоуменьшить высоту перегородки нефтесборного кармана путем открытия-закрытияповоротной заслонки. Посредством включения в работу скребкового механизма (нереже 4-х раз в смену) происходит интенсификация удаления нефтепродукта.
Удаление взвешенных веществ производится из конусной частибезнапорного гидроциклона при помощи гидроэлеватора (водоструйный насос).Донный осадок удаляется на напорные гидроциклоны и бункеры песка. Обезвоженныйпесок вывозится и складируется в шламонакопителе.
Стоки после безнапорных гидроциклонов поступают в сепараторыдля последующего извлечения механических примесей и нефтепродукта.
Нефтепродукт собирается в верхней части сепаратора по меренакопления на поверхности, переливается в нефтесборный карман, и поступает вёмкости с последующей откачкой в резервуарный парк.
Донный осадокскапливается в нижней (конусной) части сепаратора. Его удаление осуществляетсяв ёмкости под гидростатическим давлением с последующей откачкой насосами в 2-хсекционный отстойник.
В лоток осветлённыхстоков после сепаратора осуществляется подача флокулянта для более эффективногопроцесса флотации.
Принцип работыдепуратора, предназначенного для извлечения из сточной воды механическихпримесей, нефтепродукта и их эмульсий, заключается в вовлечении загрязнений впенный слой (импеллерная флотация). Данныезагрязнения с образующимся пенным слоем (флотопена) поступают в пеносборныекарманы. Для более эффективного удаления флотопены используют скребковыемеханизмы. Флотопена с пеносборных кармановпоступает в ёмкости и насосами откачивается в 2-х секционный отстойник.Отстоявшаяся вода дренируется в «голову» сооружений МХО «Вемко».Сбор нефтепродукта с 2-х секционного отстойника осуществляется в тёплый периодвремени в резервуарный парк или на установку КХД для последующей переработки. Очищенные стоки после депураторов поступают на сооружения БХО.
Биохимическая очисткастоков – сооружения БХО
Участок БХО предназначендля биохимической очистки сточных вод, для распада и минерализации органическихвеществ, находящихся в коллоидном и растворённом состоянии.
Существуют три вариантаработы I системы сооружений БХО: I вариант предусматривает работусооружения в зимний период времени, II и III вариант в летнее-осенний периодвремени.
I Вариант
/>
Рис. 14. Схема работысооружений БХО в зимний период
Промышленные сточные водыII системы канализации, предварительнопрошедшие механо-химическую очистку на участке «Вемко» поступают потрубопроводу в приёмную камеру IIсистемы. Из приёмной камеры стоки поступают по лотку в двухсекционныйсмеситель. Смеситель представляет собойзаглублённый прямоугольный резервуар, состоящий из трёх секций. Каждая секцияразделена на три коридора. В каждый коридор по перфорированному трубопроводуподаётся воздух для усреднения и перемешивания стоков. Так же в смесительподаются биогенные добавки для активного ила. Из смесителя по лотку сточные воды поступают в распределительный каналперед аэротенком.
Аэротенк – прямоугольныйрезервуар открытого типа, состоящий из трёх секций, каждая секция которогоразбита на три коридора. Первый коридор является регенератором. Второй и третий– это рабочие зоны аэротенка. Конструкция аэротенка предусматривает возможностьработы с 33%, 66% регенерацией активного ила, так и без неё.
Для жизнедеятельностимикроорганизмов в аэротенк подаётся воздух из воздуходувной станции вколичестве 16,7 м3/сек. по трубопроводу и распределяется поотдельным стоякам. Иловая смесь из каждой секции,переливаясь через водослив, поступает по трубопроводу в камеру гашения напора,а затем в распределительную чашу вторичных отстойников.
Вторичный отстойник –заглубленный открытый цилиндрически резервуар. Он служит для задержанияактивного ила, поступающего вместе с очищенной водой из аэротенка. Сбор осветлённой воды в отстойнике осуществляется черезводосливы сборного кольцевого лотка, затем вода поступает в выпускной карманотстойника и далее в приёмную камеру II системы в отсек сбора очищенных стоков. Активный ил, осевший на днеотстойника под гидростатическим давлением непрерывно удаляется при помощиилососа в иловую камеру, которая оборудована щитовыми заборами. Из иловых камерактивный ил поступает в приёмную камеру, откуда возвращается на повторноеиспользование через колодцы в первые коридоры каждой секции аэротенка.
Очищенная вода изприёмной камеры подаётся на флотацию. Схемой предусмотрено введение воды ивоздуха через эжекторы, которые установлены на перемычках между напорными ивсасывающими трубопроводами. Насыщение стоковвоздухом происходит при давлении 4,2 – 4,8 кгс/см2 в сатуратореёмкостью 100 м3. Насыщенная воздухом сточная вода поступает вцентральную часть в распределительное устройство флотаторов. Из сатуратора насыщенная воздухом вода поступает нафлотаторы. Флотатор служит для удаления окисленного активного ила из очищенныхстоков. Выделившиеся из воды пузырьки воздуха всплывают вместе с налипшимичастицами загрязнений на поверхность флотатора, в результате чего образуетсяпенообразный слой. Пена удаляется скребковым механизмом. Очищенная вода поводосборному кольцевому лотку флотатора самотёком переливается в приёмнуюкамеру стоков. Из этой камеры вода подаётся напруд-регулятор № 2, затем через перемычку поступает в пруд-регулятор № 1, гдепроисходит дополнительный отстой очищенной воды. Из пруда-регулятора № 1 водаподаётся на подпитку в оборотную систему водоснабжения предприятия.
II Вариант
/>
Рис. 15. Схемы работысооружений БХО в летнее-осенний период
2.2 Контроль производства
Контроль за работойочистных сооружений состоит из аналитического контроля и контроля за работойсистем и оборудования сооружений.
Для лабораторногоаналитического контроля за работой очистных сооружений выделены отдельныепомещения. Лаборантами проводятся химические и гидробиологические анализы водыи осадка. Лаборатория полностью укомплектована необходимым инвентарем,оборудованием, мебелью, лабораторными приборами, посудой и реактивами.Технологический контроль за биологической очисткой сточной воды позволяетсвоевременно предпринять меры по ликвидации негативного фактора и поддержаниюнеобходимого качества очистки [18].
Таблица 3 Технологический контроль производства. Возможные неполадки иаварийные ситуации. Причины и способы устраненияВозможные производственные неполадки, аварийные ситуации Предельно допустимые значения параметров, превышение (снижение) которых может привести к аварии Причины возникновения производственных неполадок, аварийных ситуаций Действия персонала по предупреждению и устранению производственных неполадок и аварийных ситуаций 1. Залповые или длительные сбросы органических и неорганических веществ, превышающих ПДК в сточных водах на сооружениях цеха Межцеховые нормы Поступление сточных вод, превышающих ПДК на очистные сооружения
Участок БХО
·  Перевести аэротенки I и II систем на 66% регенерацию активного ила, увеличить расход подачи воздуха на аэротенки;
·  Собрать технологическую схему для разбавления поступающих стоков на аэротенки очищенными стоками с прудов-регуляторов № 1,2. 2. Гидравлическая перегрузка очистных сооружений (работа в паводковый период)
Более 68000 м3/сут. Поступление сточных вод на сооружения цеха выше максимального проектного количества
Участок БХО
·  Перевести аэротенки I и II систем на 66% регенерацию активного ила, увеличить расход подачи воздуха на аэротенки;
·  Собрать технологическую схему для разбавления поступающих стоков на аэротенки очищенными стоками с прудов-регуляторов № 1,2.
Таблица 4 Основные нарушения режима работы аэротенков и пути ихустраненияВид нарушения Причины Меры по устранению 1. Вспухание активного ила
Наличие большого количества углеводородов
Недостаточное количество воздуха
Низкое рН сточной воды в аэротенке
Уменьшить концентрацию загрязнений в сточной воде; если это невозможно, то:
а) увеличить подачу воздуха;
б) повысить реакцию сточной воды, поступающей в аэротенк, до рН=8,5-9,5 и увеличить степень регенерации активного ила 2. Нарушение окислительного процесса: активный ил оседает на дно аэротенка и загнивает Перебой в подаче воздуха вследствие засорения фильтросов Очистить пористые пластины (трубы) 3. Уменьшение количества ила в аэротенке и его окислительной мощности Уменьшение в течение длительного времени количества поступающих стоков и концентрации загрязнений Исключить из работы одну или несколько секций аэротенка 4. Ухудшение качества очищенной воды Увеличение расхода сточных вод Увеличить количество подаваемого в аэротенк воздуха или степень регенерации активного ила

2.3 Анализ эффективностиработы очистных сооружений и возможные пути изменения технологического режимадля улучшения качества очистки сточных вод
Комплекс очистныхсооружений цеха № 17 Управления водоснабжения, канализации и очистки сточныхвод ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» предназначен для приемапроизводственных и хозбытовых сточных вод с нефтеперерабатывающей площадки, ихочистки и отвода сточных вод на городские биологические очистные сооружения ичастичного возврата очищенных сточных вод для подпитки систем оборотноговодоснабжения.
Таблица 5 Качество поступающих и очищенных стоков очистных сооруженийцеха №17 УВК и ОСВ за 2007 годОпределяемые показатели, мг/л Стоки, поступающие на очистные сооружения Стоки после очистных сооружений Нормативы сброса Эфф-ность очистки, % Сброс на ООО «Новогор-Прикамье» ХПК 686,6 38,1 94,0 79,4
БПКполн 350,0 9,1 6,0 97,4 18,1 Нефтепродукты 589,0 1,0 0,3 99,8 2,6 Взв. вещества 132,0 13,1 7,95 89,4 40,3 Фенол 3,3 н/обн 0,001 100 0,018 Азот аммон. 17,4 0,39 0,65 98,1 3,0 Нитриты - 0,25 0,074 0,69 Нитраты - 24,4 10,2 16,6 Сульфаты 165,1 186,6 217,6 185,7 Сухой остаток 610,4 708,5 835,0 621,1
В настоящее времякачество очищаемых стоков на очистных сооружениях цеха №17 УВК и ОСВ неотвечает требованиям, предъявляемым к ним на сбросе в поверхностный водоём,поэтому избыточное количество очищенных стоков после БХО в объёме 14 тыс. м3/суткинаправляется на доочистку на городские биологические очистные сооружения (БОС)перед сбросом в р. Кама. Направление стоков на БОС обусловлено недостаточнойстепенью очистки и прежде всего по содержанию нефтепродуктов, взвешенныхвеществ и БПКполн.
В целях повышениякачества очистки стоков предлагается осуществить реконструкцию очистныхсооружений с доведением показателей стоков до требований, предъявляемых к нимдля повторного использования в оборотном водоснабжении, до требований,предъявляемых на сбросе избыточного количества очищенных стоков после БХО в р.Кама, то есть минуя городские биологические очистные сооружения.
Одним изосновных недостатков работы очистных сооружений является наличие устаревшейсистемы аэрации. Керамическиетрубы, через которые осуществляется подача и распределение воздуха задлительное время эксплуатации закальматировались, потеряли свою прочность иломаются при монтаже и демонтаже. Аэрация через отверстия в трубах уже непозволяет получать мелкие пузырьки воздуха, что и является причиной сниженияконцентрации растворенного кислорода.
Песоквыносится из песколовок в последующие сооружения и в первую очередь в первичныеотстойники, откуда в составе сырого осадка перекачивается в аэротенки I ступени и оседает в «застойных»зонах. Наличие застойных зон обусловлено пристенной системой аэрацииаэротенков. В этих зонах вместе с песком оседает и гниет ил. В результате чего,качество очистки воды снижается.
В связи с этимпредлагается замена существующих фильтросных труб на более эффективные аэраторымембранного типа – «ФОРТЕКС АМЕ – Т 370». Специально перфорированнаямембрана из синтетического каучука работает как обратный клапан, что предотвращаетобрастание пор биоплёнкой. Данные аэраторы обеспечат более эффективную очисткусточных вод при минимальных затратах электроэнергии.
Сборка системы аэрациипроводится без дополнительных муфт, простым свинчиванием аэраторов между собойи последующей фиксацией, что позволяет произвести реконструкцию системы аэрациив предельно короткие сроки.
Преимуществом данныхаэрационных элементов является:
· Высокаяокислительная мощность;
· Высокая доляиспользуемого кислорода;
· Низкие потеридавления;
· Простаяконструкция элементов;
· Возможностьпростой и быстрой замены мембраны или целого элемента;
· Высокаяустойчивость к засорению;
· Экономияэлектроэнергии.
/>
Рис. 16. Сравнение старойи новой систем аэрации
1 – фильтросные трубы;
2 – мембранные аэраторыФОРТЕКС.

3. Расчёт материальногобаланса
Материальный баланссоставлен по содержанию БПКполн, нефтепродуктов и взвешенных веществ в воде иконцентрации активного ила согласно схемы изображенной на рисунке 17.
Расчет сделан исходя изследующих данных:
Производительность000 м3/сут;
БПКполн на входе0,0 мгО2/л;
Концентрациянефтепродуктов на входе9,0 мг/л
Концентрация взвешенныхвеществ на входе2,0 мг/л;
Концентрация ила на входе,1мг/л
Прирост активного ила,74мг/л
Эффективность работы отстойников%
/>
Рис. 17. Схема материального баланса очистки сточных воднефтеперерабатывающего завода производительностью 60 тыс. м3/сутки
Представим табличный вариант расчёта материального баланса.

Таблица 6 Материальныйбаланс песколовокПоказатель Приход (т/сут) Расход (т/сут)
Сточная вода:
БПКполн
Вз. вещества
Н/продукты
Осадок
59.935,74
21,00
7,92
35,34
59.878,25
21,00
5,37
18,33
77,05 ИТОГО 60.000 60.000
Таблица 7 Материальныйбаланс нефтеловушекПоказатель Приход (т/сут) Расход (т/сут)
Сточная вода:
БПКполн
Вз. вещества
Н/продукты
Осадок
Отведённый н/продукт
59.878,25
21,00
5,37
18,33
59.845,92
18,25
3,13
8,17
2,24
10,16 ИТОГО 60.000 59.887,87
Таблица 8 Материальныйбаланс флотационной установкиПоказатель Приход (т/сут) Расход (т/сут)
Сточная вода:
БПКполн
Вз. вещества
Н/продукты
Осадок
Отведённый н/продукт
59.845,92
18,25
3,13
8,17
59.854,046
5,124
1,434
0,798
3,696
10,372 ИТОГО 59.875,47 59.875,47
Таблица 9 Материальныйбаланс аэротенкаПоказатель Приход (т/сут) Расход (т/сут)
Сточная вода:
БПКполн
Вз. вещества
Н/продукты
Активный ил
59.853,98
5,124
1,434
0,798
0,066
59.856,078
0,45
2,13
0,06
2,684 ИТОГО 59.861,402 59.861,402

Таблица 10 Материальныйбаланс вторичных отстойниковПоказатель Приход (т/сут) Расход (т/сут)
Сточная вода:
БПКполн
Вз. вещества
Н/продукты
Активный ил + осадок
59.856,078
0,45
2,13
0,06
2,684
59.857,801
0,36
0,786
0,06
2.395 ИТОГО 59.861,402 59.861,402

4. Проектирование промышленного аппарата
4.1 Расчётаэротенка-вытеснителя Iступени
Исходныеданные. Расчётный расходпроизводственных сточных вод нефтеперерабатывающего завода (система II) qw = 2500 м3/ч; суточный расход Q = 60000 м3/сут; БПКполн поступающей сточной воды Len = 85,4 мг/л; БПКполн очищенной сточной воды Lex = 6 мг/л; концентрация взвешенныхвеществ в поступающей сточной воде Свв =46 мг/л.
Расчёт:
Поскольку значение Len 
Длясточных вод нефтеперерабатывающего завода назначаем константы:
— максимальная скорость окисления ρmax = 59 мгБПК/(гч);
— константа, характеризующая свойства загрязнений К1 = 24 мгБПК/л;
— константа, характеризующая влияние кислорода К0 = 1,66 мгО2/л;
— коэффициент ингибирования φ=0,158 л/г;
— зольность ила S=0,3.
Дозу активного ила ваэротенке принимаем равной первоначально аi = 3 г/л, значение илового индекса Ji = 90 см3/г,концентрацию растворённого кислорода Со = 2,5 мг/л.
Рассчитываем степеньрециркуляции активного ила:

/>
/>
Рассчитываем БПКполнпоступающей в аэротенк сточной воды с учётом разбавления рециркуляционнымрасходом:
/>
/>
Определяем периодаэрации:
/>
Рассчитаем нагрузку наактивный ил, подставляя в формулу значения Lmix и t.
/>
/>
/>мг/(г*сут)
Таблица 11 Значение илового индексаСточные воды
Иловый индекс Ji, см3/г при нагрузке на ил qi, мг/(г*сут) 200 300 400 500 600
Производственные:
Нефтеперерабатывающих заводов 110 70 80 120 160

По таблице 6 с помощьюинтерполяции находим иловый индекс, который соответствует рассчитанной нагрузкена активный ил:
/>
Принятое значение иловогоиндекса отличается от табличного на величину:
/>
/>%
Считаем эту погрешностьвполне допустимой.
Определяем объёмаэротенка с учётом циркуляционного расхода:
/>
/>
Подбираемтиповой проект аэротенка-вытеснителя № 902-2-193 со следующимихарактеристиками:
*число секций nat = 3;
*число коридоров ncor = 3;
*рабочая глубина Hat = 4,4 м;
* ширина коридора bcor= 4,5 м.
Длина секции аэротенка:

/>
/>м (4.7)
Общий размер аэротенка 40х 41 м.
Рассчитываем приростактивного ила:
/>
/>
4.2 Расчёт системыаэрации
Принимаем глубинупогружения аэраторов:
/>
/>
Находим растворимостькислорода при температуре воды 20°С: СТ=9,02 мг/л. Рассчитаемрастворимость кислорода в воде:
/>
/>мг/л
Дляаэрации принимаем мелкопузырчатый трубчатый мембранный аэратор, состоящий изрезиновой перфорированной мембраны, прикреплённой к несущей трубке.
Находим значениекоэффициента, учитывающего тип аэратора: К1 = 1,47. Интерполяцией находим коэффициент, зависимый отглубины погружения аэратора:
/>
Коэффициент, учитывающийтемпературу сточных вод, равен:
/>
/>
Рассчитаем удельныйрасход воздуха qair:
/>
/>
Определяем интенсивностьаэрации:
/>
/>
Определяем общий расходвоздуха:
/>
/>

4.3 Расчётвспомогательного оборудования (насосы, газодувки)
Расчёт насоса [9].
Выбор трубопровода.Примем скорость воды равную 2 м/с.
/>,
/>
где Q – расход воды, м3/секунду.(4.14)
Определяем потери наместное сопротивление:
/>
/>
/>
/>
/>
т.е. режим течениятурбулентный.
ω – скорость потока,м/с; ρ – плотность воды, кг/м3; μ – динамическая вязкость,м∙с/кг.
Примем абсолютнуюшероховатость равной
/> м,
тогда относительнаяшероховатость:

/>
/>
Коэффициент трения равен:
/>
/>
Определим суммукоэффициентов местных сопротивлений:
Длявсасывающей линии
1.Вход в трубу (принимаем с острыми краями):
/>
2. Прямоточныевентили:
/>
3.Отводы:
/>
/>
/>

Суммакоэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:
/>
/>
Потерянныйнапор во всасывающей линии:
/>
/>
/>
Длянагнетательной линии
1.Отводы под углом 120:
/>
/>
/>
2.Отводы под углом 90: />
3.Нормальные вентили: />
4.Выход из трубы:
/>
/>
/>

Потерянныйнапор в нагнетательной линии:
/>
/>
/>
Общиепотери насоса
/>
/>
Выборнасоса
Находимпотребный напор насоса
/>
/>
/>
/>
/>
Такойнапор при заданной производительности обеспечивается многоступенчатымцентробежным насосом.

Определяемполезную мощность насоса:
/>
/>
Устанавливаем,что заданной подаче и напору более всего соответствует насос марки ЦНС 300-540.
Выбор газодувки
Расход воздуха дляобеспечения достаточной аэрации равен 7776 м3/час. Исходя из этогоподбираем газодувку ТВ-600-1,1 с типом электродвигателя А3-315М-2 имаксимальной мощностью 200 кВт.

5. Технико-экономические расчеты
5.1 Характеристикаобъекта и технико-экономическое обоснование целесообразности заменысуществующей системы аэрации
Темой работы являетсясовершенствование биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающегозавода производительностью 60 тыс. м3/сут. В ходе работы выполненрасчёт основных технологических параметров процесса очистки. На основаниитехнологического расчёта определены размеры и конструкции аппаратов, подобранонеобходимое оборудование.
Основным аппаратом настанции биологической очистки является аэротенк-вытеснитель. Для снижения БПК всточной воде с 300 до 8 мгБПК/л, целесообразно применять трёхсекционныйтрёхкоридорный аэротенк с 33%-ной регенерацией.
В России наиболеераспространённым типом мелкопузырчатого аэратора являются фильтросные пластиныи трубы, изготовляемые из пористого стекловидного материала. Основным ихнедостатком является то, что при снятии давления воздуха в эти элементы аэрациизаходит сточная вода, забивая поры при следующей подаче давления. Затембиомасса начинает размножаться, полностью забивая поры. Элемент аэрации теряетдо 70% своей эффективности. Срок службы таких элементов аэрации составляет неболее 3-х – 5-ти лет, и это с ежегодными прочистками и дорогостоящимиремонтами.
В данной работепредлагается использование более эффективных аэраторов мембранного типа – «ФОРТЕКСАМЕ – Т 370». Мембранные элементы являются наиболееподходящими для систем с прерывистой подачей воздуха, например, для системодновременной нитрификации и денитрификации. Специально перфорированнаямембрана из синтетического каучука работает как обратный клапан, чтопредотвращает обрастание пор биоплёнкой. В последнее время мембранные элементыприменяются и в аэрационных системах с постоянной подачей воздуха. Данныеаэраторы обеспечат более эффективную очистку сточных вод при минимальныхзатратах электроэнергии.Сборка системы аэрациипроводится без дополнительных муфт, простым свинчиванием аэраторов между собойи последующей фиксацией, что позволяет произвести реконструкцию системы аэрациив предельно короткие сроки.
Преимуществом данныхаэрационных элементов является:
· Высокаяокислительная мощность;
· Высокая доляиспользуемого кислорода;
· Низкие потеридавления;
· Простаяконструкция элементов;
· Возможностьпростой и быстрой замены мембраны или целого элемента;
· Высокая устойчивостьк засорению;
· Экономияэлектроэнергии.
5.2 Расчётпроизводственной мощности
Производственная мощностьустановки (М) определяется по её суточной производительности и времени работы ирассчитывается по формуле:
/>,
где Q – суточная производительностьустановки (Q = 60000 м3/сут),
Т – эффективный фондвремени работы оборудования. Установка работает непрерывно в течениекалендарного года (Тэф = 365 суток).

/>.
5.3 Расчёт инвестиционныхзатрат на реконструкцию оборудования
Модернизациясуществующего аэротенка по проекту предусматривает демонтаж аэрационной системыи монтаж мембранной системы аэрации «ФОРТЕКС АМЕ – Т 370».
Единовременные затраты нареконструкцию складываются из:
Кинв = Кдем+ Кнов + Кдост + Кмонт + Кнеучт,где
Кдем – затратына демонтаж выбывающих узлов;
Кнов –стоимость вновь устанавливаемых узлов;
Кдост –затраты на доставку нового оборудования и материалов;
Кмонт –затраты на строительно-монтажные работы;
Кнеуч –неучтённые затраты.
Демонтаж выбывающих узловможет быть выполнен за две смены 3-мя рабочими. Принимаем оплату труда равной100 руб./чел.∙ч.
Кдем = ЗПраб+Кпр
где, ЗПраб =ТС ∙ nсм ∙ nчел ∙ ч;
Кпр –стоимость привлекаемых механизмов (100% от оплаты труда с учётом ЕСН);
Кдем = 2 смены∙ 3 чел. ∙ 8 ч ∙100 руб ∙ 1,26 ∙ 2 = 12096 руб.(с учётом ЕСН).
Стоимость вновьустанавливаемых элементов определяется их количеством и ценой за единицу.
Плотность элементов ваэротенке – 1,8 шт/м2;
Площадь аэротенка – 2160м2;
Количество элементов =1,8 ∙ 2160 = 3888 шт.
Стоимость одного элемента– 1,18 тыс. руб.
Кнов = 3888шт. ∙ 1,18 тыс. руб. = 4.587,84 тыс. руб.
Затраты на монтаж новыхузлов определяем прямым счётом. Они складываются из затрат на оплату труда и наоплату за использование специализированной техники. Монтаж может бытьпроизведён бригадой рабочих из 4-х человек в течение 5-ти смен. Принимаемоплату труда равной 100 руб./чел.∙ч.
Кмонт = ЗПраб
где, ЗПраб =ТС ∙ nсм ∙ nчел ∙ ч;
Кпр –стоимость привлечённых механизмов (100% от оплаты труда с учётом ЕСН).
ЗПраб = 5 смен∙4чел. ∙8ч∙100 руб. ∙1,26=20160 руб. (с учётом ЕСН).
Кмонт = 20160+ 20160 =40320 руб.
Таблица 12 Капитальные затраты на вновь устанавливаемые элементыНаименование затрат Сумма за единицу, тыс. руб. Количество Сумма, тыс. руб. Аэрационные элементы 1,18 3888 4.587,840 Затраты на установку и монтаж 40,320 Всего 4628,160

Таблица 13 Смета капитальных затрат на модернизацию аэрационной системыНаименование затрат Сумма, тыс. руб. Стоимость нового оборудования 4.587,840 Затраты на доставку, 10% от стоимости нового оборудования 458,784 Затраты на монтаж нового оборудования 40,320 Итого для расчёта стоимости основных фондов 5.086,944 Затраты на демонтаж выбывающего оборудования 12,096 Неучтённые затраты, 20% 1.019,808 Итого для финансирования и оценки экономической целесообразности 6.118,848
По экспертной оценкестоимость аэротенка составляет 24 млн. руб. Принимаем стоимость старойаэрационной системы в размере 5% от стоимости аэротенка.
ОФвыв = 1200тыс. руб.
В результате модернизациистоимость оборудования возрастёт на:
/> тыс. руб.
5.4 Расчёт изменениягодовых эксплуатационных затрат
Замена аэрационнойсистемы ведёт к изменению годовых эксплуатационных затрат по статьям: «Энергияна технологические цели», в связи с уменьшением расхода воздуха иследовательно изменением мощности воздуходувок; «Содержание, эксплуатацияи ремонт оборудования», в связи с изменением его стоимости.
5.4.1 Расчёт изменениязатрат на электроэнергию
Новая система аэрациипозволяет снизить затраты на электроэнергию. В связи с тем, что при использованиимембранных аэраторов вместо перфорированных труб снижается расход воздуха с10070 м3/ч до 7776 м3/ч, возможно уменьшение мощностивоздуходувок.
Расход воздуха на элемент– 2,0 м3/ч
Количество элементов –3888 шт.
Общий расход воздухасоставит: Q = 2,0 м3/ч ∙ 3888шт. = 7776 м3/ч
В случае использования вкачестве аэрационных элементов перфорированные трубы, расход электроэнергиисоставит:
/>, где
М – мощность воздуходувкиТВ-600-1,1, М = 200 кВт;
n – количество работающихвоздуходувок, n = 3;
Траб – времяработы оборудования, час, Траб = 8760 ч;
Кс –коэффициент спроса, принимаем Кс = 1,0;
ηдв – КПДдвигателя, ηдв = 0,94;
ηсети –КПД электросети, ηсети = 0,98.
/>.
Примем стоимостьэлектроэнергии 1,64 руб/кВт∙ч. Тогда расходы на электроэнергию составят:
/> руб.
Рассчитаем количествоэлектроэнергии, которое потребуется при использовании мембранных аэраторов «ФОРТЕКСАМЕ –Т 370», с учётом того, что будет снижена мощность воздуходувок.

/>, где
М – мощность воздуходувкиТВ-600-1,1, М = 55 кВт;
n – количество работающихвоздуходувок, n = 3;
Траб – времяработы оборудования, час, Траб = 8760 ч;
Кс –коэффициент спроса, принимаем Кс = 1,0;
ηдв – КПДдвигателя, ηдв = 0,94;
ηсети –КПД электросети, ηсети = 0,98.
/>.
Примем стоимостьэлектроэнергии 1,64 руб/кВт∙ч. Тогда расходы на электроэнергию составят:
/> руб.
/> руб.
5.4.2 Расчёт изменениязатрат на эксплуатацию, содержание и ремонт оборудования
Изменение затрат насодержание, эксплуатацию и ремонт оборудования при изменении его стоимости на3886,944 тыс. руб. представлено в таблице.
Таблица 14 Смета изменения затрат на содержание, эксплуатацию и ремонтсистемы аэрацииНаименование изменяемых расходов Величина изменения, тыс. руб. 1. Амортизация оборудования (4% от стоим. оборуд.)* 155,47 2. Содержание оборудования (1% от стоим. оборуд.) 38,87 3. Текущий ремонт оборудования (3% от стоим. оборуд.) 116,60 4. Капитальный ремонт оборудования (5% от стоим. оборуд.) 194,34 Итого: 505,28 Неучтённые затраты (20% от учтённых затрат) 101,05 Всего: 606,33
* — Срок службысооружений принимаем равным 25 лет, тогда норма амортизации составит: Na = 100/25 = 4%.
Таблица 15 Сводная таблица изменения годовых эксплуатационных затратНаименование изменяемых статей
Величина изменения, тыс. руб.
"+" — перерасход
"-" — экономия «Энергия на технологические цели» — 3.132,37 «Содержание, эксплуатацию и ремонт оборудования» + 606,33 Итого годовые эксплуатационные затраты — 2.526,04
5.5 Расчёт основныхтехнико-экономических показателей проекта
5.5.1 Прирост прибыли
Прирост прибыли равенгодовой экономии на эксплуатационных затратах:
/> тыс. руб.
5.5.2 Прирост чистойприбыли
Чистая прибыль – прибыль,остающаяся у предприятия после уплаты налогов:
/>, где
24% — налоги.
/> = 2.526,04 – 606,24 = 1.919,8 тыс. руб.

5.5.3 Ожидаемыйэкономический эффект
Экономический эффект отреализации проекта – Э определим по формуле:
/>, где
/> - прирост чистой прибыли, тыс. руб.;
/> - депозитная процентная ставка, принимаем /> = 15%;
/> - единовременные затраты на реконструкцию, тыс. руб.
Э = 1.919,8 – 0,15 ∙6.118,848 = 1.001,9 тыс. руб.
5.5.4 Срок окупаемостикапитальных затрат
/>;
/> - единовременные затраты на реконструкцию, тыс. руб.;
/> - прирост чистой прибыли, тыс. руб..
/>
Таблица 16 Основные технико-экономические показателиПоказатели Ед. измерения Величина Производственная мощность
тыс.м3/год 21,900 Инвестиционные издержки тыс. руб. 6.118,848 Годовая экономия от снижения годовых эксплуатационных затрат тыс. руб. 2.526,04 Прирост чистой прибыли тыс. руб. 1.919,80 Ожидаемый экономический эффект тыс. руб. 1.001,90 Срок окупаемости год 3

5.6 Выводы по разделу
1. Определеныинвестиционные затраты на замену аэрационного оборудования аэротенка первойступени, которые составляют около 6,2 млн. руб.
2. Показано, что годовыеэксплуатационные затраты после реконструкции уменьшатся на 2.602 тыс. руб., засчёт снижения затрат на электроэнергию, в связи с уменьшением мощностигазодувки.
3. Прирост годовой суммычистой прибыли предприятия составит около 2 млн. руб.
4. Инвестиционныеиздержки на замену системы аэрации аэротенка первой ступени окупятся за 3 года.

6. Безопасность жизнедеятельности
6.1 Краткаяхарактеристика объекта
Комплекс очистных сооружений нефтеперерабатывающихпредприятий предназначен для приема производственных и хозбытовых сточных вод снефтеперерабатывающей площадки, их очистки и отвода сточных вод в природныеводоёмы и частичного возврата очищенных сточных вод для подпитки системоборотного водоснабжения.
Кроме того, предусмотрен сбор ловушечного нефтепродукта, егообезвоживание и возврат на повторное использование, складирование нефтешлама иего последующая переработка.
На биохимических очистныхсооружениях по очистке промышленных стоков нефтеперерабатывающих производствдолжны соблюдаться общие правила по технике безопасности, распространённые навсе установки нефтеперерабатывающих производств, а также инструкции,утверждённые МНХП. Нарушение правил эксплуатацииканализационных систем, объектов для перекачки, обработки сточных вод, осадков,а также технологического режима может привести к авариям – взрывам, пожарам,отравлениям.
Сточные воды, поступающиена БХО, имеют различные загрязнения с выделением газов – сероводород, метан,пары нефтепродуктов и другие токсичные примеси, способные вызвать взрыв, пожари отравление. Вредность сточных вод определяется содержанием в нихбиологических загрязнений, способных вызвать различные заболевания у человека.
В связи с этим необходимопровести работу по анализу условий труда на очистных сооруженияхнефтеперерабатывающего предприятия, оценить влияние опасных и вредных факторов,характерных для данного производства и на основе полученной информацииразработать мероприятия по обеспечению безопасности труда рабочих на данномпроизводстве.

6.2 Анализ условий труда
Условия труда — совокупность факторов производственной среды и трудовогопроцесса, оказывающих влияние на работоспособность и здоровье работника [14].
Сочетание различныхфакторов, формируемых в производственной среде, определяет условия трудаработающих на производстве. Они оказывают влияние на здоровье иработоспособность человека.
Под гигиеническими нормативами условий труда понимают уровни вредныхпроизводственных факторов, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе,но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не должны вызватьзаболеваний или отклонений в состоянии здоровья работающего и его потомства.Условия труда с этими нормативами или при полном отсутствии вредных и опасныхпроизводственных факторов называют безопасными условиями труда.
В соответствии с гигиеническими критериями оценки условийтруда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды,тяжести и напряженности трудового процесса, изданных Госкомсанэ-пиднадзоромРоссии (Р2.2.013—94) условия труда оцениваются по четырем классам.
1-й класс — оптимальные условия труда, выполняяпрофессиональные обязанности, при которых работающие сохраняют свое здоровье,имеют предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности.
2-й класс — допустимые условия труда характеризуютсязначениями факторов, не превышающими установленных гигиеническими нормами, афункциональное состояние организма от их воздействия восстанавливается к началуследующей смены, не оказывая неблагоприятного воздействия на работающего и егопотомство.
3-й класс — вредные условия труда. Этим классомхарактеризуются рабочие места, на которых производственные факторы превышаютгигиенические нормы.
4-й класс — опасные (экстремальные)условия труда. Уровни производственных факторов этого класса таковы, что ихвоздействие на протяжении рабочей смены или ее части создает угрозу для жизнии/или высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональныхзаболеваний.
Условия труда на нефтеперерабатывающемпредприятии относятся к третьему классу опасности – вредные.
6.3 Анализ опасных ивредных факторов
В соответствии со стандартом безопасности труда опасные ивредные производственные факторы в зависимости от природы возникновения делятна 4 группы: физические, химические, биологические, психофизиологические [8].
Физические факторы:
o движущиеся машиныи механизмы, подвижные элементы машин и оборудования, передвигающиеся изделия,заготовки, материалы;
o запыленность изагазованность воздушной среды;
o отклонение отнормы параметров микроклимата;
o повышенныйуровень шума, ультразвука, инфразвука;
o повышенныйуровень вибрации;
o электрический токи статическое электричество;
o электромагнитноеизлучение, повышенный уровень магнитной и электрической составляющих;
o ионизирующееизлучение;
o недостаткиосвещения, его пульсация, повышенное инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
Химические факторы:
o общетоксические;
o раздражающие;
o сенсибилизирующие;
o канцерогенные;
o мутагенные, влияющиена репродуктивную функцию человека.
Биологические факторы — это макро- и микроорганизмы, воздействие которых наработающих вызывает травмы или заболевания.
Психофизиологические факторы:
o физическиеперегрузки (статические, динамические, гиподинамия);
o нервно-психическиеперегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов,эмоциональные перегрузки, монотонность труда).
Промышленные сточные воды загрязнены нефтью инефтепродуктами, сероводородом, фенолом и другими летучими органическимисоединениями, выделяющимися из промышленных сточных вод в виде газов и паров,которые легко воспламеняются, взрывоопасны и оказывают вредное воздействие начеловека.
Нефть и нефтепродукты
В нефтяной промышленности имеют место случаи промышленныхотравлений нефтяными парами и газами при их вдыхании или попаданиинефтепродуктов в желудочно-кишечный тракт.
Вдыхание паров нефтей и нефтепродуктов оказываетнаркотическое действие и приводит к различным видам отравлений. Кфункциональным и нервным расстройствам.
Нефть и нефтепродукты взрыво-пожароопасны, оказывают вредноедействие на кожу и слизистые оболочки.
Наиболее опасным нефтепродуктом является бензин, обладающийвысокой испаряемостью при обычной температуре. ПДК паров топливного бензина ввоздухе – 100 мг/м3, бензина-растворителя – 300 мг/м3.
Сероводород
Физические свойства: бесцветный газ с запахом тухлых яиц,тяжелее воздуха, скапливается в низких местах, является сильным ядом,действующим на нервную систему, вызывает смерть от остановки дыхания. Общий характердействия на организм: при слабой концентрации действует раздражающе наслизистые оболочки, нервную систему; при большой концентрации приводит кпараличу нервных центров. ПДК сероводорода – 10 мг/м3.
Фенол
Физические свойства: белый бесцветный кристалл с интенсивнымзапахом карболки. Общий характер действия на организм: головокружение,раздражение дыхательных путей, расстройство пищеварения, сопровождаемоетошнотой, рвотой. Фенол раздражающе действует на кожу, вызывая ожоги. ПДКфенола – 300 мг/м3.
Активный ил
Активный ил представляет собой хлопьевидное образование,являющееся колониями большого количества микроорганизмов.
Активный ил опасен в инфекционном отношении, так как в нёмсреди различных микроорганизмов находится большое количество болезнетворныз.
Попадающие в организм человека или животных болезнетворныемикроорганизмы могут вызывать различные инфекционные заболевания(зооантропонозы): сибирскую язву, туберкулез, бруцеллез, туляремию, сап, рожусвиней и др.
К инфекционным относят и пиогенные (гнойничковые)заболевания, которые вызывают патогенные микроорганизмы, проникающие черезссадины и порезы кожного покрова рук.
Инфекционные кишечные заболевания вызывают возбудители острыхкишечных заболеваний — дизентерии, холеры, брюшного тифа, патитов и др.
6.4. Мероприятия по обеспечению безопасности работы наочистных сооружениях
6.4.1 Средства индивидуальной защиты
С целью предупреждениявлияния опасных и вредных производственных факторов обслуживающий персонал(оператор) обеспечивается спецодеждой, спецобувью и другими средствамииндивидуальной защиты, молоком, мылом в соответствии с установленными нормами.
Находясь на смене,оператор всегда имеет при себе каску и противогаз и пользуется им взагазованной среде.
При эксплуатацииоборудования очистных сооружений необходимо применять средства защиты рук — комбинированные рукавицы.
Осмотр и ремонтные работыв колодцах (канализационных, кабельных), в смотровых узлах управленияпроводятся в шланговых противогазах по наряду-допуску на газоопасные работы.
Работы, связанные сопасностью падения с высоты, а также работы с использованием шланговыхпротивогазов (в колодцах, емкостях, аппаратах и других загазованных местах)проводятся с применением предохранительного пояса. При работе на высоте –каска. Оператор следит за чистотой иисправностью спецодежды, спецобуви и других средств защиты.
6.4.2 Требования пообеспечению пожаро- и взрывобезопасности
По пожароопасностиобъекты относятся к категории «Д», т.к. сооружения представляют собойнабор железобетонных ёмкостей, заполненных сточными водами, производственныепомещения (здания насосных, воздуходувных и т.п.) выполнены из несгораемыхэлементов.
В производственныхпомещениях, в насосных и на территории очистных сооружений, около колодцев,лотков запрещается курить и применять открытый огонь (костры, факелы, зажженныеспички, свечи, керосиновые фонари и другие источники) для отогревания замерзшихузлов и освещения емкостей с огнеопасными продуктами, траншей, колодцев,приямков и т.п. Курить на территории цеха разрешается только в специальнооборудованных местах, отмеченных соответствующим указательным знаком илитабличкой «Место для курения».
Отогревать замерзшиекоммуникации, узлы и аппараты разрешается только паром или горячей водой.
В качестве аварийногоосвещения, а также при работе в газоопасных зонах (колодцах, смотровых узлахуправления, траншеях, лотках) применяются светильники во взрывозащищенном исполнениине более 12 В.
Запрещается проводитьогневые работы на расстоянии менее 20 м от колодцев и менее 50 м отрезервуаров.
Запрещается:
— загромождать изагрязнять эвакуационные выходы из помещений, с территорий, подъезды и подходык средствам пожаротушения, связи и сигнализации;
— использоватьпротивопожарный инвентарь и оборудование, а также аварийные и газоспасательныесредства для других нужд, не связанных с их прямым назначением.
Обо всех замеченных взоне обслуживания или в других местах установки нарушениях правил пожарнойбезопасности оператор должен немедленно указать об этом нарушителю и сообщить диспетчеруцеха, руководству участка, цеха.
Способы и средствапожаротушения.
Объекты цеха обеспеченыпервичными средствами пожаротушения:
· Огнетушитель ОП-5(ОПУ-5) – порошковые предназначены для тушения всех классов пожаров: горючихгазов, ЛВЖ, ГЖ, твёрдых веществ и материалов, установок под напряжением до 1000вольт при температуре от -35 до +50ºС.
· ОгнетушительОУ-2, ОУ-5 – углекислотный предназначен для тушения различных веществ,электроустановок под напряжением до 1000 В.
· Песок – длямеханического сбивания плёнки и изоляции горящего материала от воздуха.
· Асбополотно,войлок (кошма) – для тушения малых очагов горения путём накрытия очага с цельюпрекращения к нему доступа воздуха.
6.4.3 Инструкция поохране труда для оператора очистных сооружений. Общие требования безопасности
К работе в должностиоператора очистных сооружений допускаются рабочие в возрасте не моложе 18 лет,прошедшие медицинскую комиссию, обучение и инструктаж по технике безопасности.
До назначения насамостоятельную работу оператор должен закончить обучение и пройти проверкузнаний в комиссии по правилам электробезопасности с присвоением ему первойгруппы.
Оператор очистныхсооружений должен знать: правила эксплуатации очистных сооружений; техническуюсхему очистки воды; устройство и принцип работы оборудования; назначение иместа установки арматуры, оборудования; правила оказания 1-й медицинской помощипри несчастных случаях;
Оператор несетответственность за:
-надежную и безаварийнуюработу очистных сооружений, сохранность оборудования, инструментов, приборов;
-выполнение правилтехнической эксплуатации, правил техники безопасности и противопожарнойбезопасности;
-содержание очистныхсооружений и своего рабочего места в надлежащем санитарном состоянии;
-соблюдение и выполнениеправил внутреннего трудового распорядка.
Оператор обязан: вестиправильный режим очистных сооружений; не реже 1-го раза в час производить обходи осмотр всего оборудования очистных сооружений; производить замеры изаписывать в журнале результаты анализов и показаний.
В период своего дежурстваоператор очистных сооружений имеет право требовать от руководства: обеспеченияучастка очистных сооружений КИП, инструментом, приспособлениями, инвентарем,оперативными журналами и другими средствами, необходимыми для нормальной ибезопасной работы; требовать от руководства участка своевременного устранениядефектов оборудования, возникающих в процессе работы; ставить в известностьруководство предприятия о всех нарушениях нормальной работы установки в любоевремя суток; обеспечением спец. одеждой и защитными средствами согласносуществующих норм.
Требования безопасностиво время работы.
Оператор очистныхсооружений во время работы следит за: исправностью перекрытий сооружений,проходов, ограждений, крышек колодцев; исправностью и наличием приспособлений,инструментов, защитных средств, необходимых при обслуживании очистныхсооружений; равномерным распределением по отдельным секциям сточной воды ивоздуха, в случае нарушения равномерности самостоятельно (или с помощью мастера)отрегулировать подачу воды и воздуха путем открытия или прикрытиясоответствующего регулирующего механизма (задвижки, шибера); концентрациейактивного ила в аэротенках; качеством поступающих стоков (при наличии масляныхпятен, обильной пены срочно информировать мастера); чистотой и смазкоймеханических частей аэротенков; чистотой лотков, бортов впускных и выпускныхводосливов по ходу движения сточных вод от решетки до выпуска; чистотойтерритории (выкашивать растительность, расчищать тропинки).
Рабочим местом оператораочистных сооружений является все помещение, в котором расположено оборудованиеи коммуникации, необходимые для очистки сточных вод, также прилегающаятерритория.
Требования безопасности ваварийных ситуациях
В случае возникновениязагорания в помещении очистных сооружений принять меры к его ликвидациипервичными средствами пожаротушения, вызвать пожарную охрану, поставить визвестность руководство.
При тяжелых механическихтравмах пострадавшего положить в безопасное место, придать ему удобное испокойное положение и вызвать скорую медицинскую помощь (поставить визвестность руководителя работ).
При пораженииэлектрическим током в первую очередь освободить пострадавшего от действияэлектрического тока. Если пострадавший потерял сознание, но дышит, егонеобходимо уложить в удобную позу, расстегнуть ворот, дать свежий воздух. Еслидыхание отсутствует, пульс не прощупывается, пострадавшему нужно немедленноначать делать искусственное дыхание, желательно по методу «рот в рот»до прибытия врача.
Меры безопасности поокончании работы.
Привести в порядокрабочее место, сделать необходимые записи в сменный журнал,
Внести запись онеполадках при работе оборудования
Принять душ.
6.4.4 Обеспечениеэлектробезопасности
Основные причины поражения электрическим током:
• случайное соприкосновение или приближение на опасноерасстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
• появление напряжения на металлических частяхэлектрооборудования — корпусах, кожухах и т.п. — в результате поврежденияизоляции и других причин;
• появление напряжения на отключенных токоведущих частях, накоторых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;
• возникновение шагового напряжения на поверхности земли врезультате замыкания провода на землю.
Основные меры защиты от поражения током:
• обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихсяпод напряжением, для случайного прикосновения;
• защитное разделение сети;
• устранение опасности поражения при появлении напряжения накорпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигаетсяприменением малых напряжений, двойной изоляцией, выравниванием потенциала,защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.;
• применение специальных защитных средств — переносныхприборов и приспособлений;
• организация безопаснойэксплуатации электроустановок.
Защитой от напряжения, появившегося на корпусахэлектроустановок в результате нарушения изоляции, являются защитное заземление,зануление и защитное отключение.
6.5 Расчёт заземляющего устройства
Для практических работников, безусловно, представляет интересметодика расчета заземляющих устройств, как одного из множества средствэлектробезопасности для промышленных предприятий.
Защитное заземление применяется в сетях переменного токас изолированной нейтралью с напряжением до 1000В и заключается в соединениинетоковедущих металлических частей электроустановок с землей. Заземлениеподключают к электроприемнику посредством заземляющего проводника, поэтому приконструировании оборудования и приборов, питающихся от сетей переменного тока,должны предусматриваться болты, клеммы или винты для заземления. Основнымэлементом защитного заземления является заземляющее устройство. Работникиразличных специальностей должны знать расчет заземляющих устройств.
Методика расчета заземляющих устройств. Для расчета заземляющего устройстванеобходимы следующие данные:
• сопротивление заземляющего устройства (R3), требуемого по правилам устройства электроустановок(ПУЭ);
• удельное сопротивление грунта (r);
• длина, диаметр и глубина расположения и грунтеискусственных заземлителей;
• повышающий коэффициент (кп).
В соответствии с ПУЭ R3 должно быть не более 4 Ом. Для мощности источниковэлектроэнергии до 100 кВА R3
Удельное сопротивлениегрунта (r) зависит от характера грунта и еговлажности. Исходные данные: заземлителиразмещены по контуру в три ряда; сопротивление заземляющего устройства R3 = 4 Ом; размеры одиночного заземлителя (трубы) = 2,5 м; dнар = 50 см; расстояние между трубами а =2,5 м; глубина заложения труб h =0,8 м; размер соединительной полосы связи 25x4 мм; грунт — чернозем; повышающийкоэффициент kп = 1,5. Расчет 1. Определяют расчетное сопротивление грунта: длячернозема rрасч = 2 * 104 Ом*см,
/>
2. Определяютсопротивление растеканию тока одиночного трубчатого вертикального заземлителя:

/>
3. Ориентировочное числозаземлителей (труб) без учёта коэффициента использования
/>
4. По таблице определяюткоэффициент использования для трубы />.
5. Число труб в грунтовомзаземлителе с учётом коэффициента использования
/>.
6. Уточняют коэффициентиспользования для 58 труб: />
7. Сопротивлениерастеканию всех труб
/>.
8. Длина полосы связи,объединяющей трубы в один групповой заземлитель,
/>.
9. Определяютсопротивление растеканию тока одиночной полосы связи:

/>.
10. По таблице находяткоэффициент использования полосы связи:
/>.
11. Сопротивлениерастеканию тока полосы связи, объединяющей все трубы, с учётом коэффициентаиспользования полосы связи:
/>.
12. Общее сопротивлениезаземляющего устройства:
/>,
что удовлетворяетпоставленному условию: 3,84
Таким образом, в данномразделе проанализированы условия труда и сделана оценка опасных и вредныхфакторов, характерных для данного производства. На основе полученной информацииразработаны мероприятия, которые способны обеспечить безопасность труда рабочихна данном производстве.

Заключение
В соответствии сутвержденным заданием на проектирование комплекса очистных сооружений сточныхвод нефтеперерабатывающего завода разработан проект реконструкции сооруженийбиологической очистки ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»производительностью 60000 м3/сутки.
В качестве основноготехнологического решения предусматривается реконструкция имеющейся системыаэрации, путём замены устаревшего оборудования (фильтросных труб) новымимембранными мелкопузырчатыми аэраторами.
Данное технологическоерешение позволит повысить качество очищаемых стоков, в основном по такомупоказателю, как БПКполн, снизить расход воздуха на аэрацию активногоила, а также приведёт к экономии электроэнергии.
В работе показанатехнико-экономическая целесообразность внедрения данного проекта. Срококупаемости проекта составляет 3 года.
В разделе по охране трудаи организации производства проанализированы опасные и вредные производственныефакторы. Приведена инструкция по безопасному ведению работ, включающая условиядопуска к работе ИТР и рабочих и требования к применению средств индивидуальнойзащиты работников.