Составление, обоснование и краткая характеристика технологических схем очистки утилизируемых сточных вод. Расчёт основных характеристик процессов очистки сточных вод.
В качестве предварительной очистки СВ от грубодисперстных примесей применяем метод механической очистки. Для извлечения из СВ крупного мусора, бумаги и т.п. предполагается использовать решетки (например решетки-дробилки типа РД-600), установленные на всех четырех локальных очистных сооружениях.
4.2.1. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленных объектов №1 и №3
После предварительной очистки для извлечения из СВ тяжелых минеральных примесей опять-таки применяем метод механической очистки, а точнее кратковременное отстаивание. Используем вертикальную песколовку, т.к. расход стоков невелик (8400 мУсут). В данном сооружении жидкость входит в одном или двух местах по касательной у низа цилиндрической части, чем достигается вращательное движение жидкости. Осадок выпадает в конусную часть, а жидкость спирально поднимается вверх и, переливаясь через борт отводящего лотка, отводится из песколовки. Удаление осадка из песколовки производится при помощи гидроэлеваторов. Здесь, снижение концентрации загрязняющих веществ происходит лишь по ВВ. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.
Далее, по причине смешения СВ разумно будет использовать усреднитель. Поступление на очистные сооружения СВ с постоянным расходом и усредненными концентрациями загрязняющих веществ обеспечивает более эффективную их работу. Т.е. использование усреднителя позволяет исключить пиковые расходы СВ, поступающих на очистку, позволяет понизить затраты при эксплуатации ОС и повышает надежность их работы.
Для дальнейшей обработки СВ применим метод физико-химической очистки, т.е. сочетание отстаивания с коагулированием и флокулированием, который позволяет извлечь из СВ диспергированные минеральные взвешенные вещества и нерастворенные органические примеси. Здесь предусматриваем использование вертикального отстойника с нисходяще-восходящим движением потока жидкости, а стоки (из-из высокой концентрации загрязняющих веществ) предварительно обрабатываем коагулянтами и флокулянтами. Вертикальный отстойник выбран по причине небольшого расхода СВ. Использование реагентов позволяет увеличить степень эффективности процесса отстаивания, на который, в случае безреагентного отстаивания, могли бы понадобиться годы. В качестве коагулянта можем использовать смесь сернокислого алюминия и хлорного железа, а в качестве флокулянта будем использовать полиакриламид. Вертикальный отстойник представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с коническим или пирамидальным дном для накопления и уплотнения осадка. Для удаления осадка предусматривается специальный трубопровод. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.
В качестве следующей ступени обработки стоков следует применить флотацию, способ, основанный на поверхностном прилипании примесей к пузырькам газа и последующем всплытии образовавшихся флотокомплексов (частица загрязнения + пузырек) на поверхность и образовании пены, в последствии удаляемой, как правило, механическим способом. В нашем случае используем напорную реагентную флотацию, предпосылкой к этому являются достаточно большие концентрации ВВ, БПК, ХПК и аммонийного азота, а также небольшой расход СВ. Для повышения степени «прилипания» загрязняющих веществ к пузырям, СВ предварительно обрабатываем реагентами. Принцип действия установки основан на перенасыщении очищаемой воды воздухом засчет избыточного давления (данный процесс происходит в сатураторе) и дальнейшей дегазации жидкости в открытой флотационной камере (за/счет разности давлений) с выделением огромного количества мельчайших пузырьков. Образование таких пузырей позволяет извлекать из жидкости высокодисперстные примеси. Напорная флотация имеет широкий диапазон применения, поскольку позволяет регулировать степень перенасыщения воды в зависимости от требуемой глубины очистки. При реализации данного метода обработки получаем снижение концентраций ВВ, БПК, ХПК и аммонийного азота. Учитывая расход стоков, равный 8400 м3/сут, выбираем радиальный флотатор. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.
На окончательной стадии обработки для доочистки и обеззараживания СВ используем окисление гипохлоритом натрия и последующее фильтрование. Хлорирование является методом борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов в системах повторного (оборотного) водообеспечения и снижения концентраций загрязняющих веществ до требуемых значений. При фильтровании будем использовать однослойный фильтр, который так же является средством доочистки СВ. В качестве сооружения для окисления используется контактный резервуар, где происходит эффективное смешивание окислителя со стоками, устройство для дозирования реагентов и складское хозяйство (реагентное). Очень важный фактор - возможность получения гипохлорита натрия непосредственно на очистных сооружениях. 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. Окисление хлором выбрано еще и из-за высоких допускаемых концентраций хлоридов в подаваемой воде на объекте №3. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 8 в конце данного пункта.
Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №1 и №3 представлены в таблице 8, а технологическая схема приведена на рис. 7.
4.4.2. Разработка и обоснование технологической схемы очистки
сточных вод промышленного объекта №2
После предварительной обработки СВ методом процеживания следует удалить из стоков тяжелые минеральные примеси. Для этого будем использовать метод кратковременного отстаивания, а в качестве сооружения - тангенциальную песколовку. Этот тип песколовки выбран вследствие того, что расход стоков составляет более 10000 м3/сут, и не превышает 50000 мУсут. Применение вертикальной и горизонтальной песколовок будет нецелесообразно, так как расход С В равный 14400 мУсут. слишком велик для вертикальной и щдостаточен^для горизонтальной песколовок и их работа будет неэффективной. Тангенциальная песколовка имеет круглую форму в плане. Движение потока жидкости вращательное (тангенциальное). Осадок выпадает в конусную часть сооружения и затем удаляется гидроэлеватором. Использование песколовки данного типа дает снижение концентрации загрязняющих веществ лишь по взвеси. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 9 в конце данного пункта.
Далее, для уменьшения концентрации ВВ, БПК, ХПК применяем метод отстаивания. Эффективно снизить концентрацию ВВ и сбить, БПК и ХПК нам. позволит использование горизонтального отстойника с тонкослойными блоками и предварительная обработка стоков коагулянтами и флокулянтами. Расход сточных вод, равный 14400 мУсут, позволяет нам использовать отстойник данного типа, (расход велик для вертикального отстойника (>5000) и мал для радиального (<20000)). Отстойник имеет прямоугольную форму в плане, движение потока жидкости горизонтальное прямолинейное. Для более эффективного осаждения примеси будем использовать тонкослойные блоки, делящие зону осаждения на неглубокие слои полочными секциями (пластинами) и трубчатыми элементами. Наличие тонкослойных блоков «ламинаризует» поток жидкости и осаждении примесей становится более интенсивным. Использование таких блоков увеличивает производительность отстойника, тем самым, снижая продолжительность отстаивания СВ. А для еще более эффективной работы сооружения будем обрабатывать стоки реагентами, о которых говорилось ранее. Отстаивание обеспечивает снижение концентраций ВВ, БПК и ХПК. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 9 в конце данного пункта.
В качестве следующей ступени обработки СВ применим физико-химический метод очистки — реагентную напорную флотацию. О сути процесса говорилось в п. 3.1. В качестве коагулянтов применяем смесь сернокислого алюминия и хлорнокислого железа, а флокулянт -ПАА. Расход СВ, равный 14400 мУсут, 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 СВ более 300 мУчас. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 9 в конце данного пункта.
Для доочистки и обеззараживания СВ перед повторным использованием будем применять окисление гипохлоритом натрия и фильтрование на однослойном фильтре. Используем хлорирование, так как на объекте №4, куда идет очищенная вода, совсем не нормируется содержание хлоридов в СВ. После этой ступени обработки достигаются требуемые значения глубины очистки стоков (по всем трем показателям качества). Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 9 в конце данного пункта.
Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №1 и №3 представлены в таблице 9, а технологическая схема приведена на рис.8.
4.4.3. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленного объекта №4
После предварительной обработки СВ методом процеживания, применение песколовок нецелесообразно по причине малой концентрации ВВ. Значит^следующей ступенью обработки будет отстаивание. Учитывая, что расход сточных вод, поступающих на эти ЛОС, достаточно велик (36000 м3/сут) самым подходящим сооружением будет радиальный отстойник с тонкослойными блоками и предварительная обработка стоков реагентами. В качестве реагентов применяем те лее коагулянты и флокулянты, что и на ЛОС 1 и ЛОС 2. Остойник данного типа имеет круглую форму в плане. Движение потока жидкости (в нашем случае) радиальное, от центра к периферии. Осадок постоянно удаляется скребковым механизмом. Тонкослойные блоки, о преимуществах которых говорилось ранее, устанавливаем перед водосливом (водосливными отверстиями). Использование отстойника позволяет снизить концентрации ВВ, ХПК, БПК и ионов железа (на 30%). Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 10 в конце данного пункта.
Для дальнейшей обработки СВ применим флотацию, реагентную пневматическую, у Пневматическая флотационная установка имеет ряд достоинств: простота конструкций, обслуживания, а главное - высокая производительность, что удовлетворяет нас по причине достаточно большого расхода очищаемой воды. Принцип действия основан на подаче воздуха во флотокамеру (радиальную, из-за большого расхода) под высоким давлением через сопла (диаметр 1-1,2 мм), которые располагаются на донных воздухораспределительных трубках. Воздух, выходя из насадки, сталкивается с жидкостью и дробиться на маленькие пузыри, которые, впоследствии, флотируют «прилипшие» примеси на поверхность и, образуя пену, удаляются. Для повышения эффективности образования флотокомплексов используем уже известные нам реагенты. Флотация обеспечивает снижение концентраций загрязняющих веществ по ВВ, БПК, ХПК и ионам железа. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 10 в конце данного пункта.
Следующей ступенью обработки СВ будет использование сорбционной установки, что наиболее эффективно позволит снизить концентрации растворенных органических веществ, т.е. сбить БПК, ХПК и понизить концентрацию нефтепродуктов. В нашем случае будем использовать сорбционную установку с противоточным введением сорбента, это целесообразно из-за малой концентрации ВВ и более экономичного расходования сорбента (по сравнению с прямоточным введением). В качестве сорбента можно использовать активированные угли. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 10 в конце данного пункта.
Для доочистки и обеззараживания СВ применяем хлорирование, что окончательно позволит нам добиться требуемой глубины очистки. Ограничений по окислению гипохлоритом натрия нет, так как на объекте №4 концентрация хлоридов в подаваемой воде не нормируется. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 10 в конце данного пункта.
Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №1 и №3 представлены в таблице 10, а технологическая схема приведена на рис.9.
4.4.4. Разработка и обоснование технологической схемы очистки сточных вод промышленного объекта №5
После предварительной обработки стоков следует применить метод кратковременного отстаивания (концентрации взвешенных веществ достаточно велики). Для этого используем тангенциальную песколовку. О принципе работы этого сооружения говорилось ранее. Применение тангенциальной песколовки обусловлено расходом СВ равным 20400 мУсут. Здесь, снижение концентрации загрязняющих веществ происходит лишь по ВВ. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице lie конце данного пункта.
Для эффективного снижения концентраций ВВ, БПК, ХПК и ионов железа, будем использовать малый радиальный отстойник с тонкослойными блоками. Расход сточных вод (20400 мУсут) дает возможность применить отстойник такого типа. Но, так как расход не очень велик, то сооружение будет иметь небольшие конструктивные размеры (поэтому
малый). О принципе работы такого отстойника говорилось ранее. В качестве реагента будем использовать коагулянт, сернокислый алюминий. После отстаивания наблюдается существенное снижение БПК и ХПК, а так же уменьшение концентраций ВВ и ионов железа.
Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 11 в конце данного пункта.
В качестве следующей ступени обработки СВ применим реагентную напорную флотацию у с рециркуляцией части очищаемой жидкости. О сути процесса говорилось в п.3.1., различие -, лишь в том, что не все стоки насыщаются воздухом, а только их небольшая доля. Насыщение воздухом лишь части жидкости практически не влияет на величину глубины очистки, в тоже { время имеет меньшие энергозатраты и также эффективно позволяет нам сбивать БПК и . ХПК. В качестве коагулянтов применяем смесь сернокислого алюминия и хлорнокислого железа, а флокулянт - ПАА. Расход СВ, равный 20400 мУсут, позволяет применить напорную флотацию. Именно этот вид флотации позволяет наиболее эффективно сбить БПК и ХПК (на 85% по отношению к предыдущему сооружению). Выбираем радиальную флотационную камеру, так как расход СВ составляет более 300 мУчас. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 11 конце данного пункта.
Для доочистки и обеззараживания СВ перед оборотным использованием применим окисление техническим кислородом в контактной камере. Применение кислорода обусловлено ограничениями по хлоридам на объекте №5. Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 11 в конце данного пункта.
Для достижения требуемой глубины очистки стоков по взвеси применим двухслойный фильтр. Принцип работы такой же как у однослойного фильтра, разница лишь в числе слоев фильтрующего материала (здесь их два: антрацит и кварцевый песок). Глубина и степень очистки СВ на данной ступени обработки приведены в таблице 11 в конце данного пункта.
Расчетные характеристики процесса очистки СВ объектов №1 и №3 представлены в таблице 11, а технологическая схема приведена на рис. 10.
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:
Расчёт коэффициента использования оборотной воды:
Расчёт коэффициента использования свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:
Расчёт коэффициента безвозвратного потребления и потерь свежей воды, забираемой из источника водоснабжения:
Расчёт коэффициента водоотведения:
Расчёт коэффициента использования воды:
Для сравнения полученных коэффициентов, представим их в виде таблицы 12.
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.