Очистка сточных вод

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГОУ ВПО «КГТУ»)

КАФЕДРА АКВАКУЛЬТУРЫ Работа защищена Руководитель ст. преподаватель Н. Г. Батухтина ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД Деловая игра по дисциплине

«Санитарная гидротехника»

Работу выполнили студентки гр. 08-ВА/б-2

А.М.Горбачёва О.И.Артышева

Содержание Введение

1 Характеристика сточной воды предприятия и условия сброса очищенной воды

1.1 Характеристика сточной воды

1.2 Состав сточной воды

1.3 Условия сброса очищенной воды

2 Выбор методов очистки сточных вод

2.1 Выбор технологической схемы очистки

2.2 Анализ эффективности очистки сточных вод по выбранной технологической схеме Заключение Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Выбор метода очистки зависит от многих факторов и, прежде всего, от состояния содержащихся в стоках загрязнений, от концентрации загрязняющего вещества. Выбор метода находится также в зависимости от того, в каком состоянии находится растворенное вещество — в молекулярно-раотворенном или в диссоциированном на ионы. В первом случае могут быть использованы сорбенты, обработка воды окислителями и др., во втором случае используют методы, направленные на образование нерастворимых соединений с последующим их удалением из стоков механическим способом.

В данной работе выбирается наиболее эффективный метод очистки сточных вод хлебозавода г. Белгорода. Выбор производится на основе характеристики физико-химического состава сточных вод, предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и эффективности различных методов очистки.

Цель работы: закрепить и обобщить полученные знания по основам санитарной гидротехники путём составления схемы очистки сточных вод и обработки осадка.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНОЙ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ И УСЛОВИЯ СБРОСА ОЧИЩЕННОЙ ВОДЫ

1.1 Характеристика сточной воды Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.

Сточные воды бывают:

— производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации

— бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды (образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве, например, душевые кабины, туалеты), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации

— поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые, то есть образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации.

Производственные сточные воды могут быть разделены:

— по составу загрязнителей на:

— загрязнённые по преимуществу минеральными примесями;

— загрязнённые по преимуществу органическими примесями;

— загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями;

— по концентрации загрязняющих веществ:

— с содержанием примесей 1—500 мг/л;

— с содержанием примесей 500—5000 мг/л;

— с содержанием примесей 5000—30 000 мг/л;

— с содержанием примесей более 30 000 мг/л;

— по свойствам загрязнителей

— по кислотности:

— неагрессивные (pH 6,5—8);

— слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6— 6,5);

— сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6) по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

— содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения);

— содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.);

— содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений.

Сточная вода данного предприятия относится к промышленным сточным водам, загрязнённая как минеральными, так и органическими примесями (с содержанием примесей 5000—30 000 мг/л). По кислотности вода неагрессивна (pH 6,62)

1.2 Состав сточной воды предприятия и ПДК сточный очистка вода В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей — консервативные, т. е. такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, т. е. такие, которые могут в т. ч. подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в т. ч. биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в т. ч. болезнетворные).

Предприятия пищевой промышленности ежегодно используют около 55 млн. м3 воды. Доля загрязненных вод к общему объему сбрасываемых сточных вод составляет 77%.

Таблица 1 — Характеристика физико-химического состава сточных вод хлебозавода г. Белгород

Таблица 2 — Предельно допустимые концентрации веществ, входящих в состав сточных вод хлебозавода г. Белгород

1.3 Условия сброса очищенной воды При выпуске очищенных сточных вод в водоем необходимо учитывать категорию водного объекта и ПДК вредных загрязнений. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентированы «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами». Этими правилами установлены нормативы качества воды: для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования; для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях.

Сточные воды также можно включать в систему замкнутого водоснабжения, если очищать её до нормативных концентраций.

2. ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

2.1 Выбор технологической схемы очистки Очистка сточных вод — обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения — сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод.

Причем даже для промышленных стоков, сбрасываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные. И они постоянно ужесточаются. Считается, что суммарные затраты на очистку сточных вод современных предприятий в среднем составляют от 15 до 40% их общей стоимости.

Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка сточных вод используется преимущественно как предварительная. Она обеспечивает удаление взвешенных веществ из производственных сточных вод до 90−95%. Задачей механической очистки является подготовка сточной воды к другим методам очистки. В результате механической очистки из сточных вод удаляются загрязнения, находящиеся в нерастворённом (песок, шлак, уголь, стекло и др.) и частично коллоидном состоянии (взвешенные и плавающие, грубоэмульгированные и суспендированные загрязнения). Для удаления перечисленных загрязнений используют гравитационные и центробежные силы, применяют процеживание и фильтрование. При механической очистке применяют решётки, песколовки, отстойники, осветлители, жироловки, нефтеловушки гидроциклоны, центрифуги, фильтры и другие сооружения.

Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод — вода пропускается через специальные металлические решетки с шагом 5—25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений.

Отстаивание происходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные. Общими для них являются, выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника являются песколовки. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

Рис. 1 Схема вертикального отстойника

1 — трубопровод для вывода очищ. воды из отстойника, 2 — цилиндрическая перегородка, З — кольцевой водосборник, 4 — трубопровод для удаления шлама, 5 — подводящий трубопровод, 6 — корпус отстойника, 7 — кольцевой отражатель, 8 — шламосборник.

Рис. 2 Горизонтальная песколовка с круговым движением воды: 1 — гидроэлеватор; 2 — трубопровод для отвода всплывающих примесей; 3 — желоб; 4 — затворы; 5 — подводящий лоток; 6 — пульпопровод; 7 — трубопровод рабочей жидкости; 8 — камера переключения; 9 — устройство для сбора всплывающих примесей; 10 — отводящий лоток; 11 — полупогружные щиты Инерционное разделение осуществляется в гидроциклонах. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц) Рис. 3 Напорный гидроциклон

1—крышка; 2— труба; 3 — отверстие; 4— сливной патрубок; 5—внутренний винтовой поток; 6—внешний винтовой поток; 7 — воздушный столб Фильтрование сточных вод применяют для их осветления непосредственно после отстаивания. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Применяют зернистые, тканевые и намывные фильтры. Кроме того фильтры подразделяют на напорные и безнапорные. Бывают фильтры с плавающей загрузкой из полистирола.

Рис. 4 Безнапорный фильтр очистки воды с плавающей загрузкой:

1 — корпус; 2 — опорная решетка; 3 — плавающая загрузка; 4 — распределительная решетка Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.

Рис. 5 Схема нефтеловушки Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы и др.

Экстракция — процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и примесями происходит реакция. Разновидность метода — электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод — смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Рис. 6 Схема электрофлотатора-фильтра:

1 — камера флокуляции; 2 — патрубки для подачи исходной воды; 3 — патрубки для подачи растворов реагентов; 4 — патрубки для отвода флотошлама; 5 — камера для сбора пены; 6 — пеносборное устройство; 7, 8, 9 — перегородки; 10 — мотор-редуктор; 11 — патрубки для отвода очищенной воды; 12 — камера сорбции; 13 — камера флотации; 14 — электроды; 15 — токоподводы; I — исходная вода; II — раствор реагента; III — флотошлам; IV — очищенная вода Окисление — применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Наиболее распространенный способ — хлорирование — чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом перехлорировании). Необходимо постепенно переходить на другие способы, например, на комбинацию — озонирование и хлорирование. Озонирование — дорого и более кратковременного действия, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. Во всяком случае, вода, применяемая для питья и содержащая характерный залах хлора, перед употреблением должна отстаиваться и кипятиться, как минимум.

Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п. Лучшим сорбентом и здесь является активированный уголь, это относится и к различным минералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др. На этих сорбентах работают многие бытовые фильтры для воды: «Родничок», «Роса» и др.

Коагуляция — обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распространена при водоподготовке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы {результат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяжелые металлы, пианы и др.

Рис. 7 Конструкция осветлителя со взвешенным осадком коридорного типа: 1 — коридоры осветления; 2 — осадкоуплотнитель; 3 — слой взвешенного осадка; 4 — зона осветления; 5 — сборные желоба; 6 — осадкоприемные окна; 7 — трубы принудительного отвода осветленной воды; 8 — трубопровод распределения исходной воды в коридорах осветления; 9 — трубопровод сброса осадка; 10 — подача исходной воды в осветлитель Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

Биологические методы очистки основаны на способности некоторых микроорганизмов использовать для своего развития органические вещества, содержащиеся в сточных водах в растворённом или коллоидном состояниях. Сооружения биологической очистки можно разделить на две основные группы. К первой относятся сооружения, в которых воспроизводится процесс биохимического распада органических веществ в почве (поля фильтрации, поля орошения, биологические фильтры, аэрофильтры), ко вторым — сооружения — воспроизводящие этот процесс в водной среде (биологические пруды, циркуляционно-окислительные каналы, аэротенки, метантенки) Рис. 8 Осветлитель-перегниватель: 1 — подающий лоток; 2 — центральная труба; 3 — отражательный щит; 4 — камера флокуляции; 5 — зона отстаивания (осветлитель); 6 — сборный периферийный лоток; 7 — отводящая труба осветленной воды; 8 — иловая труба; 9 — камера для сбраживания осадка (перегниватель); 10 — труба для удаления сброженного осадка; 11 и 12 — лоток и труба для удаления корки; 13 — илораспределительная труба

Таблица 3 — Методы очистки сточных вод

2.2 Анализ эффективности очистки сточных вод по выбранной технологической схеме Большинство показателей находятся в пределах допустимых концентраций, поэтому расчёт эффективности очистки сточных вод составлен только по трём показателям, выходящим за рамки ПДК: сухой остаток, нефтепродукты и хлориды.

Эффективность очистки сточных вод определяем по формуле:

Э= * 100%,

где Сдо — концентрация загрязнителя до очистки, мг/л;

Спдкконцентрация загрязнителя до очистки, мг/л.

Таблица 4 — Расчет эффективности очистки сточной воды

1 2 3 4

7 6 5

Рис. 9 — Технологическая схема очистки сточных вод хлебозавода г. Белгород

1- решётка; 2 — песколовка; 3 — вертикальный отстойник; 4 — нефтеловушка; 5- Напорный фильтр с активированным углем; 6 — поля фильтрации; 7 — природный водоём; 8 — городская канализация ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализируя все получены результаты, была разработана схема очистки сточных вод данного предприятия. Три характеристики выходили за пределы ПДК и для них был разработан порядок очистки. Снижение концентрации нефтепродуктов будет происходить за счёт нефтеловушки, содержание сухого остатка уменьшится с помощью решёток, песколовок и отстойников, а концентрация хлоридов — за счёт напорного фильтра с загрузкой из активированного угля.

Список использованных источников

1. Демидова А. Г. Основы санитарной гидротехники. Учебное пособие. — Калининград: КТИРПХ, 1988, с. 77.

2. Батухтина Н. Г. Санитарная гидротехника. Методические указания к лабораторным работам. — Калининград: КГТУ, 2008

3. Яковлев С. В., Карелин Н. А., Ласков Ю. Н. Очистка производственных сточных вод. — М., 1985