--PAGE_BREAK--
3
Биологическая очистка хозбытовых сточных вод на предприятии ОАО«Алтайхимпром»
3.1 Общая характеристика производства
Полное наименование производства — биологическая очистка хозбытовых и производственных сточных вод (БОС).
Производство состоит из двух технологических линий БОС-1. Год ввода в эксплуатацию БОС-1 — 1967. Мощность производства БОС-9437м³/сутки по хозбытовым сточным водам.
Метод производства для хозбытовых сточных вод:
— механический - улавливание песка и взвешенных частиц из сточных вод в песколовках и отстойниках;
— биологический — окисление органических загрязнений микроорганизмами в аэротенках БОС-1.
Генеральный проектировщик сооружений биологической очистки Российский научный центр (РНЦ) «Прикладная химия» г.Санкт-Петербурга.
Проектировщик технологической и строительной частей- РНЦ «Прикладная химия» г.Санкт-Петербурга и Сибирское отделение института «Союзводоканалпроект» г.Новокузнецка.
Производство подвергалось расширению.
В 1984 году введен в эксплуатацию корпус 245 – приготовление известкового молока для нейтрализации концентрированных отходов производственных сточных вод.
В 1985 году введен в эксплуатацию узел подготовки химстоков в составе насосной (корпус 245) и усреднителя (сооруж.242).
В 1996 году введены в эксплуатацию первичные отстойники (соор.239(1-2)), аэротены (соор.240), вторичные отстойники (соор.241), насосная (корп.263).
В 2000 году проведены капитальный ремонт и реконструкция БОС-1 с целью восстановления железобетонных конструкций оборудования и модернизации оборудования.
3.2 Характеристика производимой продукции
Очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды после БОС-1 должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице № 1
Таблица №1
№
Показатели, обязательные для проверки
Допустимая концентрация
1
Запах
отсутствие
2
Окраска
отсутствие
3
Прозрачность
не менее 10см
4
рН среды
6,5-8,5
5
Температура
6-30°С
6
Взвешенные вещества
-сухие
20
-прокаленые
30% от сухих
7
Минеральный состав
-сухой остаток
1000
-прокаленный
для контроля
8
Химическое потребление кислорода — ХПК
300
9
Биологическое потребление кислорода — БПК
15
10
Кислород растворённый
не менее 2
11
Азот аммонийный
25
12
Азот нитратный
22
13
Азот нитритный
3,0
14
Фосфаты
7,5
15
Хлориды
200
16
СПАВ
0,5
17
Нефтепродукты
0,3
18
медь
0,5
Отчёт по контролю качества сточных вод ОАО «Алтайхимпром» за ΙΙΙ-ΙV 2008 года отображён в приложении А.
3.3 Описание технологического процесса и схемы
3.3.1 Сущность процесса очистки хозяйственно-бытовых сточных вод
1) Механическая очистка сточных вод заключается в извлечении крупных примесей на решетках с прозорами Ø60мм, улавливании песка в песколовках поз. Е9-10*, Е120-121 и осаждений взвешенных органических загрязнений в первичных отстойниках поз. Е12-15, Е120-121.
Улавливание песка осуществляется в круговом лотке песколовок поз. Е9-10, Е120-121 при горизонтальном движении воды. Находясь во взвешенном состоянии песок и другие минеральные частицы, опускаются под действием сил тяжести в нижнюю коническую часть кругового лотка и через щель шириной 50мм попадают в бункер песколовки поз. Е9-10, Е120-121.
Осаждение органических загрязнений осуществляется в первичных отстойниках поз. Е12-15, Е122-125.В этом случае также используются гравитационные силы. Вода по рабочему сечению отстойника поднимается вверх, а осадок, имеющий большую гидравлическую крупность, опускается вниз, в иловую часть отстойника объемом двухсуточного запаса.
Время отстоя воды в первичном отстойнике 1,5 часа.
Влажность осадка 95%.
Осадок из иловой части отстойника сбрасывается на иловые площадки поз. Е39-42, Е134-12.Осветвленная вода отводится по сливному лотку (желобу), расположенному по периметру отстойника в аэротенк поз. Е18, Е130.
2) Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности. Основным сооружением биологической очистки является аэротенк.
Суммарную реакцию биологического окисления можно представить в виде следующих схем:
(1)
(2)
(3)
(4)
*Значения всех позиций смотреть в спецификации приложения В.
где обозначает органические вещества сточных вод.
— среднестатистическое соотношение основных элементов продуцируемого клеточного вещества.
Реакции (1,2) символизируют биологический процесс очистки от исходных загрязнений состава . Реакция (1) – окисление вещества на энергетические потребности клетки. Реакция (2) на синтез биомассы состава. Затраты кислородной реакции (1,2) соответствует БНК сточной воды.
Если окисление проводится достаточно долго, то после использования исходного органического вещества начинается процесс окисления клеточного вещества бактерий (реакция 3).
По реакции (4) производится биологическое окисление аммонийного азота сначала до нитритного, а затем до нитратного.
Для эффективного процесса очистки воды в среде должна быть достаточная концентрация всех основных элементов питания — органического углерода (БПК), азота, фосфора.
Кроме основных элементов состава клетки (С,N,O,H) ей необходимы и другие элементы (калий, кальций, магний, сера, железо, марганец и другие.) в незначительных количествах. Достаточность элементов питания определяется соотношением БНК:N:P=100:5:1.
Органические загрязнения находятся в сточных водах в растворённом, коллоидном и нерастворенном состоянии. Ряд микроорганизмов, в частности бактерии, вирусы, использовать питательные вещества лишь в виде относительно небольших молекул в водном растворе. Крупные частицы загрязнений перерабатываются бактериями первоначально вне клетки. Бактерии выделяют во внешнюю среду в значительных количествах в пищеварительные ферменты, где они контактируют с крупными частицами веществ и осуществляют гидролитический распад сложных органических веществ до более простых, небольших по размеру молекул, которые затем проходят через оболочку клетки и поступают в протопласт.
Практически все химические преобразования от начала процесса усваивания в живом веществе осуществляется с помощью ферментов, каталическая функция которых лежит в основе жизнедеятельности любого организма.
Метаболизм в аэробных условиях заключается в создании в резервуаре со сточной водой взвешенного слоя активного ила, через который протекает сточная вода.
Бионаселение активного ила весьма разнообразно. Оно включает бактерии, которым в процессе очистки отводится главенствующая роль: простейшие, грибы, некоторые высшие организмы (типа коловраток, червей, клещей), водоросли, вирусы (см. рис.5).
Рисунок 5 — Одноклеточные
В активном иле всегда присутствует зоочлейные скопления, состоящие из развитых форм разнообразных видов бактерий, число которых колеблется от 10 до 10 на 1мг сухого вещества.
По внешнему виду ил представляет собой мелкие хлопья светло-коричневого цвета, которые состоят из большого числа многослойно расположенных микроорганизмов. Химический состав и качество ила зависят от состава сточных вод, гидродинамических условий перемешивания, соотношения поданных загрязнений и жизнедеятельности ила.
Показателями ухудшения качества ила является наличие нитчатых бактерий и вспухание.
Процесс изъятия и потребления загрязнений микроорганизмами состоит в основном из трех стадий:
-массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки;
-диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки;
-метаболизм (биологическое превращение вещества внутри клетки), сопровождающийся приростом биомассы, выделением энергии, СО и т.д.
На процесс очистки влияют ряд факторов. К ним относятся:
— проницаемость — возможность использования микроорганизмами различных соединений определяется способностью вещества проникать в микробную клетку. Проницаемость зависит от величины и строения молекул загрязнений, степени диссоциации их на ионы, способности адсорбироваться на поверхности клетки и растворяться в составляющих ее компонентах и т.д.;
— токсичность загрязнений. Обычно ядовитое действие проявляется лишь при высоких концентрациях токсического вещества. При разбавлении токсические вещества либо не препятствуют использованию микроорганизмами соединений, либо сами поглощаются бактериями. Активный ил можно адаптировать (приспособить) к поглощению различных загрязнений, если концентрацию этих загрязнений увеличить постепенно, доводя до определенного предела, который может быть выше первоначально гибельной концентрации. Особенно токсичны соли тяжелых металлов: повышенная концентрация неорганических солей или резкие колебания их концентраций;
- достаточность кислорода. При недостатке кислорода развиваются другие формы бактерий – анаэробные (живущие без доступа кислорода), которые вытесняют аэробные и ухудшают качество очистки стоков. Потребность сооружений в кислороде зависит от количества и состава микроорганизмов (т.е. дозы ила в аэротенке) состава очищаемой жидкости и ее температуры;
- активная реакция среды (рН). Жизнедеятельность большинства микроорганизмов протекает при рН4-9,5, при рН9,5 их жизнедеятельность прекращается. Оптимальная величина рН лежит в пределах 6,5 — 8,2. При рН
— температура. Жизнедеятельность большинства микроорганизмов, при помощи которых ведется очистка стоков, протекает при температуре в пределах от 3° до 40°С. Высокая температура убивает микроорганизмы, а низкая вызывает их временное оцепенение. Оптимальной является температура 10 — 15°С. Изменение температуры воды вызывает изменение растворимости кислорода в воде;
— перемешивание. Перемешивание сточной воды и активного ила в аэротенках происходит подаваемым воздухом и обеспечивает поддержание активного ила во взвешенном состоянии, создает более благоприятные условия массопередачи питательных веществ и кислорода к поверхности микробных клеток; при этом ускоряется процесс очистки;
— биогенные элементы. Азот и фосфор являются необходимыми компонентами клеточного материала для всех организмов. Недостаток их приводит к резкому нарушению процесса биологической очистки сточных вод, снижению физиологической активности микроорганизмов и интенсивности окисления стоков. Другие микроэлементы обычно в достаточном количестве присутствуют в сточных водах;
- доза активного ила. Интенсивность и эффективность очистки сточных вод зависит от дозы ила. Доза ила поддерживается в аэротенке до 1 г/л;
- покзателем качества активного ила является способность его к осаждению. Эта способность оценивается значением илового индекса, представляющего собой объём активного ила после 30 минутного отстаивания, который относят к 1г сухого вещества ила. Хорошо оседающим считается ил с индексом 100-120. Ил глубоко-минерализованный может иметь индекс 60-90.
В неблагоприятных условиях, при резкой перегрузке или недогрузке ила, резком изменении температуры, состава стоков и т.п. ил может вспухать (см. рис.6).
Рисунок 6 – «Вспухший» ил
«Вспухший» активный ил имеет индекс более 150.
Такой ил плохо оседает и отделяется от воды во вторичных отстойниках.
3) Для выделения активного ила на очищенных сточных вод после аэротенка устанавливаются вторичные отстойники. До 50% активного ила, остающегося во вторичном отстойнике перекачивается снова в аэротенк для поддержания необходимой концентрации ила в аэротенке, т.к. естественный прирост нужную концентрацию ила не обеспечивает. Избыточное его количество отправляется на иловые площадки.
4) Избыточный активный ил (прирост) и сырой осадок на первичных отстойниках, составляющие около 1% объёма сточных вод обезвоживаются и подсушиваются на иловых площадках. Подача их на площадки производится слоем 5-10см.
Влага частично просачивается в дренажный трубопровод, часть её удаляется испарением. В летнее время на иловых площадках развивается процесс сбраживания. В зимнее время осадок на иловых площадках намораживается. Подсушенный осадок имеет структуру влажной земли.
3.3.2 Описание технологической схемы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод (БОС-1)
Технологическая схема очистки хозяйственно-бытовых сточных вод (БОС-1) изображена в приложении Б.
1) Стадии механической очистки хозбытовых сточных вод.
Хозбытовые сточные воды г. Яровое, предприятий восточной промзоны и ОАО «Алтайхимпром» по самотечному коллектору Ø350 и Ø400мм поступают через решётку поз. Х2 в приёмный резервуар поз. Е3 насосной станции корпуса 96. В решётки поз. Х2 имеются прозоры Ø60мм, где из сточных вод извлекаются отбросы, тряпки, бумага, остатки фруктов и овощей и различные производственные отходы.
Из приемного резервуара поз. Е3 сточные воды забираются одним из трех насосов поз. Н4-6. Насос включается и выключается автоматически, в зависимости от уровня жидкости в приемном резервуаре поз.Е3. Расход сточной воды контролируется по расходомеру, установленному в корпусе 96.
Сточные воды по напорному трубопроводу Ø420 и Ø470мм подаются в распределительную камеру поз. Е119, где сточные воды делятся на два потока (БОС-1 и БОС-2) при помощи шиберов и :
-один поток идет в колодец-напорогаситель поз. Е7, из которого по лоткам поступает в песколовки поз. Е9, Е10(БОС-1),
-второй поток поступает по трубопроводу в песколовки поз. Е120.
На трубопроводах подачи сточных вод перед песколовками поз. Е9-10, Е120-121 установлены решетки поз. Х3, Х117 с прозорами 16мм, задерживающие более мелкие предметы, предотвращая засорение гидроэлеваторов песколовок поз. Е9-10, Е120-121. Мусор с решеток X2, X3, X117 убирается вручную. Граблями складывается на носилки, затем его переносят на тракторную тележку с последующим вывозом цеховым автотранспортом на городскую свалку ТБО г. Яровое.
В песколовках поз. Е9-Е10, Е120-Е121 происходит выделение минеральных частиц (песка) из сточных вод. Улавливание песка осуществляется в круговом лотке песколовки при горизонтальном движении воды. Находясь во взвешенном состоянии песок и другие минеральные частицы, опускаются под воздействием силы тяжести в нижнюю коническую часть кругового лотка и через щель (5см) попадают в бункер песколовки. Песколовки горизонтальные с круговым движением воды представляют собой железобетонные резервуары переменного сечения диаметром 0,5-4м и общей высотой 3,5м.
В верхней части песколовки по кругу выполнен железобетонный лоток конической формы. Ширина осадочной части 0,05-0,9м.
В днище кругового лотка, вместо его сопряжения с наружной стенкой имеются щели шириной 5см, через которые песок оседает в бункер. Пропускная способность одной песколовки 25-200 л/сек.
Песок из бункера удаляется гидроэлеватором поз. Н9(а)-10(а), Н120(а)-121(а).
Для питания гидроэлеватора используется очищенная сточная вода, которая подается по самотечному трубопроводу из вторичных отстойников поз. Е19-24 и поз. Е131-133 насосом поз. Н136 под напором в сопло гидроэлеваторов. Выходя из сопла гидроэлеватора со значительной скоростью, сточная вода образует в бункере песколовки зону разрежения. Смесь сточной воды с песком засасывается гидроэлеватором поз. Н9(а)-10(а), Н120(а)-121(а) из бункера песколовок и по шламопроводу направляется на карты гидрозолоудаления (ГЗУ), где происходит осаждение песка.
После песколовок сточная вода самотеком поступает в распределительные чаши поз. Е11 и Е118, которые служат для равномерного распределения жидкости по первичным отстойникам. При аварийных работах сточные воды после песколовок при помощи шиберов поз. Ш направляются на БОС-1. Распределительная чаша поз. Е11, Е118 – металлический колодец, разделенный на четыре отсека.
Из распределительных чаш поз. Е11 и Е118 сточная вода поступает в первичные отстойники поз. Е12-15 и поз. Е122-125, которые предназначены для выделения из сточной воды оседающих частиц в основном органического характера. В этом случае также используется гравитационная сила. Вода по рабочему сечению первичного отстойника поднимается вверх, а осадок опускается вниз в иловую часть отстойника. Время отстоя в отстойнике 1,5 часа, влажность осадка 95%.
Отстойник представляет собой железобетонный резервуар цилиндрической формы с коническим основанием, диаметром 9м, высотой 8м.
Сточные воды в отстойник поступают по трубопроводу к центральной трубе, оканчивающейся раструбом и отражательным щитом. По центральной трубе сточная вода опускается вниз к отражательному щиту, поворачивает в радиальном направлении и поднимается вверх, а взвеси осаждаются в конической части отстойника.
В отстойнике снизу вверх проложена иловая труба, имеющая на глубине 1,8м выход, перекрытый задвижкой в колодцах поз. К12-15, К122-125. По иловой трубе под действием гидростатического давления удаляют сырой осадок, который затем по стальным и асбоцементным трубопроводам Ø200 и Ø250мм самотеком поступает в приемный колодец поз. Е31(1-2) и Е149(1-2). Из колодцев насосами поз. Н32, Н33, Н149 сырой осадок перекачивают на иловые площадки поз. Е39-42 и Е134
В зимнее время года после отключения насосов поз. Н32, Н33, Н149 (1-2) трубопроводы сырого осадка в течение 45-60 мин. продуть воздухом, подведённым в корпус 263 от воздуходувок, находящихся в корпусе 121.
Работа насосов контролируется по амперметрам, установленных на насосах поз. Н32, Н33, Н149 (1-2). Иловые площадки поз. Е39-42 выполнены на искусственном основании. Размеры карт по днищу 4221м. Высота бортов 1,2м, уклон бортов 1:1,5.
В местах расположения дренажных воронок установлены металлические решетки размером 22м и диаметром 20мм, с шагом 40мм (по четыре решётки на каждой карте).
Дренажные воды с иловых площадок поз. Е39-40 по самотечному трубопроводу Ø147 и Ø189мм поступают в колодцы поз. К47, и далее в приёмный колодец поз. Е48 насосной станции корпуса 133.
Из колодца поз. Е48 погруженным насосом поз. Н49 дренажные воды перекачиваются в колодец поз. К19-24, откуда самотёком поступают в колодец поз. Е36 (1-2).
Иловые площадки поз. Е134 (1-2) выполнены на искусственном основании. Размеры карт 3090м, высота бортов 1,2м. Под днищем проложены 2 коллектора 200мм, отводящие дренажные воды через колодцы поз. К146 (1-2) в приемный колодец поз. Е147 (1-2), откуда насосом поз. Н148 (1-2) дренажные воды подают в первичные отстойники поз. Е122-125 или аэротенк поз. Е130 через колодец поз. К146 и приёмный колодец поз. Е144.
Осветлённая сточная вода из отстойников поз. Е12-15 сливается в периферийный сборный лоток, откуда по отводящим трубопроводам через ершовый смеситель поз. Е17 направляется на биологическую очистку в аэротенк поз.18 (БОС-1). А из отстойников поз. Е122-125 осветлённая вода самотёком поступает в аэротенк поз. Е130 (БОС-2).
В первичные отстойники поз. Е12-15, Е122-125 поступает также избыточный активный ил из колодца-напорогасителя поз. Е36 (1-2), Е145, который вместе с сырым осадком скачивают на иловые площадки поз. Е39-42, Е134 (1-2) насосами поз. Н32, Н33 и Н149 (1-2).
2) Стадии биологической очистки (БОС-1).
Сточные воды из ершового смесителя поз. Е17 самотёком по трубопроводу поступает в нижний канал аэротенка поз. Е18.
Аэротенк представляет собой железобетонный резервуар, размером в плане 5040м глубиной 4м, разделенный на самостоятельные секции. Каждая секция состоит из двух последовательных коридоров, имеющих окна, перекрытые шитовыми затворами, для подачи сточной воды в секции из нижнего и верхнего канала (см. рис.7).
Рисунок 7 — Аэротенк
Верхний и нижний канал связаны между собой соединительным каналом. Для подачи в секции возвратного активного ила выполнен специальный канал активного ила, а для вывода очищенной сточной воды (иловой смеси) сборный канал.
По дну всех каналов и коридоров установлены аэраторы поз. Е18А-Г, через которые подаётся воздух под давлением 0,6ати от воздуходувок поз. Н53-57, установленных в корп. 121.
Воздух на аэрацию подаётся по магистральному воздуховоду 600мм и распределенной сети аэротенка Ø от 300 до 200мм. Воздух засасывается через заборную шахту, перекрытую решётками. Из заборной шахты через металлические фильтры поз. Ф52, задерживающие пыль, поступает в распределительный канал. В этот же канал опущены всасывающие патрубки воздуходувок поз. Е43-57. Воздуходувка марки ТВ-80-1, 6М – это центральная турбина с пятью последовательно расположенными рабочими колёсами. При 2950об/мин производительность составляет 5000м³/час при избыточном давлении 0,6ати.
Мощность двигателя 160кВт.
Рабочая сила тока 214А.
Воздух из всасывающего патрубка поступает на первое рабочее колесо, которое перекачивает его в камеру второго рабочего колеса.
Так, постепенно повышая давление на каждой ступени, турбина подаёт сжатый воздух в магистральный трубопровод. Нагрузка регулируется задвижками по показаниям амперметра. Температура подшипников контролируется по показаниям термометра.
Схема аэротенка предусматривает два режима работы: с регенерацией и одноступенчатой (без регенерации).
При работе с регенерацией активный ил подаётся в начало первого коридора секции (регенератор), а сточная вода – в начало второго коридора (окислитель).
При одноступенчатой очистке активный ил и сточная вода подаются в начало первого коридора.
Сточные воды, прошедшие биологическую очистку в секциях аэротенка через водослив поступают в сборный канал и далее по лоткам направляется во вторичные отстойники поз. Е19-24, где происходит его отстаивание в течение 1,5 часа.
Вторичные отстойники поз. Е19-24 представляют собой вертикальный железобетонный цилиндрический резервуар с коническим днищем диаметром 9м и глубиной 6,6м.
Для подачи сточной воды отстойник оборудован центральной трубой с раструбом и отражательным шитом. Просвет между раструбом и шитом регулируется в приделах 0,2-0,4м для поддержания оптимальной скорости движения поступающей иловой смеси на входе в отстойную зону. Для удаления активного ила, осевшего в нижней конической части отстойника, по стенки отстойника проложена иловая труба Ø200мм со сбросом на глубине 1,6м, заканчивающимся в колодце задвижкой поз. К19-24.
Осветлённая сточная вода из вторичных отстойниках поз. Е19-24 собирается в периферийные сборные лотки и сбрасывается в колодец поз. Е25, из которого в зависимости от технических нужд:
— или направляется на пруд-накопитель №1;
— или направляется в колодец поз. К137(1), из которого направляется в пруд-накопитель№1 или на технологические нужды цеха самотёком через колодцы поз. К63 и К137(2) сливается в сборник поз. 136(а), откуда насосом поз. Н136(1-2) подаётся на промывку песколовок поз. Е12-15, Е122-125, Е126-129.
Активный ил из отстойной зоны вторичных отстойников поз.Е19-24 по иловой трубе сбрасывается в колодцы активного ила поз. К19-24, из которых самотёком сливается в приёмный колодец поз. Е36(1-2), откуда ил забирается насосами поз. Н37(1-2). Управление насосами поз. Н37(1-2) автоматическое по приборам LAS-301, 303 и LAS-302,304. Для предотвращения переполнения колодцев поз. Е369(1-2) при достижении максимального уровня включаются насосы поз. Н37(1-2), а при понижении уровня до минимального – насосы выключаются. Этими насосами активный ил частично возвращается в аэротенк (циркулирующий активный ил), а частично (избыточный активный ил) вместе с сырым осадком из первичных отстойников поз. Е12-15 сбрасывается на иловые площадки поз. Е39-42.
Циркулирующий активный ил насосами поз. Н37(1-2) по стальному трубопроводу Ø300мм перекачивается в канал активного ила аэротенка и далее на начало первых коридоров секций.
При ремонте канала активного ила аэротенка подачи ила от насосов поз. Н37(1-2) может осуществляться и в колодец-напорогасителя поз. Е35, из которого направляется по трубопроводу, минуя первичные отстойники поз. Е12-Е15 (используя шибера ) и смешивается со сточными водами до поступления в аэротенк.
При ремонте аэротенка предусмотрена система освобождения каждой секции для чего в колодцах поз. К27-30 открывается задвижка и иловая смесь поступает самотёком в приёмный колодец поз. Е36(1-2) и далее на насос поз. Н37(1-2).
Прирост или избыточный активный ил из колодца-напорогасителя поз. Е35 поступает со сточной водой в первичные отстойники поз. Е12-15 для чего открыть шибер для улучшения условий осаждения сырого осадка и вместе с ним обезвоживается и подсушивается на иловых площадках поз. Е39-40.
7> продолжение
--PAGE_BREAK--
4
Пути реконструкции биологических очистных сооружений
на предприятии ОАО «Алтайхимпром»
Повышение эффективности биологической активности на предприятии «Алтайхимпром» может быть обеспечено благодаря:
созданию специфических микробных ценозов (активного ила и биоплёнок) путём соответствующего размещения плоскостной загрузки и изменения гидродинамического режима в аэротенке; повышению кислородной производительности (окислительной мощности аэротенка); создание режима работы двухступенчатого аэротенка за счёт регулирования подачи воздуха в аэротенк и создание в нём анаэробных и аэробных зон. В результате анаэробной очистки от 80 до 90% органических соединений, присутствующих в сточной воде разлагаются до метана и углекислого газа. Аэробная доочистка сточной воды реализуется по классической схеме «аэротенк-осветлитель» (см. рис.8).
Рисунок 8 — Отстойник-фильтр
Эффективное сокращение количества трудноокисляемых органических веществ, таких как нефтепродукты, фенолы, СПАВ и др., достигается за счёт применения плоскостной загрузки в сооружениях биологической очистки, что позволяет сформировать на ней специфический микробный ценоз, способный повысить глубину очистки подобно двухступенчатым аэротенкам.
4.1 Аэрационная система «КРЕАЛ»
Для биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от азота и фосфора создана новая технология с использованием аэрационной системы «КРЕАЛ» и схем нитриденитрификации и биологической дефосфотизации.
По сравнению с традиционной технологией система «КРЕАЛ» имеет ряд особенностей:
вместо механического перемешивания устройств и циркуляционных насов используется перфорированные аэраторы «КРЕАЛ» и высокопроизводительные эрлифты; для аэрации в аэробных зонах аэротенка применяются высокоэффективные пористые аэраторы «КРЕАЛ» с созданием широкой аэрируемой полосы для максимальной интенсификации аэробных процессов, включая нитрификацию; в аэротенк вводится плоскостная загрузка и интенсифицируется процесс сбраживания; подача сточной воды в нескольких точках по длине аэротенка и только (или преимущественно) в бескислородные зоны; невысокий коэффициент рекультивации активного ила – 0,3-0,5; стоимость реконструкции аэротенка снижена более чем в 2 раза.
Модернизация аэротенков производится одновременно с заменой системы аэрации и включает выделение анаэробных, аноксидных и аэробных зон с помощью двух типов аэраторов «КРЕАЛ» (пористых и перфорированных) и различной интенсивности аэрации.
В выделенных анаэробных зонах размещаются блоки плоскостной загрузки, что позволяет интенсифицировать в этих зонах процесс кислотного сбраживания благодаря развитию в биоплёнке специфического микробного ценоза.
Технология с использованием системы «КРЕАЛ» способствует уменьшения количества избыточного ила и улучшает его способность к обезвоживанию.
4.2. Обезвоживание активного ила
Для обезвоживания иловой суспензии на предприятии ОАО «Алтайхимпром» предлагается шнековый обезвоживатель, ленточный фильтр-пресс (см. рис.9).
4.2.1 Ленточный фильтр-пресс
Рисунок 9 – Ленточный фильтр-пресс
Ленточный фильтр-пресс (ФПЛ) — предназначен для обезвоживания осадка, образующегося на очистных сооружениях хозяйственно-бытовых и промышленных стоков.
В состав оборудования входят два основных элемента — сгуститель и непосредственно фильтр-пресс, которые представляют собой единую общую конструкцию, обеспечивающую предварительное сгущение и дальнейшее обезвоживание осадка.
Влажность обработанного осадка составляет 80 — 85 % (влажность сырой земли).
Обезвоженный осадок используется в качестве высокоэффективного органического удобрения.
Данная технология безопасна в экологическом и санитарном отношении.
Отличительной особенностью фильтр-пресса ООО «ИНЕКС» является наличие встроенного предварительного сгустителя. Сгуститель позволяет подавать на обезвоживание неуплотненный активный ил, благодаря чему на очистных сооружениях не требуется наличие громоздких и неэффективных илоуплотнителей.
Одной из конструктивных особенностей фильтр-пресса можно назвать «бесконечное» термофиксированное полотно отжимающей ленты. Лента выполнена сплошным плетением без металического замка, что гарантирует надежную эксплуатацию фильтр-пресса в течении 3-5 лет без замены ленты.
4.2.2 Шнековый обезвоживатель
Обезвоживатели активного ила (см. рис.10) предназначены для обезвоживания любых видов осадка образовавшихся в процессе очистки сточных вод — хозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и др.
Рисунок 10 — Шнековый обезвоживатель
Шнековый обезвоживатель осадка VOLUTE предназначен для обезвоживания осадков с концентрацией взвешенных частиц от 2000мг/л до 35000мг/л. Обезвоженный осадок имеет влажность 81% и меньше, в зависимости от состава сточных вод.
Установка имеет встроенную зону сгущения, что предотвращает необходимость дополнительного оборудования для сгущения осадка (илоуплотнитель) и позволяет обезвоживать осадок с низкой концентрацией взвешенных веществ (от 2000мг/л).
Дегидратор имеет конструкцию, которая предотвращает засорение барабана, таким образом, отпадает потребность в больших объемах промывной воды.
Установка не имеет высоконагружаемых и высокооборотных узлов, что свидетельствует о надежности конструкции. Дегидратор отличается низким уровнем шума и вибрации.
Установка потребляет на порядок меньше электроэнергии и воды, чем какие либо другие системы обезвоживания.
Незначительные габариты и вес шнекового дегидратора позволяют компактно разместить установку на очистных сооружениях.
Установка работает в автоматическом режиме и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.
4.3 Использование высушенного осадка
Обезвоженный осадок сточных вод представляет собой ценный продукт для сельского хозяйства, потому что активный ил содержит большое количество азота и фосфорного ангидрида, меди, молибдена, цинка.
В качестве удобрения можно использовать те осадки избыточного активного ила, которые предварительно были подвергнуты обработке, гарантирующей последующую их незагниваемость, а также гибель патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов (см. рис.11)
Рисунок 11 – Отношение объёмов обезвоженного и высушенного осадка
Высушенный осадок используют в качестве вспомогательного материала:
для засыпки мест выработки в горнодобывающей промышленности, для сооружения полигонов хранения отходов, в дорожном строительстве, для рекультивации почвы, для озеленения магистралей; в производстве цемента, асфальта, керамики – как улучшающей строительные качества сырьевой компонент и как горючей материал для технологических процессов.
При сушке осадка сточных вод образуется горючей материал, который в зависимости от вида и состава осадка имеет теплоту сгорания от 9 до 13 МДж/кг, что соответствует 30-50% от этого показателя каменного угля и чуть ниже – древесины (см. таблицу №2).
Таблица №2 — Теплота сгорания различных материалов и выброс при этом
Вид топлива
Теплота сгорания, МДж/кг
Выброс, т/т SKE*
Каменный уголь
24-30
2,7
Бурый уголь
7,5-15
3,3
Мазут
42,7
2,3
Природный газ
32-37
1,5
Древесина
14-16
-
Осадок(избыточный активный ил)
11-13
-
*SKE – энергетический эквивалент 1т каменного угля
Возможности термической переработки (сжигания) осадка:
моносжигание в специальных установках для термической утилизации осадка; сжигание в качестве добавочного топлива на электростанциях или мусоросжигающих заводах; пиролиз (газификация) для получения горючего газа; использование в качестве топлива-заменителя.
В отличие от угля, нефти и других ископаемых энергии, при сжигании которых выделяется избыточное количество , при сжигании биомасс, к которым также относится осадок, баланс не нарушается. Таким образом, для цементных производств и электростанций сжигание высушенного осадка сточных вод выгодно, так как кроме экономии на угле, газе и нефтепродуктах это даёт снижение выбросов .
Современные технологии обработки осадков сточных вод предусматривают не только их механическое обезвоживание, но и доработку осадков в органические удобрения.
В отечественной и мировой практике существуют различные технологические схемы обработки осадков, обеспечивающие стабилизацию, обеззараживание, снижение запаха и подготовку к дальнейшему использованию. Одной из таких схем является обезвоживание осадков с последующим компостированием с органосодержащими наполнителями в целях получения органического удобрения. Данный метод широко используется в европейских странах: в Финляндии компостируется до 80% осадка, в Чехии и Швеции – до 50%.
Указанный метод применяется и на очистных сооружениях г.Дубны производительностью около 30тыс.м3/сут.
Технологический процесс получения компоста включает следующие стадии:
· Обезвоживание смеси сырого осадка и избыточного активного ила на ленточных фильтр-прессах типа ЛФ-1500 П, установленных в комплекте со сгустителями (производительность оборудования – 20-25 м3/ч;
· Транспортирование обезвоженного осадка ленточным транспортёром к двухвалковому шнековому смесителю, установленному в цехе приготовления компостной массы;
· Завоз, хранение, классификацию, дозированную подачу опилок к смесителю;
· Смешивание осадка и опилок;
· Подачу компостной смеси в бункер и погрузку в самосвал;
· Вывоз компостной смеси на площадки компостирования, формирования буртов;
· Выдержку в буртах с периодическим перемешиванием до полного созревания компоста;
· Отгрузка потребителю.
В целях интенсификации процесса компостирования была предложена обработка компостной массы биопрепаратом BioforceCompost.
Сертификационные и инспекционные испытания получаемого компоста в рамках «Системы обязательной сертификации по экологическим требованиям» показали, что по содержанию органических веществ и удобрительных макроэлементов он представляет собой высокоэффективное органическое удобрение (см. таблицу №3)
Таблица № 3 — Агрохимические показатели компоста
Массовая доля
%
влаги
50 – 70
органических веществ
50 – 70
общего азота (N)
1,5 – 2,5
общего фосфора (Р2О5)
2,5 – 3,5
общего калия (К2О)
0,2 – 0,9
В состав компоста входят микроэлементы, необходимые для растений ( марганец, цинк, медь, бор), содержание тяжёлых металлов – ниже допустимых требований
ГОСТ РФ 17.4.3.07-2001 и СанПиН 2.1.7.573-96. По санитарным показателям и в радиологическом отношении компост безопасен. Полученный компост привлекателен по внешнему виду, не напоминает исходный осадок после обезвоживания, используется для посадки газонов, клумб, деревьев, кустарников. Дозы внесения соответствуют дозам традиционных органических удобрений.
5 Использование сточных вод в оборотной системе водоснабжения
5.1 Анализ водно-химического баланса предприятия ОАО «Алтайхимпром»
Анализ водно-химического баланса предприятия ОАО «Алтайхимпром» (см. данные по качеству сточных вод – приложение А) показывает возможность использования сточных вод после биологической очистки. Повторное использование воды снижает затраты на водоснабжение. Наличие оборотной системы водного хозяйства на ОАО «Алтайхимпром» является одним из важнейших показателей технического уровня промышленного предприятия. Внедрение схемы повторного использования воды (в настоящее время, повторное использование воды реализовано только на операции промывки песколовок на БОС) позволяет резко снизить количество сбрасываемых сточных вод и уменьшить потребление артезианской воды на подпитку схемы оборотного водоснабжения. Это даёт большой экономический и экологический эффект. Однако для эффективного функционирования оборотных систем необходимо решить проблемы коррозии, отложения солей в трубопроводах, микробиологических и других загрязнений оборотной воды.
Водоподготовка для систем оборотного водоснабжения состоит из удаления загрязнений обычными физико-химическими методами, добавок в воду биоцидов, ингибиторов коррозии и накипеобразования, корректировки рН. В отсутствии ингибиторов предельное содержание солей в оборотной воде не рекомендуется допускать выше 2г/дм3. Для умягчения воды могут быть использованы натрий-катионовые фильтры. Остаточная жёсткость умягчённой воды при одноступенчатой схеме натрий-катионирования ожидается не выше 0,2 мг-экв/л. Применение подпиточной воды такой жёсткости обеспечит надёжную эксплуатацию оборотных циклов водоснабжения ОАО «Алтайхимпром». Однако, если для подпитки оборотного водоснабжения использовать только хозбытовые сточные воды после биологической очистки, то вопрос необходимости умягчения воды следует рассмотреть дополнительно, но в любом случае, для повторного использования вод в оборотной системе ОАО «Алтайхимпром» следует решить вопрос обезвреживания сточных вод от микробиологического загрязнения.
5.2 Обеззараживание сточных вод ультрафиолетовым облучением
Вода, которая прошла полную биологическую очистку, как правило, должна подвергаться ультрафиолетовому обеззараживанию.
Обеззараживание сточных вод ультрафиолетовым облучением получило широкое распространение в последние 15 лет на промышленных предприятиях и предприятиях коммунального хозяйства.
Механизм бактериального воздействия ультрафиолетового (УФ) облучения основан на повреждениях нуклеиновых кислот микроорганизмов – ДНК и РНК. Максимальная эффективность инактивации наблюдается в диапазоне волн 250-270 нм, на этот участок приходится длина волны, генерируемая УФ-лампами низкого давления, – 254 нм.
Метод ультрафиолетового обеззараживания имеет следующие преимущества по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование, озонирование):
УФ облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор и протозоа. Оно уничтожает возбудителей таких инфекционных болезней, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и др. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов; обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. В частности, на воздействие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы не влияют рН и температура воды; в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов; в отличие от окислительных технологий в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль за процессом обеззараживания и не проводить анализы на определение содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта; время обеззараживания при УФ облучении составляет 1-10 секунд в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей; достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности УФ комплексов. Современные УФ лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс; для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и, тем более, озонировании эксплуатационные расходы. Это связано со сравнительно небольшими затратами электроэнергии (в 3-5 раз меньшими, чем при озонировании); отсутствием потребности в дорогостоящих реагентах: жидком хлоре, гипохлорите натрия или кальция, а также отсутствием необходимости в реагентах для дехлорирования. отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом; ультрафиолетовое оборудование компактно, требует минимальных площадей, его внедрение возможно в действующие технологические процессы очистных сооружений без их остановки, с минимальными объемами строительно-монтажных работ.
В последнее время наблюдается устойчивая тенденция увеличения объёма обработки сточных вод УФ-облучением.
В России эксплуатируются одни из крупнейших УФ-станций в мире: в Тольятти – 290 000 м³/сут, Юго-западные очистные сооружения в г. Санкт-Петербурге — 330 000 м³/сут и станции на канале общего стока в г. Ангарске – 250 000 м³/сут.
Распространённость данного метода в мире весьма высока. На сегодняшний день среди крупных эксплуатируемых станций около 50% используют УФ-облучение.
Заключение
Загрязнение водоёмов является главным образом следствием спуска в них сточных вод промышленных предприятий и населённых мест. Неочищенные сточные воды, содержащие значительные количества органических веществ и микроорганизмов, попадая в водоём (реку, озеро), нарушают его естественный режим: поглощают растворённый в воде водоёма кислород, ухудшают качество воды, способствуют образованию отложений (осадка) на дне, водоёмы становятся непригодными для питьевого (а иногда и технического) водоснабжения, в них погибает рыба. Кроме того, при загрязнении водоёмов сточными водами ухудшается их эстетический вид и ограничивается возможность использования для купания, водного спорта, туризма и т.п.
В РФ необходимая степень очистки сточных вод и условия спуска сточных вод в водоёмы регламентированы «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Установлено 2 вида нормативов качества воды в водоёмах в зависимости от характера их использования: для водоёмов питьевого и культурно-бытового водопользования и для водоёмов, используемых в рыбохозяйственных целях. Установлены также предельно допустимые концентрации веществ в воде водоёмов. Они являются исходными при определении условий сброса сточных вод в водоёмы. Выпуск в водоёмы неочищенных сточных вод в РФ запрещен Законом об охране природы и водным законодательством. Надзор за спуском сточных вод и их очисткой или обезвреживанием осуществляется органами санитарно-эпидемиологической службы министерства здравоохранения РФ, а также Бассейновыми инспекциями министерства мелиорации и водного хозяйства РФ.
Очистка хозбытовых сточных вод производится, как правило, на очистных сооружениях, где удаляются, содержащиеся в сточных водах взвешенные вещества, коллоидные и растворённые вещества, осевший осадок первичных отстойников и избыточный активный ил, образующийся в процессе биологической очистки, обрабатываются и обезвреживаются для последующей утилизации. В современной практике наиболее полное удаление загрязняющих веществ достигается биологической очисткой сточных вод.
Производственные сточные воды после соответствующей очистки могут быть повторно использованы в технологическом процессе, для чего на многих промышленных предприятиях создаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системы водоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод в водоёмы. Большое народно-хозяйственное значение имеет внедрение технологии комплексной безотходной переработки сырья (особенно на предприятиях химической, целлюлозно-бумажной и горно-обогатительной промышленности). Перспективны методы физико-химической очистки (регенерационные, деструктивные) в качестве самостоятельных способов очистки или в сочетании с биологической очисткой, а также методы дополнительной обработки (биосорбционный метод, биохимическая очистка, электросорбционная очистка, удаление азотистых веществ и фосфатов и др.), обеспечивающей весьма высокую степень очистки сточных вод перед спуском их в водоёмы или при использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Эффективны методы ультрафиолетового обезвреживания и переработки высоко концентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков в глубокие, надёжно изолированные подземные горизонты.
Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов — это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.
продолжение
--PAGE_BREAK--
Список использованных источников
1. Гофман Дж. Радиация: дозы, эффекты, риск — М., «Мысль», 1999г., С.376.
2. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод — М.: «Стройиздат», 1989г., С.34.
3. Захаров И.А. Экологическая генетика и проблемы биосферы — Л.: «Знание», 1984г., С.67.
4. Кузнецова В.Н. Экология России: Хрестоматия — М.: «АОМДС», 1995г., С.543.
5. Ласкорин Б.Н., Громов Б.В, Цыганков А.П, Сенин В.Н. Проблемы развития безотходных производств — М.: «Стройиздат», 1985г., С.77.
6. Лукиных Н.А., Липман Б.Л., Криштул В.П. Методы доочистки сточных вод — М.:
«Строииздат», 1978г., С.27.
7. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2т.\Пер. с англ. — М.:
«Мир», 1993г., С.231.
8. Нечаев А.П., Славинский А.С. и др. Интенсификация доочистки биологически
очищенных сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника – М.: «Наука», 1991г., С.56.
9. Одум Ю. Основы экологии — М.: «Мир», 1975г., С.740.
10. Орлов Д.С. Малинина Г.В., Мотузова М.С. и др. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь — справочник — М.: «Агропромиздат», 1991г., С.457.
11. Охрана окружающей среды под ред. С. А. Брылова — М., «Просвещение», 1986г., С.308.
12. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России — М., «Мысль», 1999г., С.256.
13. Реввель П., Реввель Ч. Среда нашего обитания — М., «Просвещение», 1996г., С.150.
14. Реймес Н.Ф. Экология — М.: «Наука», 1994г., С.144.
15. Сытник К.М. Брайон А.В., Городецкий А.В. Биосфера. Экология. Охрана природы: Справочное пособие – Киев: «Просвещение»,1987г., С.524.
16. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод — М.: «Стройиздат», 1984г., С.45.
17. Экологический вестник России №7. Информационно-справочный бюллетень — М., 1998г., С.67.
18. Юрьев Б.Т. Очистка сточных вод малых объектов – Рига: «Авотс», 1983г., С.256.
19. Яблочков А.В., Остроумов С.А. Охрана живой природы: проблемы и перспективы — М.: «Лесная промышленность», 1983г., С.269.
20. Яблочков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы — М.:«Наука», 1985г., С.175.
Приложение А
Отчёт вод ОАО «Алтайхимпром» за ΙΙΙ-ΙV2008 года
Март
Наименование
компонентов
— сточные воды после БОС-1
ПДС,
мг/дм³
Кол-во
анализаторов
Кол-во
анализаторов
выше ПДС
Максим.
содержан.,
мг/дм³
Минималь.
содержан.,
мг/дм³
Среднее
содержан., мг/дм³
рН
6,5-8,5
372
нет
7,4
7,4
7,4
ХПК
300
4
нет
85
65,6
72,7
БПК
15
5
нет
9,7
4,32
6,8
Нефтепродукты
0,3
1
нет
н/о*
н/о
н/о
Взвешенные
вещества
20
4
нет
20
18
19,5
Аммоний-ион
32,1
4
нет
13,5
10
11,4
Нитрат-анион
97,3
4
нет
17,3
4,4
11,9
Нитрит-анион
10
4
нет
1,87
1,0
1,3
Фосфаты (РО)
7,5
4
нет
6,7
5,0
6,0
СПАВ
0,5
4
нет
н/о
н/о
н/о
Хлорид-анион
200
4
нет
95,8
69,0
75,7
*н/о – не обнаружено
Апрель
Наименование
компонентов
— сточные воды после БОС-1
ПДС,
мг/дм³
Кол-во
анализаторов
Кол-во
анализаторов
выше ПДС
Максим.
содержан.,
мг/дм³
Минималь.
содержан.,
мг/дм³
Среднее
содержан., мг/дм³
рН
6,5-8,5
360
нет
7,4
7,4
7,4
ХПК
300
4
нет
100
48
79
БПК
15
5
нет
9,1
5,5
7,2
Нефтепродукты
0,3
1
нет
0,00016
0,00016
0,00016
Взвешенные
вещества
20
4
нет
20
19
19,7
Аммоний-ион
32,1
4
нет
10,0
5,01
6,81
Нитрат-анион
97,3
4
нет
10,34
1,68
5,7
Нитрит-анион
10
4
нет
2,57
1,90
2,17
Фосфаты (РО)
7,5
4
нет
7,5
5,3
6,79
СПАВ
0,5
4
нет
н/о
н/о
н/о
Хлорид-анион
200
4
нет
79,8
48
63,9
продолжение
--PAGE_BREAK--