Проект утилизации сточных вод техногенного комплекса

Флотация обеспечивает снижение концентраций загрязняющих веществ по взвешенным веществам, БПК, ХПК и ионам железа, аммонийному азоту. Глубина и степень очистки сточных вод на данной ступени обработки приведены в таблице 10.

Следующей ступенью обработки сточных вод будет использование сорбционной установки, что наиболее эффективно позволит снизить концентрации растворенных органических веществ, т. е. сбить БПК, ХПК. В нашем случае будем использовать сорбционную установку с противоточным введением сорбента, это целесообразно из-за малой концентрации взвешенных веществ и более экономичного расходования сорбента (по сравнению с прямоточным введением). В качестве сорбента можно использовать активированные угли. Глубина и степень очистки сточных вод на данной ступени обработки приведены в таблице 10.

На окончательной стадии обработки для доочистки и обеззараживания сточных вод используем хлорирование и последующее фильтрование. При фильтровании будем использовать однослойный фильтр, который так же является средством доочистки сточных вод. В качестве сооружения для окисления используется контактный резервуар, где происходит эффективное смешивание окислителя со стоками, устройство для дозирования реагентов и складское хозяйство (реагентное). Однослойный фильтр представляет собой прямоугольный резервуар (в плане). Фильтрующий материал располагается на поддерживающем слое, в котором расположена дренажная система. Движение потока жидкости нисходящее. Распределение воды по поверхности фильтра происходит посредством двух желобов. В качестве фильтрующего материала будем применять кварцевый песок.

Сочетание работ этих сооружений дает нам необходимый эффект очистки. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 10.

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объектов № 3 и № 4 представлены в таблице 10, а технологическая схема приведена на рис. 7.

Таблица 10.

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод промышленных объектов № 3 и № 4.

Показатель качества Исходные значения Требуемые степень очистки, % Требуемые глубины очистки Характеристика процесса очистки сточных вод Метод Отстаивание, коагулирование, флоакулирование Сооружение Отстойник радиальный степени очистки глубина очистки Размерность Значение Размерность Значение δо, % δi, % Значение Взвешенные вещества мг/л 222 96 мг/л 10 76,7 76,7 52 БПК полн мг.

О2/л 445 98 мг.

О2/л 10 35 35 289 ХПК мг.

О2/л 634 96 мг.

О2/л 25 35 35 412 Азот аммонийный мг/л 78 96 мг/л 3 0 0 78 Ионы Fe3+ мг/л 0,2 47 мг/л 0,1 30 30 0,1.

Продолжение таблицы 10.

Показатель качества Характеристика процесса очистки сточных вод Характеристика процесса очистки сточных вод Характеристика процесса очистки сточных вод Метод реагентная пневматическая флотация Метод сорбция Метод хлорирование и фильтрование Сооружение радиальный флотатор Сооружение сорбционная установка с противоточным введением сорбента Сооружение контакная камера и однослойный фильтр степени очистки глубина очистки степени очистки глубина очистки степени очистки глубина очистки δо, % δi, % Значение δо, % δi, % Значение δо, % δi, % Значение Взвешенные вещества 86,7 50,3 26 90 40 15 99,8 35 10 БПК полн 77,1 35 188 90,9 60 75 99,8 88,6 9 ХПК 57,8 35 268 83,2 60 107 98 80 21 Азот аммонийный 65 65 27 65 60 11 72,3 70 3 Ионы Fe3+ 50 30 0,1 0 0 0 0 0 0,1.

Рис. 7. Технологическая схема очистки сточных вод промышленных объектов № 3 и № 4.

4.

2.4. Очистка сточных вод от промышленного объекта № 5.

После предварительной обработки сточных вод методом процеживания следует удалить из стоков тяжелые минеральные примеси и крупные коагулянты нефтепродуктов. Для этого будем использовать метод кратковременного отстаивания, а в качестве сооружения — тангенциальную песколовку. Этот тип песколовки выбран вследствие того, что расход стоков составляет более 10 000 м3/сут, и не превышает 50 000 м3/сут. Применение вертикальной и горизонтальной песколовок будет нецелесообразно, так как расход сточных вод равный 13 200 м3/сут. слишком велик для вертикальной и недостаточен для горизонтальной песколовок и их работа будет неэффективной. Глубина и степень очистки сточных вод на данной ступени обработки приведены в таблице 11.

Далее, для уменьшения концентрации взвешенных веществ, БПК, ХПК, нефтепродуктов применяем метод отстаивания. Эффективно снизить концентрацию взвешенных веществ, нефтепродуктов и сбить, БПК и ХПК нам позволит использование горизонтального отстойника с тонкослойными блоками и предварительная обработка стоков коагулянтами и флокулянтами. Расход сточных вод, равный 13 200 м3/сут, позволяет нам использовать отстойник данного типа, (расход велик для вертикального отстойника (>5000) и мал для радиального (<20 000)). Глубина и степень очистки сточных вод на данной ступени обработки приведены в таблице 11.

В качестве следующей ступени обработки сточных вод применим физико-химический метод очистки — реагентную напорную флотацию. О сути процесса говорилось ранее. Расход сточных вод, равный 13 200 м3/сут, позволяет применить напорную флотацию. И именно этот вид флотации позволяет наиболее эффективно сбить БПК и ХПК (на 90% по отношению к предыдущему сооружению). Выбираем радиальную флотационную камеру, так как расход сточных вод более 300 м3/сут. Глубина и степень очистки сточных вод на данной ступени обработки приведены в таблице 11.

На окончательной стадии обработки для доочистки и обеззараживания сточных вод используем хлорирование. Хлорирование является методом борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов в системах повторного (оборотного) водообеспечения и снижения концентраций загрязняющих веществ до требуемых значений. В качестве сооружения для окисления используется контактный резервуар. Окисление хлором выбрано еще и из-за высоких допускаемых концентраций хлоридов в подаваемой воде на объекте № 2.

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод объекта № 5 представлены в таблице 11, а технологическая схема приведена на рис. 8.

Таблица 11.

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод промышленного объекта № 5.

Показатель качества Исходные значения Требуемые степень очистки, % Требуемые глубины очистки Характеристика процесса очистки сточных вод Метод Кратковременное отстаивание Сооружение тангенциальная песколовка степени очистки глубина очистки Размерность Значение Размерность Значение δо, % δi, % Значение Взвешенные вещества мг/л 1500 93 мг/л 100 25 25 1125 БПК полн мг.

О2/л 500 70 мг.

О2/л 150 0 0 500 ХПК мг.

О2/л 1500 80 мг.

О2/л 300 0 0 1500.

Нефтепродукты мг/л 500 90 мг/л 50 25 25 375.

Продолжение таблицы 11.

Показатель качества Характеристика процесса очистки сточных вод Характеристика процесса очистки сточных вод Характеристика процесса очистки сточных вод Метод Отстаивание, коагулирование, флоакулирование Метод реагентная напорная флотация Метод хлорирование Сооружение отстойник горизонтальный с тонкослойными блоками Сооружение радиальный флотатор Сооружение контактная камера степени очистки глубина очистки степени очистки глубина очистки степени очистки глубина очистки δо, % δi, % Значение δо, % δi, % Значение δо, % δi, % Значение Взвешенные вещества 91,3 88,3 132 97,5 71,4 38 0 0 38 БПК полн 35 35 325 93,5 90 33 97,8 75,6 8 ХПК 35 35 975 93,5 90 98 95 77 22 Нефтепродукты 95 85 56 65 50 28 65 50 14.

Рис. 8. Технологическая схема очистки сточных вод промышленного объекта № 5.

Сравнительная оценка эффективности использования водных ресурсов в исходном и проектируемом вариантах системы производственного водообеспечения техногенного комплекса Оценка эффективности проводится на основании результатов расчета следующих коэффициентов:

— коэффициент использования оборотной воды, коб,.

— коэффициент использования свежей воды, забираемой из источника, кисп.

ист,.

— коэффициент безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения, кпот.

ист,.

— коэффициент водоотведения, ксбр,.

— коэффициент использования воды, кисп.

5.

1. Расчет коэффициента использования оборотной воды Данный коэффициент служит для оценки количества использования оборотной воды. Чем выше коэффициент, тем больше использование оборотной воды. При коэффициенте равном нулю — оборотное водоснабжение не используется совсем. При коэффициенте равном единице используется только оборотное водоснабжение.

Расчет коэффициента производится по формуле:

коб=, где.

Qоб — расход оборотной воды, м3/ч.

Qист — расход воды, забираемой из источника водоснабжения, м3/ч Результаты расчета коэффициента использования оборотной воды представлены в таблице 12.

Таблица 12.

Результаты расчета коэффициент использования оборотной воды Наименование показателя Исходный вариант Проектируемый вариант коб 0 0,63 Qоб 0 5100 Qист 8450 3050.

5.

2. Расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения Коэффициент показывает эффективность использования воды, забираемой из источника. Чем ниже коэффициент, тем больше сточных вод сбрасывается в водный объект. При коэффициенте равном единице, используется 100% забираемой из источника воды, сброс сточных вод в водный объект отсутствует. При коэффициенте равном нулю вся забранная из водного объекта вода, сбрасывается в него же со сточными водами.

Расчет коэффициента производится по формуле:

кисп.

ист=, где.

Qсбр — расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения, м3/ч.

Qист — расход воды, забираемой из источника водоснабжения, м3/ч Результаты расчета коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения представлены в таблице 13.

Таблица 13.

Результаты расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения Наименование показателя Исходный вариант Проектируемый вариант кисп.

ист 0,33 1 Qсбр 5700 0 Qист 8450 3050.

5.

3. Расчёт коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения Коэффициент дает возможность оценить безвозвратные потери свежей воды на производственные нужды.

Расчет коэффициента производится по формуле:

Кпот.

ист=, где.

Qсбр — расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения, м3/ч,.

Qоб — расход оборотной воды, м3/ч,.

Qист — расход воды, забираемой из источника водоснабжения, м3/ч Результаты расчета коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения представлены в таблице 14.

Таблица 14.

Результаты расчета коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения Наименование показателя Исходный вариант Проектируемый вариант Кпот.

ист 0,33 0,37 Qсбр 5700 0 Qист 8450 3050 Qоб 0 5100.

5.

4. Расчёт коэффициента водоотведения Коэффициент дает возможность оценить степень сброса сточных вод в водный объект. При коэффициенте равном нулю сброс сточных вод в водный объект отсутствует, при коэффициенте равном единице — вся забранная из источника вода, сбрасывается в водный объект в качестве сточных вод.

Расчет коэффициента производится по формуле:

Ксбр=, где.

Qсбр — расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения, м3/ч.

Qист — расход воды, забираемой из источника водоснабжения, м3/ч Результаты расчета коэффициента водоотведения представлены в таблице 15.

Таблица 15.

Результаты расчета коэффициента водоотведения Наименование показателя Исходный вариант Проектируемый вариант Ксбр 0,67 0,00 Qсбр 5700 0 Qист 8450 3050.

5.

5. Расчёт коэффициента использования воды Коэффициент показывает эффективность использования воды. Чем выше коэффициент, тем выше эффективность использования воды.

Расчет коэффициента производится по формуле:

Кист=, где.

Qсбр — расход воды, сбрасываемой в источник водоснабжения, м3/ч,.

Qист — расход воды, забираемой из источника водоснабжения, м3/ч,.

Qоб — расход оборотной воды, м3/ч,.

Qразб — расход воды, требуемый для разбавления сточных вод, при их сбросе в источник водоснабжения, м3/ч.

Qразб= Qсбр Результаты расчета коэффициента использования воды представлены в таблице 16.

Таблица 16.

Результаты расчета коэффициента использования воды Наименование показателя Исходный вариант Проектируемый вариант Кист 0,3 1,00 Qсбр 5700 0 Qист 8450 3050 Qоб 0 5100 Qразб 85 500 053 010 0.

5.

6. Сравнительный анализ полученных коэффициентов Для сравнения полученных коэффициентов, представим их в виде таблицы 17.

Таблица 17.

Сравнительная таблица коэффициентов.

№ п/п Коэффициент Исходный вариант Проектируемый вариант 1 коб 0 0,63 2 кисп.

ист 0,33 1 3 кпот.

ист 0,33 0,37 4 ксбр 0,67 0 5 кисп 0,04 1 Проведя сравнение результатов расчетов молено отметить, что проектируемый вариант системы водообеспечения позволяет более рационально и эффективно использовать воду из источника водоснабжения и снизить до «нуля» сброс сточных вод в реку. Это подтверждается найденными значениями коэффициентов.

Заключение

В настоящей работе проведен анализ исходных данных для разработки проекта замкнутой системы водообеспечения техногенного комплекса, состоящего из пяти промышленных объектов. На основании исходных данных составлена план-схема размещения техногенного комплекса по отношению к водному объекту, составлена балансовая схема водоснабжения и водоотведения техногенного комплекса на существующее положение.

Анализ существующей системы водоснабжения и водоотведения техногенного комплекса показал значительный сброс сточных вод в одный объект, а соответственно и большой водозабор для производственных нужд. Учитывая то, что водный объект относится к категории рыбохозяйственных, затраты на очистку сточных вод до нормативных значений значительны.

В работе предложен новый вариант схемы производственного водоснабжения техногенного комплекса, который реализует замкнутый цикл водоснабжения. В результате чего полностью исключается сброс сточных вод в водный объект. Оборотное и повторное водоснабжение позволяет уменьшить количество воды, забираемой из источника водоснабжения.

Также в работе представлены технологические схемы локальных очистных сооружений для промышленных объектов, реализующие схему замкнутого водоснабжения.

На основании выбранных методов очистки сточных вод произведен расчет основных характеристик процессов очистки в соответствии с требуемыми глубинами и степенями очистки.

В завершении работы проведена сравнительная оценка эффективности использования водных ресурсов для исходного и проектного вариантов схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса, подтверждающая целесообразность внедрения замкнутой схемы водообеспечения техногенного комплекса.

Список литературы

Алексеев С. А. Проект утилизации сточных вод техногенного комплекса: Методические указания к выполнению курсового проекта. — СПб.: СПГУВК, 2006. — 52с.

Нормативы качества воды объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения, утвержденные Приказом Рыболовства от 18.

01.2010 г. № 20.

Алексеев С. А. Утилизация сточных вод: Учебное пособие (электронный вариант). СПб.: СПГУВК, 2006. — 197 с.

Алексеев С. А. Технология и техника обработки воды: Учебное пособие (электронный вариант). СПб.: СПГУВК, 2006. — 188 с.

Зубрилов С.П., Растрыгин Н. В. Охрана вод: Учебное пособие. В 3-х частях. СПб.: СПГУВК, 2001;2003.

4. Паль Л. Л. Справочник по очистке природных и сточных вод/ Л. Л. Пааль, Я. Я. Кару, Х. А. Мельдер.

М.: Высш. шк., 1994. 336 с.

Нормативы качества воды объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения, утвержденные Приказом Рыболовства от 18.

01.2010 г. № 20.