Проект очистных сооружений МУП Водоканал г. Междуреченска

технологическая схема.cdw

водоизмерительный лоток Вентури
Смеситель типа "Лоток Паршаля
Контактный резервуар
Хлораторная установка
Воздуходувно-насосная станция
Резервуар возвратного ила
Резервуар сырого осадка
Иловые и песковые площадки
Условные обозначения
среды в трубопроводе
Трубопровод сточных вод
Осадкок из песколовок
первичных отстойников
Циркулирующий активный ил
Избыточный активный ил
вторичного отстойника
Осадок из контактного
Технологическая схема

Спецификация аэротенк.spw

Распределительный лоток
Успокоительная стена
Фильтросные пластины

Деталировка.frw

Проек очистных сооружений
МУП "Водоканал" г. Междуреченска
ГОСТ 14771-76-У2-ИНп-

Титульный лист.docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Направление (специальность) – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов 280201
Кафедра – Технология органических веществ и полимерных материалов
Проект очистных сооружений МУП «Водоканал»
(Тема выпускной квалификационной работы)
Выпускная квалификационная работа
на соискание квалификации инженер
(Обозначение документа)
(номер группы) (подпись)
ассистент (подпись)
кандидат технических
Заведующий кафедрой доктор

Пояснительная записка.docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
на выполнение выпускной квалификационной работы
Студенту Брусницыной Дарье Александровне
Тема выпускной квалификационной работы: Проект очистных сооружений МУП «Водоканал» г. Междуреченска. утверждена приказом ректора (распоряжением декана) от №
Срок сдачи студентом готовой работы:
Исходные данные к работе: материалы преддипломной практики и литературные данные.
Содержание текстового документа (перечень подлежащих разработке вопросов):
2 Технико-экономическое обоснование;
3 Теоретическая часть;
4 Характеристика основного производства;
5 Инвентаризация выделяющихся загрязняющих веществ;
6 Материальный баланс;
7 Аппаратурный расчет;
8 Гидравлический расчет;
9 Контрольно-измерительные приборы
10 Аналитический контроль;
11 Охрана окружающей среды;
13 Экономическая часть.
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):
1 Технологическая схема производства (ФЮРА.280201.001 ТЗ)
2 Аэротенк-смеситель чертеж общего вида (ФЮРА.280201.001 ВО)
3 Аэротенк-смеситель. Деталировка (ФЮРА.280201.001 СБ)
4 Генеральный план (ФЮРА.280201.001 Т7)
5 Технико-экономические показатели (ФЮРА.280201.001)
Консультанты выпускной квалификационной работы (с указанием разделов):
1 Раздел безопасность и экологичность проекта –доцент к.т.н. Н.А. Чулков;
2. Экономическая часть – ассистент - А.А. Троян.
выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной рабо-ты:
Технико-экономическое обоснование ..10
Теоретическая часть 15
1 Понятие канализации ..15
2 Понятие сточных вод и их состав ..16
3 Биохимическая и химическая потребность в кислороде .18
4 Методы очистки сточных вод и обработки осадка ..19
5 Способы и сооружения механической очистки 20
6 Физико-химические методы очистки 30
7 Биологические методы очистки .30
8 Химические методы очистки .39
8.1 Дезинфекция сточных вод хлором ..41
8.2 Дезинфекция сточных вод озоном ..41
9 Методы обработки осадка ..43
Характеристика основного производства 46
1 Описание технологической схемы .47
Инвентаризация выделяющихся загрязняющих веществ 51
Материальный баланс аппаратов очистной установки ..53
1 Материальный расчет песколовок .53
2 Материальный расчет первичных отстойников 55
3 Материальный расчет аэротенка 57
4 Материальный расчет вторичных отстойников 59
5 Материальный расчет контактных резервуаров 61
Аппаратурный расчет .65
1 Аппаратурный расчет песколовок .65
2 Расчет песковых площадок .66
3 Аппаратурный расчет первичных радиальных отстойников ..67
4 Аппаратурный расчет аэротенка 68
5 Аппаратурный расчет вторичных радиальных отстойников ..71
6 Расчет обеззараживания сточных вод 73
Гидравлический расчет ..75
Контрольно-измерительные приборы и автоматизация .79
Аналитический контроль 82
Охрана окружающей среды .87
1 Производственная санитария 89
2 Мероприятия по обеспечению безопасности .93
3 Электробезопасность 96
4 Пожарная безопасность 97
Экономическая часть .101
Список используемых литературных источников 108
Выпускная квалификационная работа содержит: 109 страниц 3 иллюстрации 23 таблицы 15 использованных источников 5 листов графического материала.
Ключевые слова: сточная вода загрязняющие вещества биохимическая очистка отстойники аэротенки.
Объектом исследования является механическая и биохимическая очистка сточных вод.
Целью работы является разработать очистные сооружения для биохимической очистки хоз-бытовых сточных вод города Междуреченска.
В работе приведены результаты анализов и расчетов. Достигнуты эксплуатационные показатели: высокий эффект биологической очистки уменьшение сбросов загрязняющих веществ в водный объект рыбохозяйственного значения.
Дипломная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word шрифтом Times New Roman размер 14 и представлена на диске СD-R в конверте на обороте обложки.
Exhaust qualification work contains: 109 pages 3 illustrations 23 tables 15 used sources 5 sheets of the graphic material.
The Keywords: sewage polluting material biochemical clear chalice for setting aerotanks.
The Object of the study is mechanical and biochemical clearing the sewages.
The Purpose of the work is develop the очистные of the building for biochemical peelings fac-home of the sewages of the city Mezdurechensk.
Results analysis and calculation are brought in work. Will Reached working factors: high effect biological peelings reduction unset polluting material in water object fishfacilities importances.
Degree work is executed in test editor Microsoft Word font Times New Roman 14 and is submitted for disk CD-R in envelope on turn of the cover.
Вода – ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ составляющих основу жизни. Огромное значение имеет необходимость ее для бытовых потребностей человека а также в сельскохозяйственном и в промышленном производстве всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Рост городов значительная численность населения развитие промышленности интенсификация сельского хозяйства улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Система канализации населенных мест предназначена для приема отведения и очистки хозяйственно — фекальных сточных вод жилых районов и близких к ним по составу производственных сточных вод.
Городские сточные воды представляют собой смесь бытовых фекальных и производственных сточных вод получающаяся после использования воды для хозяйственно-бытовых и производственных целей. К сточной жидкости относят также и атмосферные осадки стекающие с территории населённых мест промышленных предприятий во время выпадения дождей и таяния снега. Так как городские сточные воды сильно загрязнены и содержат в своем составе до 70% органических и минеральных веществ а также бактериальных их подвергают очистке.
Водоем обладает некоторой самоочищающей способностью однако эта способность ограничена. Перегрузка водоема загрязнениями приводит к снижению в нем качества воды и гибели флоры и фауны. В целях защиты водоемов от загрязнений сточными водами разработаны и утверждены документы нормирующие содержание вредных веществ со сбрасываемой в реку водой.
Выбор методов и сооружений для подготовки сточных вод должен определяться в зависимости от характера и количества остаточных загрязнений и требований к качеству воды используемой в производстве.
В данной работе разрабатывается проект очистных сооружений канализации города Междуреченска.
Город Междуреченск является центром муниципального образования Междуреченский городской округ расположен на юго-востоке Кемеровской области и удален от города Кемерово на 302 км.
В современных границах площадь города составляет 335 тыс. га. Общая протяженность улиц проездов набережных -2235 км в том числе с усовершенствованным покрытием - 1171 км.
Плотность населения – 307 человек на 1 кв.км.
Численность городского и сельского населения на территории муниципального образования на 01.01.2012г. составляет 1066 тыс. человек из них: городское население –1039 тыс. человек 27 тыс. человек - сельское.
На 01.01.2012г. в городе осуществляют деятельность 1424 хозяйствующих субъектов.
Гидрологические объекты города Междуреченска представлены реками озерами болотами ледниками. Реки аккумулируют максимальное количество поверхностных вод обеспечивают значительную часть поверхностного стока питье и техническое водоснабжение населенных
пунктов и промышленных объектов имеют рекреационное значение для отдыха рыбной ловли.
Речные системы Междуреченского района принадлежат бассейну р. Оби в том числе р. Томи.
На территории района насчитывается более 1000 рек в том числе 13 имеют длину более 30 км; 22 - более 20 км 64 - более 10 км.
Технико-экономическое обоснование
Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких твердых веществ которые причиняют или могут создать неудобства делая воду водоемов опасной для использования нанося ущерб народному хозяйству здоровью и безопасности населения.
Для правильного определения необходимой степени очистки сточных вод спускаемых в водоём нужно иметь подробные данные об их количестве и составе а также данные детальных обследований водоёма характеризующие местные гидрологические и санитарные условия.
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды – достаточно сложная задача что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями предъявленными к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах но и требования которым должны удовлетворять очищенные воды при сбросе в водоем.
При выборе системы очистных сооружений необходимо учитывать: надежность системы эффективность защиты водоемов санитарно-гигиенические показатели максимальный суточный расход сточных вод концентраций загрязнений сточных вод по взвешенным веществам и допустимых концентраций на выпуске в водоём.
Для очистки городских сточных вод загрязненных взвешенными и органическими веществами применяются комбинированные методы и конструкции аппаратов очистных сооружений. В данном проекте необходимо предусмотреть механические биологические и химические методы очистки сточных вод.
Сущность механического метода очистки сточных вод состоит в том что из сточных вод путем отстаивания удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы улавливаются решетками песколовками отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей.
Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки подразделяемые на горизонтальные вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые. Горизонтальные и аэрируемые песколовки используют при расходах более 10000 м3сут. Конструктивной разновидностью горизонтальных песколовок являются горизонтальные с круговым движением воды и с прямолинейным движением воды. Горизонтальные с круговым движением воды рекомендуется применять при расходах до 70000 м3сут. Вертикальные песколовки велики по размеру и работают неэффективно поэтому их используют в исключительных случаях и при соответствующем обосновании.
В качестве песколовок принимаем горизонтальные песколовки с круговым движением воды они экономичны и надежны в работе.
Относительная простота отстойных сооружений обуславливает их широкое применение на различных стадиях очистки сточной воды и обработки образующихся осадков.
В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Первичными называются отстойники перед сооружениями для биологической очистки сточных вод; вторичными - отстойники устраиваемые для осветления сточных вод прошедших биологическую очистку.
По режиму работы различают отстойники периодического действия или контактные в которые сточная вода поступает периодически причем отстаивание ее происходит в покое и отстойники непрерывного действия или проточные в которых отстаивание происходит при медленном движении жидкости.
По направлению движения основного потока воды в отстойниках они
делятся на два основных типа: горизонтальные и вертикальные; разновидностью горизонтальных являются радиальные отстойники. В горизонтальных отстойниках сточная вода движется горизонтально в вертикальных - снизу вверх а в радиальных - от центра к периферии.
К числу отстойников относят и так называемые осветлители. Одновременно с отстаиванием в этих сооружениях происходит фильтрация
сточных вод через слой взвешенных веществ.
Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных условий. Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности очистной станции до 20 000 м3сут; горизонтальные -более 15 000 м3сут; радиальные – более 20 000 м3сут; осветлители со взвешенным слоем осадка применяются при производительности очистной станции до 100 000 м3сут.
В качестве первичных и вторичных отстойников проектом принимаются радиальные. Преимуществом радиальных отстойников является небольшая глубина что удешевляет их строительство. Круглая в плане форма позволяет устанавливать минимальное по толщине стенки что снижает стоимость сооружений. При выборе типоразмеров отстойников учитывается что более крупные отстойники экономичнее по сравнению с малогабаритными.
Выбор типа сооружений для биологической очистки сточных вод зависит от ряда факторов. К ним относятся: требуемая степень очистки сточных вод размер площади для очистных сооружений (наибольшая площадь для устройства полей орошения наименьшая для аэротенка) характер грунтов рельеф площадки и т.п.
Преимущества аэротенка: занимают меньшую площадь по сравнению с биофильтрами а также требуют меньших капитальных вложений хотя эксплуатационные расходы выше; на аэротенк можно подавать более концентрированную сточную воду и с большей концентрацией токсичный веществ чем на биофильтры; легче осуществляется контроль за концентрацией растворенного кислорода температурой и активной реакцией среды.
К недостаткам аэротенка относятся: при очистке сточных вод большой прирост активного ила использование избыточного активного ила является довольно сложной задачей.
Аэротенки могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми при этом в том и другом случае их применяют как с регенерацией так и без нее. Одноступенчатые аэротенки без регенерации применяют при БПКполн сточной воды не более 150 мгл с регенерацией - более 150 мгл и при наличии вредных производственных примесей. Двухступенчатые аэротенки применяют при очистке высококонцентрированных сточных вод.
По структуре движения потоков очищаемой сточной воды и возвратного активного ила различают: аэротенки-вытеснители аэротенки-смесители аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды. Аэротенки-вытеснители целесообразно применять при БПКполн поступающей сточной воды до 300 мгл а аэротекки-смесители - при БПКполн до 1000 мгл. Причем аэротенки-смесители более устойчивы к резким колебаниям расхода и состава стоков тогда как аэротенки-вытеснители к таким колебаниям более чувствительны.
Поскольку БПКполн менее 150 мгл то принимаю одноступенчатые аэротенки-смесители без регенерации.
Для уничтожения патогенных микробов и исключения заражения водоемов этими микробами сточные воды перед спуском в водоемы должны обеззараживаться (дезинфекция). Существует два метода обеззараживания сточных вод – обеззараживание хлором и обеззараживание озоном. Обеззараживание озоном целесообразно предусматривать после доочистки воды на микрофильтрах или на фильтрах.
В проекте предусматривается обеззараживание сточных вод гипохлоритом кальция в контактных резервуарах.
При выборе оптимального варианта проектных решений экономических факторов следует учитывать надежность системы; санитарно-гигиенические показатели; расход материалов; занимаемую сооружениями площадь.
1 Понятие канализации
Под канализацией принято понимать комплекс санитарных мероприятий
и инженерных сооружений обеспечивающих своевременный сбор сточных вод образующихся на территории населенных пунктов и промышленных предприятий быстрое удаление (транспортирование) этих вод за пределы населенных пунктов а также их очистку обезвреживание и обеззараживание.
Основными загрязнениями сточных вод являются физиологические выделения людей и животных отходы и отбросы получающиеся при мытье продуктов питания кухонной посуды стирке белья мытье помещений и поливке улиц а также технологические потери отходы и отбросы на промышленных предприятиях.
Бытовые и многие производственные сточные воды содержат значительные количества органических веществ способных быстро загнивать и служить питательной средой обусловливающей возможность массового развития различных микроорганизмов в том числе патогенных бактерий; некоторые производственные сточные воды содержат токсические примеси оказывающие пагубное действие на людей животных и рыб. Все это представляет серьезную угрозу для населения и требует немедленного удаления сточных вод за пределы жилой зоны и их очистки.
Внутренняя канализация служит для приема сточных вод в местах их образования и для отведения за пределы здания в наружную канализационную сеть. Наружная канализация предназначена для транспортирования сточных вод за пределы населенных пунктов или промышленных предприятий на очистные сооружения которые служат для обезвреживания сточных вод выпуска очищенных вод в водоем без нарушения его естественного состояния и обработки осадка в целях дальнейшей его утилизации [1].
2 Понятие сточных вод и их состав
Сточными называются воды использованные на бытовые производственные или другие нужды и загрязненные при этом дополнительными примесями изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства а также воды стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.
В зависимости от происхождения вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяют на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные) производственные (промышленные) и дождевые (атмосферные).
К бытовым относятся воды от кухонь туалетных комнат душевых бань прачечных столовых больниц а также хозяйственные воды образующиеся при мытье помещений. Они поступают как от жилых и общественных зданий так и от бытовых помещений промышленных предприятий. По природе загрязнений они могут быть фекальные загрязненные в основном физиологическими отбросами и хозяйственные загрязненные всякого рода хозяйственными отходами.
К производственным сточным водам относятся воды использованные в технологическом процессе не отвечающие более требованиям которые предъявляются к их качеству и подлежащие удалению с территории предприятий. Сюда относятся также воды откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых (угля нефти руды и др.).
Дождевые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. Их подразделяют на дождевые и талые получающиеся от таяния льда и снега. Отличительной особенностью дождевого стока являются его эпизодичность и резкая неравномерность. Воды от мытья и поливки улиц а также от фонтанов и дренажей по качественной характеристике загрязняющих примесей близки к дождевым водам и удаляются совместно с ними.
Сточные воды загрязнены всевозможными примесями органического и минерального происхождения которые могут находиться в них в виде раствора коллоидов суспензии и нерастворимых веществ. Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией т. е. массой примесей в единице объема в мгл или гм3.
По физическому состоянию загрязнения сточных вод делятся на:
а) нерастворимые примеси находящиеся в воде в виде крупных взвешенных
частиц (частицы диаметром более десятых долей миллиметра) и в виде суспензии эмульсии и пены (частицы диаметром от десятых долей миллиметра до 01 мкм);
б) коллоидные частицы диаметром от 01 до 0001 мкм;
в) растворимые частицы находящиеся в воде в виде молекулярно-дисперсных частиц диаметром менее 0001 мкм; они уже не образуют отдельной фазы и система становится однофазной — истинным раствором.
По своей природе загрязнения делятся на минеральные органические бактериальные и биологические. К минеральным загрязнениям относятся песок глинистые частицы частицы руды шлака растворы минеральных солей кислот и щелочей минеральные масла железо кальций магний кремний калий и другие неорганические вещества.
Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся: остатки растений плодоовощей и злаков бумага масла (растительные) и пр. Основным химическим элементом этого рода загрязнений является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных остатки мускульных и жировых тканей животных клеевые вещества и пр. Они характеризуются довольно значительным содержанием азота. Кроме того в сточных водах содержится фосфор сера и водород.
Бактериальные и биологические загрязнения представляют собой различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки мелкие водоросли и бактерии в том числе болезнетворные — возбудители брюшного тифа паратифа дизентерии и др. Этот вид загрязнений свойствен в основном бытовым водам и некоторым видам производственных сточных вод (сточным водам боен кожевенных заводов шерстомоек биофабрик и т. п.). По своему химическому составу они относятся к органическим загрязнениям но выделяются в отдельную группу ввиду особого взаимодействия с загрязнениями других видов [1].
3 Биохимическая и химическая потребность в кислороде
Для очистки сточных вод которая наиболее успешно проходит в аэробных условиях как это видно из предыдущего необходимо наличие кислорода для окисления органического вещества входящего в состав загрязнений сточных вод. Израсходованный на это кислород пополняется главным образом за счет растворения его из атмосферного воздуха. Таким образом в канализационных очистных сооружениях которые служат для минерализации органических загрязнений входящих в состав сточных вод одновременно протекают два процесса: потребление кислорода и его растворение. Установлено что минерализация органического вещества происходящая в результате его окисления при содействии микроорганизмов-минерализаторов или так называемого биохимического окисления совершается в две фазы: в первой фазе окисляются углерод-содержащие вещества дающие в результате углекислоту и воду во второй — азотсодержащие вещества сначала до нитритов а затем до нитратов.
Степень загрязненности как сточных вод так и вод водоемов органическими веществами содержащимися в растворенном виде и в виде неоседающих взвешенных и коллоидных частиц может быть определена по содержанию кислорода потребляемого на биохимическое окисление этих веществ в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий. Величина эта носит название биохимической потребности в кислороде обозначается БПК и численно выражается концентрацией кислорода в мгл или гм3. В некоторых случаях приходится исчислять суммарную биохимическую потребность в кислороде для всей массы органических загрязнений сбрасываемых в водоем со сточными водами.
БПК определяют в зависимости от назначения анализа как в предварительно отстоенной так и в неотстоенной сточной воде при температуре 20 °С. Таким образом БПК показывает концентрацию кислорода требуемого на окисление коллоидных и растворенных загрязнений а также той части нерастворимых веществ которые не задержаны в отстойниках.
Для более полной оценки содержания органических веществ в сточной воде особенно если она представляет собой смесь бытовых и производственных вод в последнее время определяют (кроме БПК) химическое потребление кислорода (ХПК). Значение ХПК определяют при нагревании органических соединений с химически чистой концентрированной серной кислотой к которой прибавляют йодат калия или соли хромовой кислоты отдающие свой кислород на окисление. Для бытовых сточных вод БПК20 составляет 86% ХПК; однако многие производственные воды имеют ХПК превышающую БПК на 50% и более [1].
4 Методы очистки сточных вод и обработки осадка
Методы применяемые для очистки сточных вод могут быть разделены на три группы: 1) механические; 2) физико-химические и 3) биологические. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию). Развитие техники очистки сточных вод должно идти в направлении интенсификации приемов биологической очистки создания высокоэффективных методов физико-химической очистки разработки технологических процессов сочетающих принципы биологической и физико-химической очистки с одновременным изысканием путей повторного использования очищенных городских сточных вод в различных отраслях народного хозяйства и в первую очередь в промышленности.
Повышение требований к степени полной биологической очистки определило развитие так называемой доочистки сточных вод. Образующийся при очистке сточных вод осадок подвергается обработке с целью утилизации в качестве органо-минерального удобрения [1].
5 Способы и сооружения механической очистки сточных вод
В городских сточных водах содержится большое количество нерастворимых и малорастворимых веществ с размером частиц более 01 мкм которые образуют с водой дисперсные системы суспензии и эмульсии. Такие системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях способны разрушаться выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды.
Механическая очистка - это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворенных гpубодисперсных примесей имеющих минеральную и органическую природу. Для этого применяются следующие методы:
процеживание - задержание наиболее крупных загpязнений и частично
взвешенных веществ на решетках и ситах;
отстаивание - выделение из сточных вод взвешенных веществ под
действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей) отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих примесей) а также нефтеловушках масло и смолоуловителях. Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание используемое в гидроциклонах и центрифугах;
фильтрование - задержание очень мелкой суспензии во взвешенном
coстоянии на сетчатых и зернистых фильтрах.
При неравномерном образовании производственных сточных вод перед подачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и концентрации в ycреднителях различной конструкции.
Метод отстаивания вместе со сбраживанием осадков используется в комбинированных сооружениях для очистки небольших количеств сточной воды септиках двухъярусных отстойниках и осветлителях перегнивателях.
В настоящее время как самостоятельный метод механическую очистку применяют редко. Такая возможность существует если при использовании только механической очистки по условиям сброса в водоем обеспечивается необходимое качество воды (для производственных сточных вод повторный возврат в технологический процесс). В основном же механическую очистку используют как предварительный этап перед биологической очисткой или в качестве доочистки стоков [2].
Решётки – устанавливаются на очистных станциях при поступлении на них сточных вод самотёком. Расчёт решёток производится на максимальный приток сточных вод или на пропускную способность очистной станции. Крупные плавающие отбросы (тряпьё бумага пластик стекло остатки пищи полиэтилен и др.) необходимо извлекать из сточных вод на начальной стадии очистки так как они засоряют трубы насосы и замусоривают природные водоёмы принимающие сточные воды. Решётки применяют для задержания крупных отбросов содержащихся в сточной воде. Для освобождения сточных вод от крупных плавающих отбросов применяются разнообразные типы механизмов. Основными из которых являются: стержневые решётки с ручной и механизированной очисткой прутьев ступенчатые решётки ротациональные диски а также центрифуги применяются не только для тщательного удаления крупных плавающих отбросов но также для удаления минеральных взвесей песка и частично органических загрязняющих веществ что позволяет отказаться от использования песколовок и первичных отстойников на последующих стадиях очистки сточных вод.
Стержни прямоугольного сечения меньше подвержены обволакиванию и накручиванию на них различных материалов но создают максимальный эффект сопротивления потоку сточных вод. В современных конструкциях стержневых решёток это учтено и используется более сложные формы сечения стержней. Благодаря конструктивному исполнению прутьев каплевидной формы в сечении стержневые решётки не засоряются волокнистыми отбросами. Кроме того такое конструктивное исполнение позволяет свести к минимуму гидравлическое сопротивление конструкции.
Для очистки возникающих засоров применяется специальная щётка из капроновых прутиков. Эластичные прутики эффективно очищают засоры. Задержанные на решётках отбросы собираются в контейнер дезинфицируется известью и по мере накопления вывозятся (срок хранения отбросов на сооружениях не должен превышать 7 дней).
Решётки устанавливают на пути движения жидкости поперёк канала подводящего сточную воду к очистной станции. Ширину прозоров решётки принимают 16 мм (не более). Скорость потока воды через них не более 1 мс во избежание продавливания отбросов. Сточные воды освобождённые от крупных плавающих отбросов на решётках поступают в песколовки [1].
Песколовки предназначаются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) и устанавливаются перед отстойниками. Применение песколовок обусловлено тем что при выделении в отстойниках минеральных и органических примесей возникают затруднения при удалении осадка из отстойников. Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом чтобы в них выпадали песок и другие тяжелые минеральные частицы но не выпадал осадок органического происхождения.
По характеру движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные – с круговым или прямолинейным движением воды вертикальные – с движением воды снизу вверх и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения подразделяются на тангенциальные и аэрируемые.
Осевший на дно песколовки с прямолинейным движением воды песок удаляют гидроэлеватором или песковыми насосами. Песколовки сооружают из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.
Действие горизонтальной песколовки основано на том что при движении сточной воды каждая частица перемещается вместе со струей воды и одновременно движется вниз под действием силы тяжести со скоростью соответствующей крупности и плотности частицы. К горизонтальным относятся песколовки с круговыми движениями воды (рисунок 2.1)
Рисунок 2.1 – Песколовки с круговыми движениями воды пропускной способностью 1400 – 64000 м3сутки [1].
-гидроэлеватор; 2-трубопровод для отвода всасывающей примесей; 3- желоб; 4-поверхностные затворы; 5-подводящий лоток; 6 пульпопровод; 7-трубопровод для рабочей жидкости; 8-камера переключения; 9-устройства для всплывающих примесей;10-отводящей лоток; 11-полупрогужные щиты (при очистке нефтесодержащих сточных вод).
Обычно в песколовках задерживается песок с гидравлической крупностью и0 = 18-24 ммс (песок крупностью 02-025 мм) составляющий около 65% всего количества песка содержащегося в сточных водах.
Чем больше скорость течения воды тем сильнее турбулентность потока и больше вертикальная составляющая скорости движения воды и тем более крупные частицы будут выноситься вместе с водой чем медленнее течение тем более мелкие и легкие частицы будут выпадать в осадок.
Скорость движения воды в песколовках не должна выходить из определенных пределов. Для бытовых вод такими пределами скорости считаются для песколовок с горизонтальным движением 03 мс (при максимальном притоке) и 015 мс (при минимальном притоке) [2].
Вертикальные песколовки применяют редко. Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане; подвод воды к ним производится тангенциально (по касательной). В таких песколовках каждая частица испытывает кроме сил тяжести влияние центробежных сил. Это способствует более интенсивному отделению песка от воды и легких органических примесей которые вследствие вращательного движения поддерживаются во взвешенном состоянии и не выпадают в осадок. Тангенциальные песколовки обеспечивают более полное задержание песка с малым количеством органических загрязнений.
Аэрируемые песколовки являются разновидностью тангенциальных песколовок и выполняются в виде удлиненных резервуаров. Вращательное движение в них создается путем аэрации сточной воды.
Объем осадка выпадающего в песколовке зависит от многих факторов: от системы канализации протяженности сети ее уклонов условий эксплуатации канализации состава производственных вод поступающих в канализацию.
По существующим нормативам для городской канализации объем осадка выпадающего в горизонтальных песколовках принимается равным 002 л на одного человека в сутки при влажности осадка в среднем 60% и плотности его 15 тм3.
Механизированное удаление песка из горизонтальных песколовок обязательно при объеме его более 01 м3 сутки. При механизированном удалении осадка одна песколовка (или одно отделение) независимо от числа рабочих песколовок должно быть резервной. Осадок удаляют (в зависимости от конструкций и размеров песколовки) гидроэлеваторами песковыми насосами ковшами и др. Удаления осадка из песколовок осуществляется 1 раза в сутки. Объем песка задержанного в песколовках замеряют при выгрузке.
Вода после песколовок не должна иметь примеси в виде песка т.к. это приводит к засорению иловых труб в первичных отстойниках.
При снижении количества сточной воды поступающей на очистные сооружения для сохранения в песколовках необходимой скорости одна из секций отключается. Сточная вода из песколовок самотеком поступает на первичные отстойники [1].
Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым в практике способом выделению из сточной воды грубодисперсных примесей которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. В зависимости от требуемой степени очистки сточных вод отстаивание применяется в целях предварительной обработки перед очисткой на другие более сложные сооружения или как способ окончательной очистки если требуется выделить из сточных вод только нерастворенные (осаждающиеся или всплывающие) примеси.
В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные.
Первичными – называются отстойники перед сооружениями для биологической очистки сточных вод. Вторичные – отстойники устраиваемые для осветления сточных вод прошедших биологическую очистку.
По режиму работы различают отстойники периодического действия или контактные в которые сточная вода поступает периодически причем отстаивание ее происходит в покое и отстойники непрерывного действия или проточные в которых отстаивание происходит при медленном движении жидкости. В практике очистки сточных вод осаждение взвешенных веществ производится чаще всего в проточных отстойниках. Контактные отстойники применяют для обработки небольших объемов сточных вод.
По направлению движения потока воды в отстойниках делятся на два типа – горизонтальные и вертикальные. Разновидностью горизонтальных отстойников являются радиальные отстойники. В горизонтальных отстойниках сточная вода движется горизонтально в вертикальных – снизу вверх а в радиальных – от центра к периферии.
Содержание нерастворённых примесей (взвешенных веществ) выделяемых первичными отстойниками зависит от начального содержания от характеристики примесей (формы и размера их частиц плотности скорости их осаждения) а также от продолжительности отстаивания. Первичные отстойники – подземные железобетонные резервуары продолжительность отстаивания грубодисперсных взвешенных веществ выпадает осадок в течение 15 ч. Скорость осаждения и полнота выделения из воды тонкодисперных частиц зависит от их способности к агломерации [2].
Допустимое остаточное содержание взвешенных веществ – вынос из первичных отстойников – устанавливается в зависимости от биологических окислителей для последующей очистки сточных вод. Из отстойников в аэротенк содержание взвешенных веществ в сточной воде не должно превышать 150мгл [2].
Вертикальные отстойники применяют при низком уровне грунтов вод и пропускной способности очистных сооружений до 10000 м3сут. Горизонтальные и радиальные отстойники применяют независимо от уровня грунтовых вод при пропускной способности очистных сооружений свыше 15000 – 20000 м3сут [2].
Рисунок 2.2 – Радиальный отстойник
- подача сточной воды; 2 – сборный лоток; 3 – отстойная зона; 4-иловый приямок; 5 – скребковый механизм; 6 – удаление осадка.
Радиальный отстойник представляет собой круглый в плане резервуар. Сточная вода подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально от центра к периферии. Особенностью гидравлического режима работы радиального отстойника является то что скорость движения воды изменяется от максимального его значения в центре отстойника до минимального у периферии. Плавающие вещества удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройством размещенным на вращающейся ферме и поступают в приемный бункер или в сборный лоток.
Выпадающий осадок с помощью скребков укрепленных на подвижной ферме сдвигается в приямок отстойника. Частота вращения подвижной фермы 2–3 ч; вращение осуществляется с помощью периферийного привода с тележкой на пневмомашине. Осадок удаляется по трубопроводу с помощью плунжерных и центробежных насосов установленных в расположенной рядом насосной станции. Всплывающие вещества отводятся в жиросборник.
Радиальные отстойники применяют в качестве как первичных так и вторичных. Отношение диаметра отстойника к его глубине у периферийного водосборного лотка принимают от 6 до 12. Отстойники задерживают до 60% взвешенных веществ.
В зависимости от объема выпавшего осадка скребковый механизм работает непрерывно или периодически. В периодическом случае включается за 1час до начала удаления осадка. Процесс удаления автоматизирован. Влажность осадка равна 95% при самотечном удалении и 935% при удалении насосами. Осадок из первичных отстойников удаляется через иловые трубы в колодцы илопровода под гидростатическим давлением
(15-2 м) не реже одного раза в сутки и направляется на иловые площадки.
Диаметр иловой трубы определяют расчетом однако он должен быть не менее 200 мм. Высота бортов отстойника над поверхностью воды в нем обычно равна 03.
Вместимость приямка для сбора осадка в отстойнике определяют по объему осадка образовавшегося в течение 4 ч. Стенки приямка имеют наклон 60° что облегчает сползание осадка.
Преимуществом радиальных отстойников является небольшая глубина что удешевляет их строительство. Круглая в плане форма позволяет устанавливать минимальные по толщине стенки что также снижает стоимость сооружений.
Независимо от производительности очистной станции минимальное число отстойников принимается с таким расчетом чтобы на первую очередь строительства иметь не менее двух рабочих отстойников. Часто компонуют четыре отстойника в единый блок. Равномерное распределение сточной воды между отстойниками осуществляется с помощью распределительной чаши.
Первичные отстойник выполняет следующие функции:
осаждение взвешенных (40-70%) плавающих и частично органических (15-40% по БПК5) веществ присутствующих в сточных водах;
временное хранение осадка.
Эффективность работы отстойника оценивается по содержанию взвешенных оседающих веществ в поступающих в отстойник и осветлённых водах влажности и зольности осадка.
Эффективность удаления взвешенных веществ зависит от:
начальной концентрации крупности или дисперсности частиц их склонности к агломерации (склеиванию и укрупнению) в процессе отстаивания;
продолжительности отстаивания;
площади отстаивания (при этом очень небольшое влияние на скорость отстаивания взвешенных частиц оказывает глубина отстаивания);
наличия гидравлических потоков;
температуры очищаемой воды [1].
6Физико-химические методы
Физико-химические методы очистки заключается в том что в очищаемую воду вводят вещество – реагент (коагулянт и флокулянт). Химическая реакция с примесями способствует более полному выделению нерастворимых примесей коллоидов и части растворимых соединений и тем уменьшают их концентрацию в сточной воде; переводят растворимые соединения в нерастворимые или в растворимые но безвредные. Изменяют реакцию сточных вод в частности нейтрализуют их; обесцвечивают окрашенную воду.
Современные исследования свидетельствуют о возможности обеспечения глубокой очистки сточных вод физико-химическими методами. Освоение такой очистки по стадиям позволяет резко интенсифицировав механическую очистку сточных вод или заменить биологическую очистку.
Физико-химические методы чаще всего применяют при очистке производственных сточных вод. При этом в зависимости от местных условий тот или иной метод может явиться окончательной стадией (если достигаемая степень очистки достаточна для использования сточных вод повторно) либо предварительной стадией (например при удалении ядовитых соединении или каких-либо других веществ препятствующих нормальной работе последующих очистных сооружений) [1].
7Биологические методы
Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности микроорганизмов которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий коллоидов и в растворе и являющихся для микроорганизмов источником питания в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений.
Существующие сооружения для биологической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа:
сооружения в которых очистка происходит в условиях близких к естественным;
сооружения в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.
Сооружения для биологической очистки в естественных условиях могут быть разделены на сооружения в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и на сооружения представляющие собой водоемы (биопруды) заполненные протекающей очищаемой сточной водой. В сооружениях первого типа питание кислородом идет за счет непосредственного поглощения его микроорганизмами из воздуха. В сооружениях второго типа питание кислородом идет главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации. Климатические условия и большая занимаемая площадь ограничивают развитие естественных приемов биологической очистки сточных вод (биопруды поля орошения поля фильтрации).
Для биологической очистки сточных вод в искусственных условиях применяют аэротенки биофильтры и аэрофильтры.
В этих сооружениях очистка протекает более интенсивно чем на полях орошения полях фильтрации и прудах потому что искусственным путем создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.
Интенсивностью процесса очистки сточных вод определяется окислительная мощность сооружения под которой понимается число граммов кислорода получаемое с 1 м3 сооружения в сутки и используемое для снижения биологической потребности в кислороде сточных вод окисления аммонийных солей до нитритов и нитратов а также для повышения содержания в сточных водах растворенного кислорода. Окислительная мощность для различных сооружений колеблется в широких пределах.
Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества содержащиеся в сточных водах в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности. Искусственно культивируемые микроорганизмы освобождают воду от загрязнений а метаболизм этих загрязнений в клетках микроорганизмов обеспечивает их энергетические потребности прирост биомассы и восстановление распавшихся веществ клетки.
Биологическим путем могут обрабатываться очень многие сложные и разнообразные органические вещества. Переработке подвергаются также некоторые неокисленных неорганические соединения – сероводород аммиак нитриты и т.п. В сточных водах присутствуют вещества которые биологическим путем не окисляются или окисляются настолько медленно что завершение процесса оказывается недостижимым. К группе биологически неокисляемых веществ относятся углеводороды некоторые сложные эфиры ряд жестких синтетических поверхностно-активных веществ красители и другие вещества [3].
Биологическую очистку называют полной если БПКполн очищенной воды составляет менее 20 мгл и неполной при БПКполн более 20 мгл. Такое определение является условным так как и при полной биологической очистке происходит лишь частичное освобождение воды от суммы находящихся в ней примесей.
Полную биологическую очистку можно подразделить на две категории: с нитрификацией азота аммонийных солей и без нее. Процесс нитрификации проходит одновременно с окислением клеточного вещества бактерий поэтому вариант полной биологической очистки с нитрификацией называют еще процессом очистки с минерализацией активного ила или длительным процессом очистки.
Органические загрязнения находятся в сточных водах в растворен
ном коллоидном и нерастворенном состоянии. Ряд микроорганизмов в частности бактерии вирусы дрожжи плесени могут 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 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. Все химические преобразования от начала процесса усвоения в живом веществе осуществляются с помощью ферментов каталитическая функция которых лежит в основе жизнедеятельности любого организма. Методы биоокисления в искусственных условиях осуществляются в двух основных модификациях – с микроорганизмами прикрепленными к материалу загрузки фильтра (биологические фильтры или биофильтрами). В биофильтрах сточная вода фильтруется через крупнозернистый материал покрытый биопленкой образована колониями микроорганизмов. Или свободно плавающими в обрабатываемой воде – метаболизм в аэробных условиях заключается в создании в резервуаре со сточной водой взвешенного слоя хлопьев ила называемого активным через который протекает сточная вода.
Биоценоз активного ила и биопленки весьма разнообразен. Он включает бактерии которым в процессе очистки отводится главная роль – простейшие грибы некоторые высшие организмы (типа червей клещей) водоросли вирусы. Активный ил по внешнему виду представляет собой мелкие хлопья от свело до темно-коричневого цвета которые состоят из большого числа многослойно расположенных или флоккулированных клеток.
Качественный и количественный состав микронаселения ила и пленки зависит от многих факторов: состава обрабатываемой воды массы загрязнений приходящихся на единицу массы ила в единицу времени доступа кислорода гидродинамического режима в сооружении [3].
В активном иле присутствуют хорошо сформированные скопления бактерий с развитой поверхностью. Установлено чем больше различных органических соединений в стоках тем разнообразней биоценоз ила.
Между группами организмов активного ила три типа отношений: отношения метаболизма между гетеротрофными и нитрифицирующими бактериями конкурентные отношения между гетеротрофными и сапрозойными простейшими «хищник – жертва» между ресничными простейшими и гетеротрофными бактериями.
Многолетние наблюдения за работой очистных сооружений биологической очистки а также результаты исследований показали что микро-население ила может служить индикатором процесса очистки.
В нормально работающем иле обычно наблюдается большое разнообразие простейших при этом нет количественного преобладания какого-либо одного из видов все организмы подвижны находится в оживленном состоянии; ил хорошо флоккулирует и легко оседает.
Если питания для ила недостаточно то наблюдается измельчение простейших они становятся прозрачными – инфузории. Вслед за инфузориями коловратки. Вода над илом имеет мелкую плохо оседающую муть.
Ил с избытком питания имеет малое качественное разнообразие видов при количественном преобладании одного из них. Появляются развиваться нитчатые бактерий. Вода над илом имеет опалесценцию.
В составе ила появляются отклонения при поступлении сточной воды другого состава или недостаток кислорода в сооружении.
Количественная оценка организмов в иле производится путем подсчета числа особей каждого вида в определенном объеме капли (под микроскопом) с переводом затем полученного результата на 1 мл смеси. Число организмов в 1 мл изменяется от единиц до нескольких сотен тысяч [1].
Биофильтр – сооружение в котором вода фильтруется через загрузочный материал покрытый пленкой образованной колониями микроорганизмов.
Биофильтр состоит из следующих основных частей:
- фильтрующей загрузки (тело фильтра) из шлака гравия керамзита щебня пластмасс асбестоцемента помещенной обычно в резервуаре с водопроницаемыми или водонепроницаемыми стенками;
- водораспределительного устройства обеспечивающего равномерное с небольшими интервалами орошение сточной водой поверхности
загрузки биофильтра;
- дренажного устройства для удаления профильтровавшейся воды;
- воздухораспределительного устройства с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух.
Процессы окисления происходящие в биофильтре аналогичны процессам происходящим в других сооружениях биологической очистки и в первую очередь на полях орошения и полях фильтрации. Однако в биофильтре эти процессы протекают значительно интенсивнее.
Проходя через загрузку биофильтра загрязненная вода оставляет в ней нерастворенные примеси не осевшие в первичных отстойниках а также коллоидные и растворенные органические вещества сорбируемые биологической пленкой. Густо заселяющие биопленку микроорганизмы окисляют органические вещества и отсюда черпают энергию необходимую для своей жизнедеятельности. Часть органических веществ микроорганизмы используют как пластический материал для увеличения своей массы. Таким образом из сточной воды удаляются органические вещества и увеличивается масса активной биологической пленки в теле биофильтра. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путем естественной и искусственной вентиляции фильтра [1].
Аэротенк представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар состоящий из одной или нескольких секций. Каждая секция разделяется на коридоры продольными перегородками не доходящими до противоположной торцовой стены резервуара. По этим коридорам последовательно из одного в другой походит сточная вода. Поперечное сечение коридоров аэротенков – прямоугольное или квадратное. Глубину аэротенков чаще всего принимают равной от 3 до 5 метров ширину – не меньше двукратной глубины; длину аэротенка рекомендуется назначать не меньше десятикратной ширины.
Аэротенк – аппарат с постоянно протекающей сточной водой во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы потребляющие субстрат то есть загрязнение этой сточной воды.
Аэротенки классифицированы по гидродинамическому режиму работы: аэротенки идеального вытеснения; аэротенки идеального смешения; аэротенки промежуточного типа.
Большое значение в конструкции аэротенков имеет система аэрации. Применяются аэротенки с пневматической пневмомеханической механической и эжекционной системами аэрациии. Аэрационные системы предназначены для подачи и распределения кислорода или воздуха в аэротенке а также поддержании активного ила во взвешенном состоянии.
Пневматические аэраторы подразделяют на типы в зависимости от крупности получаемых пузырьков: мелкопузырчатые средне пузырчатые крупнопузырчатые. К мелкопузырчатым относятся – аэраторы форсуночного и ударного типа а также керамические тканевые и пластиковые аэраторы; к средне пузырчатым – перфорированные трубы щелевые и другие устройства; к крупнопузырчатым – открытые трубы сопла.
При механической системе аэрации перемешивание иловой смеси и воздуха осуществляется механическими устройствами например вращающимися мешалками щетками турбинками.
Аэротенки – смесители характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси. Полное смешение сточной воды с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления.
Аэротенки – вытеснители имеют сосредоточенный впуск исходной воды и циркуляционного ила в начале сооружения и отвод иловой смеси в конце его. Повышенная концентрация загрязнений в начале сооружения обеспечивает увеличение скорости их окисления что несколько сокращает общий период аэрации но изменение состава воды по длине аэротенка затрудняет адаптацию ила и снижает его активность. Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора к ширине коридора не менее 50:1. Конструкция аэротенков – вытеснителей должна обеспечивать работу по схеме с регенерацией активного ила. Регенерация ила принимается 25-50% объема сооружений.
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности микроорганизмов – минерализаторов в аэротенк должен непрерывно поступать кислород который используется в биохимических процессах.
В практике чаще всего производится подача сжатого воздуха и решаются обе задачи: перемешивание активного ила и сточной жидкости и поддержание необходимого кислородного режима в аэротенке.
Сточная жидкость поступает в аэротенк и удаляется из него непрерывно. Время пребывания жидкости в аэротенке колеблется от двух часов до нескольких десятков часов. В самом начале при смешении сточной жидкости с активным илом происходит сорбция органических веществ и окисление наиболее легко окисляющейся их части. В результате этого происходит резкое снижение биохимической потребности сточной жидкости в кислороде. Скорость потребления кислорода на этой стадии очистки наибольшая. Однако частичная сорбция нерастворенных и коллоидных загрязнений может происходить и при недостатке кислорода. На этом основан принцип предварительной аэрации сточных вод. Во второй стадии процесса происходит регенерация активного ила то есть восстановление его сорбирующей способности а также доокисление медленно окисляющихся органических веществ. В третьей стадии процесса - нитрификация аммонийных солей. В результате чего образуется сначала соли азотистой кислоты а при дальнейшем окислении соли азотной кислоты (нитраты) то есть происходит процесс нитрификации.
Нитрификация имеет большое значение в очистке сточных вод так как этим путем накапливается запас кислорода который может быть использован для окисления органических без азотистых веществ когда полностью уже израсходован для этого процесса весь свободный кислород.
Под действием анаэробных микроорганизмов (денитрифицирующих бактерий) кислород отщепляется от нитритов и нитратов и вторично используется для окисления органического вещества [3].
Содержащиеся в сточной воде вещества сорбируются поверхностью активного ила. Процесс сорбции интенсивен и обычно уже через несколько минут после контакта ила со сточной водой концентрация в ней органических веществ снижается более чем наполовину.
Взвешенные вещества поступающие в аэротенк также сорбируются поверхностью активного ила. Частично наряду с бактериями они служат пищей простейшим коловраткам и червям а частично под воздействием бактериальных ферментов превращаются в растворенные вещества и усваиваются микрофлорой. Процесс минерализации взвешенных веществ протекает медленнее чем растворенных в составе активного ила в большем или в меньшем количестве обычно присутствуют не переработанные взвешенные вещества.
Из аэротенка вода поступает во вторичный отстойник где активный ил отстаивается. Отстоявшаяся вода после дезинфекции выпускается в водоем. А осевший активный ил частично возвращается в аэротенк. А частично направляется на переработку. Возвращение активного ила из отстойника в аэротенк требуется для поддержания необходимой концентрации ила в аэротенке. Так как естественный прирост нужную концентрацию ила не обеспечивает.
Осевший во вторичном отстойнике активный ил содержит некоторое количество не переработанных веществ. Такой ил перед возвращением в аэротенк должен быть подвергнут регенерации то есть восстановлению. Регенерация заключается в аэрации активного ила при отсутствии вновь поступающих загрязнений. При этом окисляются вещества сорбированные активным илом. Регенерация особенно необходима при очистке сточных вод содержащих медленно окисляемые соединения [1].
8Химический метод очистки сточных вод
В практике очистки сточных вод дезинфекцию осуществляют теми же приемами и средствами что и при очистке природных вод. Наиболее часто применяют хлорирование газообразным хлором а на станциях пропускной способностью до 1000 м3сутки используют и хлорную известь. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается обеззараживание биологически очищенных вод гипохлоритом кальция а также путем электролиза раствора NaCl. Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков.
Сточные воды содержат большое количество микроорганизмов в том числе болезнетворных бактерий что делает эту воду опасной в санитарном отношении. В бытовых сточных водах встречаются бактерии брюшного тифа дизентерии и другие возбудители желудочно-кишечных заболеваний а также яйца гельминтов поступающие в сточные воды с выделениями людей и животных. Проводят анализ на наличие особого вида бактерий – группы кишечной палочки бактерии Coli являются типичными представителями кишечной микрофлоры. Обеззараживание (дезинфекция) очищенных сточных вод производится для уничтожения содержащихся в них патогенных микробов и устранения опасности заражения водоема.
Патогенные микробы не могут быть удалены полностью при отстаивании. После механической и искусственной биологической очистке до спуска в водоем требуется обеззараживание сточной воды. Оно может быть эффективным когда в воде не содержатся взвешенные вещества. Патогенные микробы не могут быть полностью удалены ни при отстаивании ни биологической очистке сточных вод. Поэтому после механической и искусственной биологической очистки сточные воды до спуска их в водоем необходимо обеззараживать. Эффективность обеззараживания определяемая по концентрации бактерии Coli достигается 100%.
Дезинфекция сточных вод может производиться различными способами но наибольшее распространение получило хлорирование т.е. введение в сточную воду определенное количество хлора хлорной извести или гипохлорита натрия а также озоном. Сущность обеззараживающего действия хлора заключается в окислении ферментов входящих в состав протоплазмы клеток бактерий в результате чего последние погибают [1].
8.1Дезинфекция сточных вод хлором
При обеззараживании хлор должен быть хорошо перемешан с водой и находится определенное время в контакте с ней. Контакт хлора со сточной водой осуществляется в сооружениях называемых контактными резервуарами. Контакт хлора со сточной водой должен производиться 30 минут. Бактерицидный эффект хлора в значительной степени зависит от начального его количества и продолжительности контакта с водой.
Жидкий хлор вводят в сточную воду или непосредственно или при помощи хлоратора – прибора который служит для приготовления раствора хлора в водопроводной воде и его дозирования.
В настоящее время наиболее широко для дезинфекции сточных вод используют хлор доставляемый на очистные станции в баллонах или в контейнерах под высоким давлением в жидком состоянии.
Для смешения хлорной воды со сточной жидкостью применяют различного типа смесители. Наиболее простым является ершовый смеситель используемый при производительности 12 – 1400 м3сут. Для расходов 1400 – 280 000 м3сут применяют смесители типа «лоток Паршаля». Продолжительность контакта хлора с очищаемой водой должна составлять 30 мин. В качестве контактных резервуаров применяют отстойники аналогичные первичным. Оборудовать их скребками для удаления осадка необязательно [1].
8.2 Дезинфекция сточных вод озоном
Озон обладает более высоким бактерицидным действием чем хлор. При определенных условиях применение озона весьма целесообразно. Озон оказывает универсальное действие проявляющееся в том что одновременно с обеззараживанием воды происходит улучшение физико-химических и органолептических показателей воды. Этим обусловлена необходимость повышения дозы озона для дезинфекции воды при наличии в ней органических загрязнений.
Озонаторные установки состоят из следующих основных элементов: озонаторов для синтеза озона оборудования для подготовки и транспортирования воздуха устройств электропитания камер контакта озона с обрабатываемой водой оборудования для утилизации остаточного озона в обрабатываемой газовой смеси.
Озон получают из воздуха: для получения 1 кг озона требуется 50-60 м3 воздуха. Воздух следует забирать из незагрязненной зоны на высоте не менее 4 м над коньком крыши здания. Для очистки и сушки воздуха применяют адсорбционные установки типа АГ-50 или УОВ. В установках по озону более 6 кгч применяют двухступенчатую сушку воздуха.
Синтез озона осуществляется в электрических генераторах-озонаторах их поставляют французские фирмы «Трелигаз» «Дегремон» и чехословацкое народное предприятие «Kralovopolska strojirna».
Обработку сточной воды озоном производят в камерах контакта где обеспечивается интенсивное перемешивание воды. Барботажные камеры в зависимости от расхода обрабатываемой воды и требуемой продолжительности озонирования выполняются в виде колонн или прямоугольных закрытых резервуаров (одного или нескольких). Резервуары большого объёма делят на несколько секций вертикальными перегородками.
Обеззараживание озоном целесообразно предусматривать после доочистки воды на микрофильтрах или на фильтрах. Дозу озона в этом случае следует принимать равной 6 – 10 мгл при продолжительности контакта 8 – 10 мин. После биологической очистки (до содержания взвешенных веществ 10 –12 мгл и БПКполн ≥15 мгл) требуемая доза озона равна 15 – 30 мгл а продолжительность контакта – 03 – 05 ч [1].
9Методы обработки осадка
При очистке сточных вод любым из описанных выше методов образуется осадок вследствие выпадения нерастворенных веществ в первичных отстойниках. В результате биологической очистки образуется большое количество осадка который выделяется во вторичных отстойниках. Осадок состоит из твердых веществ сильно разбавленных водой. В сыром состоянии при очистке бытовых и некоторых производственных вод этот осадок имеет неприятный запах и является опасным в санитарном отношении так как содержит огромное количество бактерий (в том числе могут быть и болезнетворные) и яиц гельминтов.
Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов (сбраживанию) и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся септики двухъярусные отстойники метантенки.
Первые два типа сооружений выполняют одновременно две задачи:
) выделение из сточных вод нерастворенных веществ путем отстаивания; 2) сбраживание образующегося осадка.
Метантенки предназначаются преимущественно для сбраживания осадка; реже они применяются для предварительной анаэробной очистки высококонцентрированных сточных вод. Для уменьшения влажности осадка сточных вод и его объема служат иловые пруды (для небольших станций) и иловые площадки. Для обезвоживания осадка применяются различные механические приемы – вакуум-фильтрация фильтропрессование центрифугирование. Создаются эффективные аппараты по термической сушке и сжиганию осадков. Важное значение приобретает утилизация осадков в качестве органоминерального удобрения и белково-витаминных добавок к рационам питания сельскохозяйственных животных.
В отдельных случаях при благоприятных местных условиях устраивают накопители осадка выделяемого из сточных вод.
При выборе метода очистки и обработки осадка сточных вод населенных пунктов а также места расположения и типов очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность и целесообразность использования очищенных сточных вод и осадка.
В результате механической и биологической очистки городских сточных вод на очистных сооружениях образуется различного вида осадка содержащие органические вещества. Это отбросы на решетках осадок выпавший в первичных отстойниках активный ил или биопленка образующиеся в сооружениях аэробной биологической очистки воды.
Общий объем осадков не превышает 1% объема обрабатываемых стоков при этом на долю активного ила приходится 60-70% образующихся осадков. Осадок из первичных отстойников неоднороден по фракционному составу. Активный ил по фракционному составу однородный влажность составляет 96-992% состоящий из микробиальных клеток. Твердая фаза осадка городских сточных вод состоит из органических и минеральных веществ.
Осадки сточных вод содержат ценные удобрительные вещества (азот фосфор калий микроэлементы) и могут использоваться в качестве удобрения. Состав осадка и ила может меняться в значительных пределах и зависит от состава сточных вод. Большое содержание органических веществ обусловливает способность осадка загнивать а бактериальная зараженность создают опасность распространения инфекций. Основной задачей обработки осадка является обезвреживание: получение безопасного в санитарном отношение продукта.
Основным методом обезвреживания осадков городских сточных вод является анаэробное сбраживание брожение называется метановым так как в результате распада органических веществ осадков в качестве одного из основных продуктов образуется – метан.
Более совершенными сооружениями для сбраживания осадков являются метантенки. Сокращение сроков сбраживания в них за счет искусственного подогрева приводит к значительному уменьшению объема сооружений.
На современных очистных станциях сбраживанию обычно подвергается смесь сырого осадка и активного ила. Минерализация органических веществ осадка и ила в процессе брожения сопровождается выделением продуктов распада в газ и в иловую воду и приводит к значительным изменениям в химическом составе сброженной смеси. Общий объем бродящей смеси практически не изменяется и так как сухое вещество в результате распада уменьшается влажность осадка в процессе брожения возрастает. Возрастает и зольность поскольку зольная часть осадка при сбраживании остается неизменной а сухое вещество уменьшается.N ' ' ■ '
Иловые площадки рассчитаны на 20% от общего количества влажного стабилизированного и уплотненного осадка и ила. Площадки для компостирования обезвоженного осадка достигается стабилизация и обеззараживание осадка так как процесс разложения органических веществ протекает при температуре до 50-70 оС (внутри компостных штабелей) и удерживается на этом уровне 15-20 суток. Для компостирования осадок смешивается с присадочным материалом в качестве которого можно использовать готовый компост [1].
Характеристика основного производства
Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких твердых веществ которые делают воду данных водоемов опасной для использования нанося ущерб народному хозяйству здоровью и безопасности населения.
Сточные воды – один из видов жидких или разбавленных водой твердых отходов. К таким отбросам относится физиологические отбросы человека и животных а также всякого рода загрязненные воды: сточные воды жизнедеятельности человека бытовой мусор сплавляемый в канализацию и другие виды отходов. Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы загрязняющих веществ которые могут находиться в растворенном коллоидном и нерастворенном состоянии.
Сточные воды содержат патогенные микроорганизмы которые являются возбудителями заболеваний. В них также содержатся питательные вещества для растений в основном фосфор и азот которые стимулируют рост водорослей в водоемах принимающих сбросы. Водоросли со временем отмирают и разлагаются расходуя в процессах гниения значительную часть кислорода растворенного в воде. Проблему уменьшения содержания кислорода в воде усугубляют органические вещества и азотные соединения которые попадая в водоемы вместе со сточной водой также разлагаются. Снижение уровня кислорода в воде может ослабить или погубить рыбу и другие водные организмы.
Основные данные по сточным водам поступающим на городские очистные сооружения канализации города Междуреченска:
Среднесуточный приток сточных вод - Qсут = 45000 м3сутки;
Часовой расход – Qч = 1875 м3час;
Секундный расход – qс = 5208 лс;
Численность населения - 106600 человек
Таблица 3.1 – Концентрация загрязняющих веществ (ЗВ) в сточных водах и нормативы допустимого сброса веществ и микроорганизмов в реку Томь
Наименование веществ
Концентрация ЗВ на входе очистных сооружений мгдм3
Растворенный кислород
1 Описание технологической схемы
Сооружения для очистки сточных вод располагают последовательно одно за другим. В сооружениях для механической очистки сначала выделяются наиболее тяжелые и наиболее крупные взвеси а затем основные массы нерастворенных загрязнений; в последующих сооружениях для биологической очистки удаляются оставшиеся тонкие суспензии и коллоидальные и растворенные органические загрязнения после чего производится обеззараживание сточных вод (дезинфекция). Сооружения для обработки осадка располагаются также в определенной последовательности.
Хозяйственно-бытовые сточные воды от населения города подаются системой самотечных и напорных трубопроводов через канализационные насосные станции перекачки по двум коллекторам: один диаметром 1200мм проходящий по пр. Шахтеров второй диаметром 600мм проходящий по ул. Пушкина. По коллекторам сточные воды поступают в приемный резервуар главной насосной станции (ГНС).
На ГНС сточные воды проходят очистку от механических примесей на решётках предназначенных для задержания крупных примесей с целью предотвращения засорения труб и каналов. Решетки состоят из наклонных параллельных металлических стержней укрепленных на металлической раме. Для задерживания содержащихся в сточных водах отбросов в здании решеток установлены две решетки. Сбор отбросов производится вручную в контейнеры с вывозом их автотранспортом к месту складирования.
Затем из ГНС сточные воды по двум напорным трубопроводам диаметром 600-800 мм подаются в приёмную камеру городских очистных сооружений канализации (ГОС).
После приемной камеры сточные воды поступают на песколовки предназначенные для задержания тяжелых примесей – песка глины шлака. Сточная вода проходя через песколовки освобождается от примесей. Подача воды на песколовки осуществляется непрерывно. Вода после песколовок не должна иметь примеси в виде песка т.к. это приводит к засорению иловых труб в первичных отстойниках. При снижении количества сточной воды поступающей на очистные сооружения для сохранения в песколовках необходимой скорости одна из секций отключается. В проекте предусмотрены горизонтальные подземные железобетонные песколовки с круговым движением воды в количестве 3 штук. Из песколовок песок удаляется самотеком на песковые площадки.
Далее сточная вода самотеком поступает на первичные отстойники. Первичные отстойники – это подземные железобетонные резервуары с емкостью для накопления осадка. Выпавшая взвесь накапливающаяся в отстойной части периодически выпускается по илопроводу с помощью илососов в резервуар сырого осадка а затем с помощью насоса перекачивается на иловые площадки. Перегородка расположенная перед отводным лотком (гребни) препятствует попаданию в удаляемый поток отбросов всплывающих на поверхность первичного отстойника. Эти отбросы собираются с поверхности как правило вручную совком скребком черпаком с дырчатым дном и т.п.
Сточные воды из первичных отстойников самотеком по трубопроводам поступают на биологическую очистку в коридорный аэротенк. Аэротенки – подземные жбетонные сооружения. В системе аэрации воздух подается по воздуховодам от насосно-воздуходувной станции. Необходимо избегать перерыва в подаче воздуха на аэротенки для предотвращения заиливания пор аэраторов. Содержание растворенного кислорода в аэротенках должно быть не менее 2 мгл. В зимнее время интенсивность аэрации несколько снижается с учетом повышения растворимости кислорода при низкой температуре. В зависимости от количества поступающей на очистку воды и от требований по качеству очистки имеется возможность увеличения подачи циркуляционного активного ила в аэротенках. Из аэротенков сточные воды самотеком направляются во вторичные отстойники.
Вторичные отстойники – подземные железобетонные сооружения служат для задержания активного ила поступающего вместе с очищенной водой из аэротенка. Активный ил из вторичных отстойников непрерывно подается по трубопроводу в резервуар активного ила из которого подается в аэротенк для продолжения биологического процесса. Избыточный активный ил перекачивается на иловые площадки.
Из вторичных отстойников сточная вода самотеком поступает в лоток Паршаля куда с помощью насоса подается хлорная вода из хлораторной. Смешанная с хлорной водой сточная вода поступает в контактные резервуары. В контактных резервуарах происходит контакт сточной воды с хлором для ее дезинфекции. В них задерживаются взвешенные вещества – отмирающий активный ил который в виде осадка также откачивается на иловые площадки. После дезинфекции очищенная сточная вода по коллектору отводится в реку Томь.
Инвентаризация выделяющихся загрязняющих веществ
Рисунок 4.1 - Схема материальных потоков
Таблица 4.1 - Инвентаризация загрязняющих веществ
Концентрация ЗВ на выходе очистных сооружений мгдм3
Материальный баланс аппаратов очистной установки
Материальный расчет выполнен на основе технологической схемы материальных потоков. В материальном балансе представлены процессы которые протекают в аппаратах в определенной последовательности что позволит учесть работу отдельных аппаратов и оценить экономическую эффективность процесса.
Цель материального расчета – определить концентрацию вредных загрязняющих веществ в воде прошедшей все стадии очистки для обеспечения и удовлетворения нормативным требованиям сброса сточных вод в водоем рыбохозяйственного водопользования.
Блок – схема материального баланса
сточная вода очищенная сточная вода
веществ влажностью 60%
Осадок взвешенных осадок (избыточный ил)
веществ влажностью 95% вложность 97%
1 Материальный расчет песколовок
Определение массы взвешенных частиц в поступающей сточной воде:
Мвзв вв = 450001721000106 = 7740 кгсут = 323 кгчас
Определение количеств удаляемого осадка из песколовки:
Vос = (Nпра)1000 = 1066000021000 = 21 м3сут
где Nпр –приведенное число жителей;
а – норма осадка на человека 002 лсут [1].
Мос.п. = Vос р = 21 1500 = 3150 кгсут = 131 кгчас
где р – плотность осадка кгм3 плотность зависит от влажности и при влажности 60% составляет 1500 кгм3 [1];
Мос.п – масса осадка удаляемого из песколовки.
Определение массы взвешенных частиц и воды удаляемых с осадком:
М взв.ос= (Мос.п (100-w))100= (3150 (100-60))100 =1260 кгсут =53 кгчас
М в.ос = (Мос.п w)100 = (3150 60)100 = 1890 кгсут = 78 кгчас
где w – влажность осадка 60% [2];
Мв.ос – масса взвешенной воды в осадке кгсут;
Мвзв.ос – масса взвешенных частиц в осадке кгсут;
Определение массы взвешенных частиц выносимых из песколовок сточной водой:
Мвзв.вых. = Мвзв.вх. - Мвзв.ос = 7740 - 1260 = 6480 кгсут = 270 кгчас
Определение массы сточной воды выходящей из песколовок.
Мв.вых=Мср.сут- Мос.п=45000000-3150 =44996850 кгсут =1874869 кгчас
где Мср.сут = Q ср.сут 1000 = 45000 1000 = 45000000 кгсут
Определение концентрации взвешенных частиц в сточной воде выходящей из песколовок:
Свзв.вых. = Мвзв.вых. Q ср.сут. вых.= 6480 449979 = 0144 кг м3 = 144 г м3
где Q ср.сут. вых – объем сточной воды выходящей из песколовок м3сут
Q ср.сут. вых = Q ср.сут - Vос = 45000 – 21 = 449979 м3сут
Таблица 5.1 – Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих в песколовку
Сточная жидкость в т.ч.:
2 Материальный расчет первичных отстойников
Эффективность очистки на первичных радиальных отстойниках
согласно [1] равна 50-55 % принимаем ее равной 53 % тогда концентрация взвешенных веществ на выходе из первичного отстойника будет равной
Определяем количество взвешенных частиц задерживаемых
первичными отстойниками
Мвзв.ос= Q ср.сут. вых (Свзв.вх - Свзв.вых)
Мвзв.ос= 449979 (0144 – 0068) = 3420 кгсут = 1425 кгчас
где Q ср.сут. вых – объем сточной воды выходящей из песколовок в первичный отстойник м3сут;
Определяем количество осадка выводимого из первичных
Мос = Мвзв.ос (100 (100 – w))
Мос = 3420 (100 (100 – 96)) = 85500 кгсут = 3562 кгчас
где w – влажность осадка выводимого из первичных отстойников 96 % [1]
Определяем количество воды выводимой из первичных
отстойников с осадком:
Мв.ос = Мос – М взв.ос = 85500 – 3420 = 82080 кгсут = 3420 кгчас
Определяем количество сточной воды выходящей из первичных
Мст. в. вых = Мст. в. вх – Мос
Мст. в. вых = 44996850 – 85500 = 44911350 кгсут = 1871307 кгчас
Определяем массу взвешенных частиц выводимых
из первичных отстойников со сточной водой:
М взв. вых = М взв. вх – М взв. ос
М взв. вых = 6480 – 3420 =3060 кгсут = 1275 кгчас
Таблица 5.2 – Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих в первичные отстойники
3 Материальный расчет аэротенка
Определяем количество циркулирующего активного ила подаваемого
в аэротенк из вторичных отстойников:
Макт. ил = Мст. в. вх Ri = 1871307 03 = 5613921 кгч
Ri – степень рециркуляции активного ила равная 03 при при удалении иловой смеси илососами
Определяем количество активного ила по сухому веществу
возвращаемого в аэротенк:
Ма.и.сух = Макт. ил Аа.и.1000 = 5613921 71000 = 39297 кгч
где Аа.и – концентрация активного ила из вторичного отстойника Аа.и=7 кг м3
Определяем количество сточной воды возвращаемой из вторичных
отстойников в аэротенк:
Мст.в.вт.= Макт. ил – Ма.и.сух = 5613921 – 39297 = 5574624 кгч
Определяем количество иловой смеси выходящей из аэротенка:
Ми.см = Мст. в. вх + (Ма.и.сух + Мст.в.вт.) + О2
Ми.см = 1871307 + 5613921 = 24326991 кгч
Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих в аэротенк составляем на основании экспериментальных данных таблица 5.3
Таблица 5.3 – Результаты экспериментальных данных биологической очистки
Количество ЗВ на входе в аэротенк кгч
Количество ЗВ на выходе из аэротенка кгч
Таблица 5.4 – Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих в аэротенк
4 Материальный расчет вторичных отстойников
Эффективность очистки на вторичных радиальных отстойниках
согласно [1] равна 50-55 % принимаем ее равной 53 % тогда концентрация взвешенных веществ на выходе из первичного отстойника будет равной:
первичными отстойниками:
Мвзв.ос= 58507 (0027 – 0013) = 8191 кгсут = 341 кгчас
где Q ср.сут. вых – объем сточной воды выходящей из аэротенка во вторичный отстойник м3сут;
Из баланса аппаратов следует что количество ила соответствующее его приросту является избыточным - Мизб. ил = 55664 кгч
Осадок вторичных отстойников по сухому веществу:
Мос. сух. в. о. = Мвзв. ос. + Мизб. ил = 341 + 55664 = 89764 кгч
Количество осадка при влажности = 995 %:
Мoc .в.o= Мoc. сух 100(100 - ) = 89764 100(100 - 995) = 179528 кгч
Содержание воды в осадке вторичных отстойников:
Мв. ос. в. о = М ос. в. о. 0995 = 179528 0995 = 17863036 кгч
Количество сточной жидкости на выходе из вторичных отстойников:
Мж. в. о. вых. = Мил.см.– М.акт. ил - Мoc.в.o = 24326991 – 5613921 – 179528 = = 18533542 кгч
В том числе выносимых взвешенных веществ:
Мвзв.вых = Мвзв.вх – Мвзв.ос = 513– 341 = 172 кгч
Таблица 5.5 – Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих во вторичный отстойник
5 Материальный расчет контактных резервуаров
Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих в контактный резервуар составляем на основании экспериментальных данных таблица 5.6
Таблица 5.6 – Результаты экспериментальных данных обеззараживания сточных вод
Количество ЗВ на входе в контактный резервуар кгч
Количество ЗВ на выходе из контактного резервуара кгч
Количество сточной жидкости поступающей в контактный резервуар
В том числе окислитель Мок= 214 кгч
Определяем количество осадка в контактном резервуаре:
Мос.сух = ΣСiвх - ΣCiвых =26651 кгч
где ΣСiвх – суммарное количество загрязняющих веществ на входе в контактный резервуар
ΣCiвых - суммарное количество загрязняющих веществ на выходе из контактного резервуара.
Количество осадка при влажности = 95%
Мос = Мос.сух 100(100 – 95) = 26651 100(100 – 95) = 533 кгч
Количество сточной жидкости выходящей из контактных резервуаров:
Мж.вых = Мж.вх + Мок – Мос = 18533542 + 214 – 533 = 18528426 кгч
Таблица 5.7 – Материальный баланс загрязняющих веществ поступающих в контактные резервуары
Таблица 5.8 – Степень очистки по стадиям
Очистка по взвешенным веществам БПК и ХПК
после первичных отстойников
после вторичных отстойников
После контак-тных резервуаров
1 Аппаратурный расчет песколовок
Рассчитываем средний секундный расход на очистную станцию:
Рассчитываем максимальный секундный расход:
где – общий коэффициент неравномерности равный 15 [4].
Принимаем три отделения песколовок n = 3 из расчета на одно отделение не более 15-20 тыс. м3сут [2]. По таблице 3.1 [2] выбираем скорость движения сточных вод в песколовке = 03 мс.
Рассчитываем необходимую площадь живого сечения одного отделения песколовки:
По таблице 3.1 [2] выбираем расчетную глубину песколовки По таблице 3.2 [2] принимаем гидравлическую крупность песка и коэффициент
Определяем длину окружности песколовки по средней линии:
Определяем средний диаметр песколовки:
Рассчитываем продолжительность протекания сточных вод в песколовке при максимальном притоке (должна быть не менее 30 с):
По таблице 5 Приложений [2] при общей пропускной способности 5208 лс принимаем ширину кольцевого желоба песколовки
Находим наружный диаметр песколовки:
Принимаем к проектированию песколовки диаметром .
По таблице 3.1[2] принимаем удельное количество песка лсут*чел.
Находим суточный объём осадка накапливаемого в песколовках:
где – приведенное население чел.
Принимаем интервал времени между выгрузками осадка из песколовки и рассчитываем объём бункера одного отделения песколовки:
Определяем высоту бункера (конической части) песколовки:
где – диаметр нижнего основания бункера равный 04 м.
Рассчитываем полную строительную высоту песколовки:
2 Расчет песковых площадок
Определяем годовой объем песка задерживаемого в песколовках:
где – суточный объем осадка накапливаемого в песколовках.
Рассчитываем рабочую площадь песковых площадок:
где – годовая нагрузка на площадки равная не более 3 [2].
Находим общую площадь песковых площадок:
Принимаем две песковые площадки площадью 13 13 м каждая.
3 Аппаратурный расчет первичных радиальных отстойников
Определяем значение гидравлической крупности:
где – глубина проточной части в отстойнике равная 3 м (табл. 4.3) [2];
– коэффициент использования объема проточной части отстойника равный 045 (табл. 4.3) [2];
– продолжительность отстаивания равная 2160 с (табл. 4.2) [2];
– глубина слоя равная 05 м [2];
– показатель степени равный 026 (рис. 4.14) [2].
Рассчитываем средний секундный расход:
По таблице 4.4 [2] при скорости рабочего потока = 5 ммс находим скорость турбулентной составляющей = 0 ммс.
Принимаем 2 отделения отстойников и определяем диаметр отстойника
По таблице 10 Приложений [2] принимаем типовой отстойник с диаметром = 50 м.
Рассчитываем скорость на середине радиуса отстойника:
Скорость на середине радиуса не превышает значения указанные в таблице 4.3 [2] следовательно количество отделений оставляем равное2.
Определяем общую высоту отстойника:
где - высота борта над слоем воды равная 03-05 м [2]
– высота нейтрального слоя (от дна на выходе) равная 03 м [2].
Определяем количество осадка выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q – суточный расход сточной воды м3сут
– влажность осадка равная 94-96 % [2]
– плотность осадка равная 1 гсм3 [2]
– концентрация взвешенных веществ на выходе из отстойника рассчитанная из учета степени очистки отстойника равной 50-55 %.
4 Аппаратурный расчет аэротенка
Т.к. значение принимаем аэротенки смесители без регенераторов. Принимаем дозу активного ила в аэротенке [3] концентрацию растворенного кислорода [3]. По таблице 1 Приложений [3] назначаем константы необходимые для расчета:
– максимальная скорость окисления;
– константа характеризующая свойства загрязнений;
– константа характеризующая влияние кислорода;
– коэффициент ингибирования;
– зольность активного ила.
Рассчитываем удельную скорость окисления:
Определяем период аэрации:
Определяем нагрузку на активный ил:
По таблице 3.1 [3] методом интерполяции принимается иловый индекс соответствующий нагрузке .
Определяем степень рециркуляции активного ила:
Принимаем для отстойников с илососами [3].
Определяем объем аэротенков:
где – расчетный расход сточной воды равный .
Принимаем рабочую глубину аэротенка исходя из отношения ширины к глубине 2:1 принимаем ширину одного коридора . Принимаем количество коридоров и количество секций . И рассчитываем длину аэротенка:
Общий размер аэротенка в плане составляет 40 53 м.
Рассчитываем прирост активного ила:
где – концентрация взвешенных веществ в сточной воде поступающей в аэротенк равная 68 мгл
– коэффициент прироста принимаемый для городских сточных вод равным 03 [3].
Принимаем глубину погружения аэраторов:
По таблице 3.2 [3] находим растворимость кислорода при температуре воды 18 : . Рассчитываем растворимость кислорода в воде:
Для аэрации принимаем мелкопузырчатый аэратор из фильтросных керамических пластин соотношение площадей аэрируемой зоны и аэротенка .
По таблице 3.3[3] находим значение коэффициента учитывающего тип аэратора: и коэффициент качества воды при наличии в ней СПАВ .
По таблице 3.4 [3] интерполяцией находим коэффициент зависимый от глубины погружения аэратора .
Определяем коэффициент учитывающий температуру сточных вод:
Рассчитываем удельный расход воздуха:
где – удельный расход кислорода воздуха мгмг снятой равный 11 [3].
Определяем интенсивность аэрации:
(таблица 3.4 [3]) следовательно принимаем =
Пересчитываем удельный расход воздуха:
По таблице 2 Приложений [3] подбираем фильтросные пластины шириной 250 мм ( и глубиной канала 200 мм. Находим удельный расход воздуха на единицу рабочей поверхности аэраторов .
Определяем количество аэраторов в каждом коридоре:
Определяем общий расход воздуха:
По таблице 7 Приложений [3] принимаем две рабочих и одну резервную воздуходувки марки ТВ-50-19 производительностью
5 Аппаратурный расчет вторичных радиальных отстойников
Принимаем по таблице 4.3 [2] рабочую глубину отстойной части .
Рассчитываем нагрузку воды на поверхность отстойника:
где – коэффициент использования объема зоны отстаивания равный 04 [2]
– требуемая концентрация ила в осветленной воде равная 20 мгл [2]
Принимаем 4 отделения отстойника и определяем площадь одного отделения:
где – максимальный часовой расход воды м3ч.
Определяем диаметр отстойника:
По таблице 11 Приложений [2] принимаем типовой отстойник с диаметром .
где – высота борта над слоем воды равная 03 м [2]
– высота нейтрального слоя (от дна на выходе) равная 03 м [2]
– высота слоя ила равная 05 м [2].
Находим количество осадка выделяемого при отстаивании:
где – влажность активного ила равная 995 % [2]
– плотность активного ила равная 1 гсм3 [2].
Для сушки и хранения осадка с отстойников принимаем иловые площадки в количестве 5 штук размером 40 80 м каждая с высотой равной 15 м и проектной годовой нагрузкой 35 м3(м2×год).
6 Расчет обеззараживания сточных вод
Расчетную дозу активного хлора после механической очистки при эффективности отстаивания свыше 70 % и неполной биологической очистки принимаем равной 5 гм3 [4]. Рассчитываем пропускную способность хлораторной установки по хлору:
где - доза активного хлора
Q- часовой расход воды м3ч.
Рассчитываем расход гипохлорита кальция с массовой долей активного хлора 39%:
где Р - массовая доля активного хлора в препарате%.
Рассчитываем максимальный расход хлорного раствора:
где С =30 гл - концентрация гипохлорита кальция в растворе.
Рассчитываем вместимость рабочего бака:
где b – концентрация гипохлорита в растворе %
n – число растворений в сутки раз
Q- суточный расход воды м3сут.
Расход гипохлорита кальция по сухому веществу в сутки составит 5784 кг расход в месяц составит 17930 кг годовая потребность 215165 кг.
В хлораторной устанавливаем два бака общей емкостью 8000 литров по 4000 л каждый. Баки площадью 2 2 м и глубиной 1 м.
Для дозирования гипохлорита кальция устанавливаются два насоса дозатора.
Для смешения сточных вод с хлором принимаем смеситель типа «Лоток Паршаля» с шириной подводящего и отводящего лотка 900 мм длиной лотка 66 м и шириной горловины 1 м.
Для контакта хлорного раствора со сточной водой принимаем 2 контактных резервуара в виде вертикальных отстойников диаметром 20 м каждый и высотой 4 м. Время контакта 057 ч.
Гидравлический расчет
Основной поток сточной жидкости движется по очистным сооружениям самотеком так как лотки расположены под уклоном поэтому насосы требуются только для перекачивания осадка из резервуара сырого осадка на иловые площадки ила из резервуара активного ила в аэротенк или на иловые площадки. Насосы установлены в здании производственных и бытовых помещений.
Для циркулирующего активного ила устанавливаем 1 приемный резервуар объемом 200 м3 (площадь 5 8 м и глубина 5 м). Для его перекачки устанавливаем 3 рабочих насоса марки У900-90 производительностью 900 м3ч каждый.
Для сырого осадка устанавливаем 1 приемный резервуар объемом 12 м3 (площадь 2 2 м и глубина 3 м). К нему устанавливаем 2 насоса центробежных фекальных горизонтальных (1 рабочий и 1 резервный) выпускаемые по ГОСТ 11379–73 предназначенные для перекачивания фекальных и других сточных вод с плотностью до 1050 кгм3 рН = 6-8 содержанием абразивных частиц по массе не более 1% и температурой до 100 С.
Техническая характеристика насосов:
Марка насоса – ФГ 1627
Производительность – 16 м3ч
Марка электродвигателя – 4А-100S-4
Завод – изготовитель – Рыбницкий насосный завод
Масса насоса – 150кг
В расчете безнапорных трубопроводов необходимо найти высоту на которую необходимо установить емкость (резервуар) чтобы сточная вода поступала самотеком в другую емкость (резервуар) при данной скорости течения воды с учетом местных сопротивлений сети.
Рассчитываем безнапорный трубопровод для потока сточной воды поступающей из первичного отстойника в аэротенк.
Исходные данные: длина трубопровода L= 12 м скорость w=1 мс.
Определяем объем потока поступающего в аэротенк:
V = 449114 15 24 3600 = 078 м3с
V – объемный расход жидкости с учетом неравномерности притока м3сут.
Определяем диаметр трубопровода:
Принимаю диаметр трубы d = 1000 мм.
Определяем потери на трение и местные сопротивления.
Определяем коэффициенты местных сопротивлений [5]:
Σ м.с.= в.т+. з + к. + в.ж = 05 + 015 2 + 11 2 +1= 4
где коэффициенты местных сопротивлений взятые из [5]:
в.т = 05 –вход в трубу;
з = 015 (2шт) – задвижка;
к = 11(2шт) – колено;
Определяем режим течения сточной воды [5]:
Re = w d ρ = (1 10 998)(100510-3) = 993035
где w – средняя скорость потока мс;
d – диаметр трубопровода м;
ρ – плотность жидкости кгм3 [5];
– динамический коэффициент вязкости Па с [5].
Re > 10000 – развитое турбулентное течение.
Среднее значение абсолютной шероховатости стенок труб е = 03 мм [5]
где dэ – эквивалентный диаметр м;
e – средняя высота выступов на внутренней поверхности трубы м.
По графику 1.5 [5] находим зависимость коэффициента трения λ от критерия Re и степени шероховатости т.к. Re = 993035 λ = 0016.
Высота на которую необходимо установить первичный отстойник относительно аэротенка 26 см.
Рассчитываем безнапорный трубопровод для потока сточной воды поступающей из аэротенка во вторичный отстойник.
Исходные данные: длина трубопровода L = 8 м скорость w=1 мс.
Определяем объем потока поступающего во вторичный отстойник:
V = 583848 15 24 3600 = 101 м3с
Принимаю диаметр трубы d = 1200 мм.
Определить потери на трение и местные сопротивления.
Определение коэффициентов местных сопротивлений [5]:
Коэффициенты местных сопротивлений взятые из [5]:
Re = w d ρ = (1 12 998) (100510-3) = 1191641
По графику 1.5 [5] находим зависимость коэффициента трения λ от критерия Re и степени шероховатости т.к. Re = 1191641 λ = 0016.
Высота на которую необходимо установить аэротенк относительно вторичного отстойника 26 см.
Контрольно – измерительные приборы и автоматизация работы очистной установки
Для правильной работы всех видов очистных сооружений важен систематический контроль как всей очистной станции так и отдельных ее сооружений. В системе технологического контроля предусмотрены приборы постоянного и периодического контроля. Контроль за работой всей станции состоит в определении: количества воды поступающей на сооружения; контроль за удалением песка осадка активного ила; расход воздуха реагентов для дезинфекции; измерения расхода сточных вод температуры сигнализация – уровень наполнения сооружений; аварийное отключение оборудования при нарушение технологического процесса.
Общая задача контроля производства является в получении точной информации о ходе производственного процесса. Информацию используют для управления процессом и бесперебойной работы очистной станции в безопасных условиях труда.
Таблица 8.1 – Автоматический контроль
технологические показатели
Перекачка сточных вод
Непрерывный контроль
Ультразвуковой расходомер US – 800 (3шт) предел измерения 1350 м3ч
Удаление минеральных частиц на песколовках
Контроль за удалением осадка на песколовках
До появления светлой воды
С помощью командного электропневматического прибора КЭП-12У
Измерение сточной жидкости поступающей в песколовку и из нее
Измерение расхода воды
Непрерывное автоматическое
Индукционный расходомер ИР – 51
Измерение уровня сточной жидкости на песколовках отстойниках
Два предельных уровня жидкости - минимальный и максимальный
Электронный сигнализатор уровня жидкости ЭСУ-2М
Осаждение осадка в первичных отстойниках
Контроль за перекачкой осадка
Подача воздуха воздуходувной станции в аэротенк
Давление воздуха на нагнетании воздуходувок
Циркуляция активного ила
Нижний средний верхний
Электронный регулятор сигнализатор уровня марки ЭРСУ-2
Продолжение таблицы: 8.1
Измерение и регулирование температуры
Манометрический термометр сигнализатор типа ТС
Дозирование и расход хлорного раствора
Периодический контроль через 30 мин.
ЛОНИИ – 100 эжектор марки ЭВ-50-И
Весовой контроль хлора
Периодический контроль по измерению массы
Пределы взвешивания 100-2000 кг погрешность ±05 - 1
Весы циферблатные тип РП марка РП – 2Ц13М
Периодический контроль
Манометр МП4 – У шкала (0-06) класс точности 15.
Аналитический контроль
Работа очистных сооружений не представляется возможной без проведения химических анализов. Так как химический анализ дает возможность оценить эффективность работы каждого узла очистных сооружений и как следствие вовремя устранить какие либо сбои в оборудовании. Перечень и количество загрязняющих веществ разрешенных к сбросу устанавливается нормативно. Лаборатория обязана представлять отчет о количестве загрязняющих веществ которые были сброшены. Проведение анализов осуществляется по принятой методике. Проводимые в лаборатории анализы представлены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 - График выполнения анализов химико-бактериологической лабораторией ОСК МУП «Водоканал» на 2013 год
Периодичность отбора
Приемная камера до песколовок
Температура рН взвешенные вещества азот аммонийный азот нитритный
Поступающая вода после песколовок
После первичных отстойников
Температура рН азот аммонийный
взвешенные вещества:
б) при прокаливании;
Продолжение таблицы: 9.1
После вторичных отстойников
Взвешенные вещества азот аммонийный азот нитритный
После контактных отстойников
Бак. анализ: ОКБ ТКБ колифаги
Температура рН взвешенные вещества азот аммонийный азот нитритный азот нитратный
Прозрачность остаточный хлор
Тяжелые металлы (кадмий марганец медь никель свинец хром 6+ цинк)
Яйца гельминтов цисты кишечных патогенных простейших
Вирусологические исследования: ротовирусы.
Патогенная микрофлора
Р. Томь до сброса стоков
(в период открытого русла)
Вирусологические исследования: ротовирусы;
раз в квартал (в период открытого русла)
патогенных простейших
патогенная микрофлора.
Р. Томь после сброса стоков
Бак. анализ: ОКБ ТКБ колифаги
яйца гельминтов цисты кишеч-ных патогенных простейших
Температура доза ила по объему доза ила по массе иловый индекс растворенный кислород.
Гидробиологический анализ: индикаторная оценка активного ила
Доза ила по объему доза ила по массе иловый индекс растворенный кислород Влажность зольность
Гидробиологический анализ: индикаторная оценка ила
Из первичных отстойников
Яйца гельминтов цисты кишечных патогенныхпростейших
Таблица 9.2 - Объекты и методики аналитического контроля
Норматив качества мгдм3*
ПНД Ф 14.1:2:4.111-97
ПНД Ф 14.1:2:4.50-96
Фотометрический с сульфосал. к-той
ПНД Ф 14.1:2:4.114-97
ПНД Ф 14.1:2:4.15-95
Экстракц. Фотометрический
Фотометрический с реактив. Несслера
Фотометрический с салиц. к-той
Фотометрический с реактив. Грисса
ПНД Ф 14.1:2:3:4. 123-97
ПНД Ф 14.1:2:4.112-97
ПНД Ф 14.1:2.159-2000
Водородный показатель
ПНД Ф 14. 1:2:3:4.121-97
ПНД Ф 14.1:2:4.254-09
Продолжение таблицы: 9.2
ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97
Инструкция по эксплуатации оксиметру Oxi-315i
ПНД Ф 14.1:2:4.168-2000
ПНД Ф 14.1:2:4.113-97
* Для воды сточной - Постановление гор. Совета №120 от 30.12.2004г. о внесении изменений в постановление гор. Совета от 04.07.2002. №379 «Об утверждении «Условий приема загрязняющих веществ в сточных водах абонентов отводимых в систему канализации г. Междуреченска».
Для воды сточной очищенной - Нормативы допустимого сброса веществ и микроорганизмов в водный объект (р.Томь) от 01.11.2008г. рег. № КЕМ_351_2677
Охрана окружающей среды
Проектируемые очистные сооружения находятся за чертой города Междуреченска с подветренной стороны для господствующих ветров что уменьшает вероятность попадания вредных газов и газов с резким запахом на территорию города.
Санитарно-защитная зона от очистных сооружений до границ жилой застройки – 500м. Размер зоны установлен в зависимости от состава очистных сооружений согласно СН 22.112.1.1.984-00.
Площадка очистных сооружений расположена относительно населенного пункта ниже по течению реки для предотвращения возможности отравления людей в случае аварии на очистных сооружениях и сброса неочищенных стоков в реку [6].
В реку Томь отводятся очищенные сточные воды при этом степень очистки соответствует нормативным требованиям к качеству воды в водных объектах рыбохозяйственного назначения.
Сточными водами очистных сооружений являются собственные сточные воды (бытовые а также образующиеся на промежуточных стадиях очистки – дренажные воды песковых площадок иловая вода избыточный активный ил).
Все виды сточных вод по качественному составу не отличаются от исходной воды и присоединяются к потоку очищаемых сточных вод.
Большое значение имеет охрана окружающей среды при складировании отходов. Осадок из первичных отстойников подвергается обработке: обезвоживанию и обеззараживанию. Компостирование происходит в полевых условиях с использованием естественных процессов массового развития микроорганизмов вызывающих разложение органического осадка. Такой осадок лишен патогенных организмов и не вызывает вредного воздействия на почву. Для уменьшения площади занимаемой складируемым осадком предусмотрен его вывоз на сельскохозяйственные угодья расположенные в пригородной части г.Новокузнецка и использование его в качестве удобрений.
Песок задержанный в песколовках после обезвоживания вывозится на городской полигон твердых отходов по согласованию с органами КПР и ГСЭН.
К организованным источникам выбросов в атмосферу относится приемная камера где образуется аммиак и сероводород; хлораторная загрязняющим веществом которой является хлор. К неорганизованным источникам загрязнения относятся песколовки и отстойники где образуется аммиак сероводород; больше всего газообразного аммиака образуется в процессе биологической очистке в аэротенке [6].
Движение транспортной и строительной техники круглогодично допускается только по постоянным дорогам а в зимний период - по специально подготовленным зимним технологическим дорогам [6].
На склонах лишенных растительности или на склонах с нарушенным растительным покровом должна проводиться фиторекультивация - заложение откосов быстрорастущими злаковыми растениями с развитой корневой системой [6].
Одним из мероприятий по охране окружающей среды является озеленение территорий. Озеленение улучшает микроклимат приостанавливает процессы водной и ветровой эрозии образует процесс самоочищения и регенерации окружающей среды [6].
Правильно сформированная система озеленения может в значительной степени очищать воздушный бассейн от пыли и газов на больших пространствах. Среди насаждений запыленность воздуха в 2-3 раза меньше чем на открытых пространствах [6].
На границе площадки очистных сооружений устраивается зеленая защитная зона. На площадке очистных сооружений предусматривается озеленение свободных территорий.
1 Производственная санитария
Основными опасными и вредными производственными факторами на очистных сооружениях являются:
неисправный слесарный инструмент;
лестницы и скобы для подъема и спуска в колодец;
применяющиеся случайные предметы для открывания крышек люков колодцев;
электроток при повреждении электросетей при выполнении земляных работ по вскрытию трубопроводов канализационно-водопроводной сети;
падающие случайные предметы заготовки деталей и инструменты;
огнеопасные и газовоздушные смеси и отравляющие вещества (метан светильный газ сероводород сернистый ангидрид аммиак хлор и др.);
неисправность инструмента и оборудования для заготовки труб сгонов муфт и других деталей отсутствие у слесаря предохранительных и защитных средств плохое освещение и загроможденность рабочего места;
движущиеся элементы оборудования (насосов воздуходувок механизированных решеток лебедок);
отлетающие предметы (например отлетающие части при выбивании заглушек с испытуемых трубопроводов);
образование взрывоопасных смесей и газов (в колодцах на сетях);
опасный уровень напряжения в электросети. Опасность поражения людей электрическим током;
травмирование людей при обращении с грузоподъемными устройствами и машинами;
пониженная температура воздуха в производственных помещениях и сооружениях;
повышенная влажность воздуха;
повышенный уровень ультрафиолетового излучения бактерицидной установки;
повышенный уровень шума и вибрации от воздуходувок и насосов на очистных сооружениях;
недостаточная освещенность рабочей зоны (в колодцах камерах каналах и т.п.);
газообразные вещества общетоксичного и другого вредного воздействия в колодцах каналах насосных станциях очистных сооружениях (сероводород метан пары бензина эфира диоксид углерода озон и др.);
газы выделяющиеся в результате утечки из баллонов бочек цистерн (аммиак хлор и др.);
горючие примеси попавшие в сточные воды (бензин нефть и др.);
повышенная запыленность воздуха в рабочей зоне пылеобразующими реагентами (коагулянты флокулянты известь сода активированный уголь и т.д.);
патогенные микроорганизмы в сточных и природных водах (бактерии вирусы простейшие);
яйца гельминтов в сточных водах.
Людям работающим в системах канализации приходится иметь дело с вредными веществами. Минздравом утвержден список вредных веществ влияющих на репродуктивную функцию человека и являющихся канцерогенами. Наличие этих веществ на рабочем месте оценивается баллом вредности. К таким веществам относится и сероводород и окись углерода и хлор и т.д. Наименование этих веществ и их ПДК установлены ГН 2.2.5.1313-03 [7].
Одним из вредных производственных факторов является шум. Сильный продолжительный шум и вибрация действуя на человека отрицательно сказываются на состоянии его здоровья. Длительное воздействие интенсивных шумов может вызвать частичную а иногда и полную потерю слуха. Шум и вибрация являются причиной снижения работоспособности ослабления памяти внимания остроты зрения что может привести к травматизму и авариям. Вибрация особенно неблагоприятно действует на женский организм [6].
Степень вредности шума и вибрации зависит от частоты уровня (силы) продолжительности и регулярности их воздействия. Классификация шумов допустимые уровни шума на рабочих местах общие требования к шумовым характеристикам машин и оборудования и к защите от шума установлены ГОСТ 12.1.003–83 [8] и СН 2.2.42.1.8.562-96 [9]. Нормируемыми показателями постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления LР дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 315; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц [9].
Нормируемым показателям непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Оценка непостоянного шума на соответствие предельному допустимому уровню должна производится как по эквивалентному так и по максимальному уровням звука [9].
Таблица 11.1 - Допустимые уровни звукового давления и уровень звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия [9].
Уровни звукового давления дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами Гц.
В число основных мер по предотвращению воздействия на персонал входят комплексная механизация автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами вызывающими шум.
Для предотвращения воздействия шума на обслуживающий персонал применяют звукоизоляционные экраны или кабины а также средства индивидуальной защиты. Распространению шума на территории предприятий препятствуют зеленые насаждения. Зоны с уровнем звука выше 85 дБа должны быть обозначены знаками безопасности. Работающие в них должны пользоваться средствами индивидуальной защиты. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ [8].
Вибрация конструкций на которых находится работающий или инструмент и средства малой механизации которые он держит в руке так же как и шум вредно действует на человека. Длительное воздействие интенсивной вибрации на человека может привести к вибрационной болезни.
Нормируемыми показателями постоянной вибрации являются среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости измеряемые в октавных полосах частот или их логарифмические уровни а так же корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости и их логарифмические уровни [10].
Работа по снижению вибраций заключается прежде всего в контроле за монтажом оборудования выполнением правил технической эксплуатации машин и агрегатов своевременным проведением планово-предупредительных ремонтов оборудования.
При эксплуатации установок биологической очистки существует опасность заражения инфекционными заболеваниями возбудители которых передаются при контакте со сточными водами.
Проектом предусмотрены мероприятия и условия предотвращения травматизма отравления и профессиональных заболеваний для создания безопасных условий труда. Технические решения принятые в рабочем проекте соответствуют требованиям экологических санитарно-гигиенических противопожарных и других норм действующих на территории Российской Федерации и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных в проекте мероприятий.
2 Мероприятия по обеспечению безопасной работы очистных сооружений
Эксплуатация очистных сооружений производится квалифицированным персоналом.
Руководящий персонал обеспечивает:
рабочие места должностными и эксплуатационными инструкциями по технике безопасности противопожарной охране;
все сооружения технической и технологической документацией и паспортами;
на всех сооружениях поддержание технологического режима работы;
производство планово-предупредительного (текущего и капитального) ремонта;
правильное ведение рабочих журналов дежурным персоналом;
своевременное устранение неисправностей;
организацию технической учебы по технике безопасности.
при приеме на работу каждому работнику выдается инструкция по технике безопасности и правильному обслуживанию рабочего места. Все рабочие снабжены спецодеждой согласно принятых нормативов.
Эксплуатация сооружений механической очистки заключается в контроле за их работой своевременной очистке сооружений и оборудования удалении нечистот отбросов регулировании распределения подачи воды.
В помещениях решеток обеспечена не менее чем 12-ти кратная вентиляция. Для удобства их обслуживания вокруг них предусматриваются проходы шириной не менее 1.2 м перед фронтом решеток – не менее 1.5 м. Работники обслуживающие решетки имеют фильтрующие противогазы хранящиеся в шкафу у входа в помещение решеток [11].
Песколовки запроектированы таким образом чтобы были рабочие проходы с ограждениями позволяющие удобное и безопасное перекрывание шиберов и проведение работ по очистке камер от песка. Переходы с ограждениями выполнены над всеми лотками и каналами а также над блоком емкостей. Причем над блоком емкостей переходы выполнены над каждым из сооружений – для возможности обслуживания и чистки каждого из них. Для того чтобы предотвратить появление неприятного запаха ежедневно удаляются с поверхности воды механическими скребками плавающие предметы легкие примеси и жир. При проведении ремонтных работ приняты меры предотвращающие возможность наполнения емкостей водой ликвидирована загазованность емкостей электрооборудование полностью обесточено.
Правила техники безопасности при работе на аэротенках заключаются в соблюдении мер предосторожности в эксплуатации резервуаров наполненных жидкостью. Все аэротенки ограждены по периферии барьером высотой не менее 1 м с разрывами только в местах сопряжения барьера с перилами переходных мостиков. Не допускаются какие-либо работы при поврежденных перилах и барьерах. Снимать ограждающие барьеры категорически запрещается. Нельзя производить ремонтные работы над жидкостью в аэротенке. Если имеется возможность ремонтируемое оборудование или узлы деталей снимают с аэротенков и ремонтируют вне сооружения; если такой возможности нет а работу нужно выполнить в стороне от мостиков и площадок обслуживания опорожняют аэротенк.
Территория где расположены аэротенки имеет оборудованные подъезды и проезды с указательными знаками: в ночное время габариты аэрационных бассейнов отмечаются световыми указателями. Все сооружения в темное время суток должны быть хорошо освещены.
Для выполнения ремонтных работ внутри опорожненных аэротенков имеются инвентарные лестницы и подмостки соответствующие размерам резервуаров и изготовленные так чтобы их монтаж отвечал требованиям простоты удобства обращения и прочности установки.
Одним из наиболее опасных мест на канализационных очистных сооружениях являются иловые колодцы так как в них может скапливаться газ метан. Поэтому для открывания и закрывания в колодцах задвижек используют штангу-вилку. Там где возможно устанавливают выносные штурвалы и другие устройства исключающие необходимость опускания обслуживающего персонала в колодцы [11].
Сточные воды перед сбросом в водоем подвергаются обработке окислителями с целью снижения концентрации болезнетворных бактерий. Одним из основных окислителей является хлор. Поскольку последний относится к классу сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) на стадии проектирования заложено безопасное хранение транспортирование и его использование согласно требованиям «Санитарных правил проектирования оборудования и содержания складов для хранения ядовитых сильнодействующих веществ» «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением».
Хлордозаторные оборудованы в соответствии со СНиП 3.05.01-85 [13] системами освещения подачи и отведения воды вентиляцией и отоплением.
Во избежание повышения давления в таре для хранения сжиженных СДЯВ температура в складах всех видов не превышает 35С.
Для обеспечения безопасности персонала во время аварий в хлордозаторных предусматрено два выхода: один – через тамбур другой – непосредственно наружу. Двери открываются только наружу.
У рабочих мест вывешены технологические схемы должностные инструкции и плакаты по технике безопасности в особо опасных местах – знаки безопасности.
Выполнение всех требований технологической и трудовой дисциплины является важным фактором обеспечения безопасности персонала.
Если общие технические мероприятия не полностью предохраняют работающего от воздействия вредных и опасных производственных факторов персонал пользуется средствами индивидуальной защиты и защитным инвентарем (спецодежда спецобувь и предохранительные приспособления предназначенные для защиты работающих от вредного воздействия среды а также на работах в неблагоприятных температурных и санитарных условиях).
Строго соблюдаются правила личной гигиены. Во время работы нельзя вытирать лицо руками и курить. Для выполнения грязной работы следует пользоваться резиновыми перчатками. Перед едой или курением необходимо вымыть руки теплой водой с мылом. Для оказания первой помощи в непосредственной близости от сооружения находится аптечка с перевязочным материалом для обработки небольших порезов царапин ссадин. При более серьезных травмах следует немедленно обращаться к врачу.
3 Электробезопасность
Электрооборудование очистной станции работает на переменном токе частотой 50 Гц. Используется напряжение от 42 В (светильники) до 380 В (насосы компрессоры). Помещения в которых обслуживается это оборудование относятся к 3 классу опасности по поражению током так как имеются следующие признаки [6]:
наличие повышенной влажности воздуха φ> 75%;
наличие токопроводящих полов;
возможность одновременного касания токопроводящей части оборудования и металлоконструкций имеющих связь с землей.
Безопасность персонала обеспечивается в соответствии с ПУЭ [14]:
надлежащей изоляцией токоведущих частей оборудования изоляция должна быть двойной: с рабочим и защитным слоем;
соблюдением безопасных расстояний до токоведущих частей и их ограждения;
заземление или зануление корпусов электрооборудования;
использование автоматического отключения электроустановок от сети.
При стойком нарушении параметров внешней среды которое как отмечалось выше присутствует в системах канализации процессы терморегуляции идут с перегрузкой падает работоспособность наступает перегрев или переохлаждение. Допустимые нормы для рабочей зоны производственных помещений устанавливаются согласно ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
4 Пожарная безопасность
Основными причинами пожаров как правило являются: неисправность печей и других отопительных приборов; неосторожное и халатное обращение с огнем; неисправность технологического оборудования электрических установок (сетей приборов освещения электродвигателей); взрывы газо- и пылевоздушных смесей и т.д.
Основные задачи пожарной безопасности промышленных объектов включают комплекс мер направленных на предотвращение воздействия на человека факторов пожара и ограничения материального ущерба [12]. Пожарная защита сводится к:
правильной оценке взрывопожароопасности объекта по нормативным документам;
правильному выбору степени огнестойкости зданий и сооружений и пределов огнестойкости отдельных конструкций;
ограничению распространения огня;
проектированию и использованию легко сбрасываемых конструкций на взрывоопасных производствах;
применению систем сигнализации и пожаротушения;
обеспечению безопасной эвакуации людей.
Пожаро - и взрывоопасность помещения характеризуется совокупностью условий способствующих вероятности появления и распространения пожара или взрыва. Определяющими условиями для установления вероятности пожара или взрыва являются физико-химические свойства образующихся в технологических процессах веществ: температура вспышки жидкости предел воспламенения газа и пыли возгораемость твердых веществ скорость горения и т.д. [6].
В настоящее время оценка взрывопожароопасности производственных объектов заключается в определении материального ущерба от взрыва и пожара и воздействия факторов взрыва и пожара на людей и производится по 2 нормативным документам: НПБ5-2000 [15] и ПУЭ. НПБ5-2000 определяет категории технологических процессов и здания в целом по взрывопожароопасности. От этой оценки зависят:
-планировка и застройка территории;
-площадь и этажность зданий;
-степень огнестойкости зданий и сооружений;
-требования к путям эвакуации людей;
-требования к средствам пожаротушения.
В соответствии с ПУЭ вокруг электрического оборудования выделена опасная зона в которой при неисправностях могут возникнуть взрыв или пожар.
Для тушения пожара использованы следующие гасящие вещества:
-Вода. Однако ее нельзя применять для тушения электроустановок под напряжением ГСМ вещества вступающие в реакцию с водой;
-Пены: химические и воздушно-химические;
-Газы и пары. Использовать можно углекислотный газ дымовой газ и аргон;
-Порошковые составы. Они являются ингибиторами т.е. тормозят скорость химической реакции горения. Их можно применять без ограничения [12].
В таблице 11.2 приведена классификация канализационных сооружений по взрывной взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с [15].
Во всех производственных помещениях предусмотрены стенды с первичными средствами пожаротушения.
Для тушения электрооборудования используются углекислотные и порошковые огнетушители.
Во взрывоопасных помещениях предусмотрена система пожарной сигнализации [12].
Таблица 11.2 - Классификация канализационных и обслуживающих их сооружений по взрывной взрывопожарной и пожарной опасности
Характеристика производства
Технологические процессы
Обращающиеся вещества
Категория производства
Категория взрывоопасной смеси
Группа взрывоопасной смеси
Классы взрыво- и пожароопасности
Взрыво- и пожаробезопасное
Решетки приемные резервуары каналы
Прием сточных вод задержание и дробление отбросов
Хозяйственно-фекальные и аналогичные сточные невзрывоопасные воды
Задержание и удаление песка
Резервуары сброженного осадка
Илосмесь с выделением метана
Воздуходувные станции
Очистка сжатие и пода воздуха для биологической обработки сточных вод
Иловые насосные станции
Перекачка активного избыточного и уплотненного ила
Вода илосмесь осадок
Хлораторные с расходными складами
Хранение испарение и дозирование в воду
Сжиженный хлор в баллонах и бочках
Расчет стоимости реагента
По данной статье учитываются затраты на реагенты для обеззараживания сточных вод. На существующих очистных сооружениях применяется гипохлорит кальция.
Стоимость реагента за год составит :
где В – расход реагента за год т;
Ср – стоимость реагента рубт.
СРгод = 215165 45600 = 9811524 рубгод
Расчет заработной платы:
Расходы на зарплату обслуживающего персонала определяются путем умножения численности обслуживающего персонала на показатель среднегодовой заработной платы рассчитанный на одного работающего.
Ориентировочная среднегодовая зарплата для хозяйств систем водоснабжения и водоотведения на 2012 г составит: ИТР – 12000 руб рабочие – 8000 руб.
Фактическая численность персонала работающего на очистных сооружениях сведена в таблицу 12.1 расчет фонда заработной платы в таблице 12.2.
Таблица 12.1 - Численность персонала
Численность персонала
Количество работников
Зав. хим. лабораторией
Оператор очистных сооружений
Оператор на аэротенках
Оператор хлораторной установки
Машинист насосных установок
Лаборант хим. анализа
Лаборант бак. анализа
Рабочий по уборке помещений
Таблица 12.2 - Фонд заработной платы
Наименование профессии
Расчет стоимости электроэнергии
Таблица 12.3 - Расчет мощности
Наименование оборудования
Установленное оборудование
Работающее оборудование
Годовой расход электроэнергии Э кВтгод определяется по формуле
Э=(Nраб365)t где t – продолжительность работы оборудования в течение суток ч;
- кпд работы оборудования.
Э=(189365)082 24 = 1976341 кВтгод
Стоимость электроэнергии в год С руб определяется по формуле:
где Сед – стоимость 1 кВтч руб кВтч.
С = 1976341 22 = 4347950 руб
Сводная смета стоимости реконструкции комплекса очистных сооружений:
Сводный сметный расчет стоимости реконструкции комплекса составлен на комплекс вновь строящихся зданий и объектов подлежащих реконструкции. Средства распределяются по 11 главам. В расчете использованы укрупненные показатели сметной стоимости по соответствующим главам. Расчет сводится в таблицу 12.4.
Таблица 12.4 - Сводный сметный расчет на реконструкцию комплекса
Наименование объектов работ и затрат
Сметная стоимость тыс.руб.
Строительно – монтажные работы (СМР)
Подготовка территории
Первичные отстойники
Вторичные отстойники
Объекты энергетического хозяйства
Объекты транспортного хозяйства и связи. Автодороги 700м2
Наружные сети очистных сооружений
Благоустройство территории
Временные здания и сооружения
Прочие затраты и работы
Содержание дирекции строящегося предприятия
Подготовка эксплуатационных кадров
Непредвиденные работы и затраты
ИТОГО в ценах на 2012 год
Определение амортизационных отчислений
Амортизационные отчисления на полное восстановление и капитальный ремонт основных фондов систем водоотведением определяется в соответствии с нормами и рассчитывается по формуле:
Нi - общая норма амортизационных отчислений по сооружению
Амортизационные отчисления рассчитываются и сводятся в таблицу 12.5.
Таблица 12.5 – Результаты расчета амортизационных отчислений
Наименование зданий и сооружений
Сметная стоимость К тыс. руб.
Общая норма амортизационныхотчислений %
Сумма амортизационных
отчислений тыс. руб.
Контактный резервуар
Общая сумма амортизационных отчислений в ценах 1967 г. 1375 тыс. руб. Общая сумма на 2012 г составляет 144417 тыс.руб.
Определение затрат по статье прочие расходы:
По статье прочие расходы учитываются следующие виды затрат:
- износ и ремонт малоценных и быстро изнашивающихся инструментов приспособлений;
- расходы по технике безопасности и охраны труда; - расходы на техническое усовершенствование; - услуги сторонних организаций; - другие не учтенные расходы.
Прочие расходы принимают 20% от суммы амортизационных отчислений и заработной платы обслуживающего персонала.
Спр = 02 (Сам + Сзп) Спр = 02 (144417 + 2672) = 823 тыс.руб.
Таблица 12.6 – Годовые эксплуатационные затраты
Наименование показателей
Заработная плата Сзп
Стоимость реагента Среаг
Затраты на эл. энергию Сээ
Амортизационные отчисления Сам
Приведенные затраты
Критерием сравнительной экономической эффективности капиталовложений является минимум приведенных затрат Пi рубгод
Еi –нормативный коэффициент экономической эффективности
капиталовложений при условной окупаемости сооружений в течение 7-8 лет Е
Кi – капиталовложения тыс.руб.
Пi = 19098644 + 012 30745 = 22788 тысруб
Удельные капиталовложения на обработку 1 м3 воды Куд рубм3
Куд = К (Qmax сут 365))
Куд = 30745000(45000 365)) = 187 рубм3
Расчет себестоимости обработки воды Суд руб м3
Суд= Ci( Qmax сут 365))
Суд = 19098644 ( 45000 365)) = 116 руб м3
Таблица 12.7 – Технико-экономические показатели
Капиталовложения на единицу
Эксплуатационные затраты
Себестоимость обработки воды
Расход электроэнергии
Расчет платы за сбросы загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты.
Плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах не превышающих установленные плательщику предельно допустимые нормативы сбросов определяется путем умножения соответствующих ставок платы на величину загрязнения и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ.
Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты – заполняется плательщиком представлены в таблице 12.8.
Сумма платы за фактическую массу сбросов в рублях:
где Мф – фактический сброс данного загрязняющего вещества в водный объект тгод;
Нп – норматив платы за сброс одну тонну загрязняющего вещества в пределах установленных допустимых нормативов сбросов;
К1 – указывается коэффициент к нормативу платы применяемый в соответствии с федеральным законом о федеральном бюджете на текущий финансовый год;
К2 – коэффициент экологической значимости.
Таблица 12.8 – Расчет платы за сброс загрязняющих веществ в водный объект
Наименование загрязняющих веществ
Фактическая масса сброса тгод
Утвержденный НДС тгод
платы за одну тонну руб
Сумма платы за фактическую массу сбросов руб
Список использованных литературных источников
Яковлев С.В. Карелин Я.А. Жуков А.И. С.К. Колобанов. Канализация. – М.: Стройиздат 1976 – 630с.
Гудков А.Г. Механическая очистка сточных вод. Учебное пособие. – Вологда: ВоГТУ 2003. – 152с.
Гудков А.Г Биологическая очистка городских сточных вод. Учебное пособие: – ВоГТУ 2002. – 127с.
СНиП 2.04.03-85 Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения.
К.Ф. Павлов П.Г. Романков А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. М.: Химия 1987. – 552с.
Бобков А.С. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности.- М.: Химия 1997
ГН 2.2.5.1313-03 «Гигиенические нормативы. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
ГОСТ 12.1.003–83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности»
СН 2.2.42.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки»
СН 2.2.42.1.8.566-96 «Производственная вибрация вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»
Технический регламент о безопасности зданий и сооружений от 23 декабря 2009г
Технический регламент о пожарной безопасности от 4 июля 2008г
СНиП 3.05.01-85 «Внутренние санитарно-технические системы»
Правила устройства электроустановок (ПУЭ 7). Издание седьмое.

аэротенк.frw

Проект очистных сооружений
МУП "Водоканал" г. Междуреченска

Экономическая часть _ ФЮРА 280201.006.cdw

Наименование показателей
Реконструкция комплекса
Удельные капиталовложения на обработку воды
Эксплуатационные затраты в том числе
затраты на электроэнергию
амортизационные отчисления
Себестоимость обработки воды
Платы за сброс загрязняющих веществ в водный объект
Технико-экономические показатели

Доклад.docx

Здравствуйте! Целью моей работы является разработка проекта очистных сооружений города Междуреченска. По технико-экономическим показателям я выбираю схему с механическим и биологическим методами очистки воды. Перехожу непосредственно к технологической схеме.
Сточные воды объемом 45000 м3сут подаются в приемную камеру городских очистных сооружений. Далее самотеком сточные воды поступают в здание решеток где задерживаются крупные примеси. Затем следуют песколовки. В данном проекте предусмотрены три горизонтальные песколовки с круговым движение воды в них удаляются тяжелые примеси в виде песка глины шлака. Осадок из песколовок отводится на песковые площадки для обезвоживания.
Далее самотеком сточная вода поступает на первичные отстойники. В них выделяются грубодисперсные примеси которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника а затем при помощи илососов откачиваются в резервуар сырого осадка а от туда на иловые площадки. Проектом предусмотрено 2 первичных радиальных отстойника.
Из отстойников сточные воды поступают на биологическую очистку в аэротенк. Аэротенк – это аппарат с постоянно протекающей сточной водой во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы потребляющие загрязнения этой сточной воды. В аэротенк при помощи воздуходувок постоянно подается воздух из воздуходувно-насосной станции.
После этого вода самотеком направляется во вторичные отстойники для задержания активного ила после аэротенка. Активный ил из отстойной части непрерывно подается в резервуар активного ила а из него обратно в аэротенк для продолжения биологического процеса. Избыточный ил перекачивается на иловые площадки.
Из вторичных отстойников сточная вода самотеком поступает в лоток Паршаля куда с помощью насоса подается хлорная вода из хлораторной. Смешанная с хлорной водой сточная вода поступает в контактные резервуары. В контактных резервуарах происходит контакт сточной воды с хлором для ее дезинфекции. После дезинфекции очищенная сточная вода по коллектору отводится в реку Томь.

Спецификация план.spw

Компановка оборудования
Первичные отстойники
Вторичные отстоиники
Смеситель типа "Лоток
Контактные резервуары
Воздуходувно-насосная
Резервуар сырого осадка
Резервуар активного ила

генплан.cdw

Проект очистных сооружений
МУП "Водоканал" г. Междуреченска