Разработка системы снижения объемов избыточного ила с БОС г. Слободской

kursovoy_ispravlen_33__33__33__33.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра промышленной экологии
«Разработка системы снижения объемов избыточного ила с БОС г. Слободской».
Руководитель: ст. препод. Кобелева Н.А.
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет Неорганической химии и технологии Кафедра Промышленной экологии
Направление «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии нефтехимии и биотехнологии.
Зав. Кафедрой Гущин А.А.
на курсовое проектирование
Тема проекта: Разработка системы снижения объемов избыточного ила с БОС г. Слободской.
Исходные данные к проекту: Технологический регламент производства научно-техническая и нормативная документация.
Содержание расчетно-пояснительной записки: Введение существующая технология очистки хозяйственно-бытовых сточных вод литературный обзор способов утилизации избыточного активного ила выбор и обоснование оптимального метода (на основе технико-экономических показателей) расчет базового аппарата вывод список использованной литературы.
Перечень графического материала: Презентация проекта чертеж базового аппарата.
Срок сдачи законченного проекта 05.12.2015год 6.выдачи задания 10.09.2015
ОБЩАЯ СТРУКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ.5
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА8
1. Описание работы песколовки11
2. Описание песковой площадки11
3. Описание первичного горизонтального отстойника12
4. Описание аэротенка-смесителя с регенератором13
5. Описание вторичного отстойника14
6. Описание аэробного стабилизатора15
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР16
1. Иловые площадки и иловыепруды.17
2. Уплотнение активного ила.19
3. Кондиционирование осадков.20
РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ25
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ:31
В данном курсовом проекте рассмотрена тема: «Разработка системы снижения объемов избыточного ила с БОС г. Слободской».
Рассмотрена существующая технология очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.
Выбран и обоснован оптимальный метод (на основе технико-экономических показателей).
Выполнен расчет базового аппарата а так же сделаны выводы.
Проект содержит 35 страниц 3 таблицы 11 рисунков и 8 литературных источников.
Вода – ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ составляющих основу жизни. Рост городов бурное развитие промышленности интенсификация сельского хозяйства значительное расширение площадей орошаемых земель улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать органические вещества находящиеся в сточных водах в качестве источника питания при этом происходит их окисление или восстановление. Биологическая очистка сточных вод заключается в функционировании системы «активный ил – сточная вода» характеризуемой наличием сложной многоуровневой структуры. Хлопья активного ила представляют собой «живую систему» - сложную микробную ассоциацию внутри которой складываются разнообразные взаимоотношения.
Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий.
Загрязняющие вещества попадая в природные водоемы приводят к качественным изменениям воды которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды в частности появления неприятных запахов привкусов; в изменении химического состава воды в частности появлении в ней вредных веществ.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.
Избыточный активный ил является неизбежным хотя и нежелательным отходом систем биологической очистки промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Поскольку биологическая очистка стоков является на сегодняшний день неотъемлемой частью технологического процесса производства целлюлозы и бумаги проблема изыскания рациональных способов утилизации этого осадка является актуальной для отрасли в целом.
Использование переработанного илаулучшает углеродное питание растений улучшает физико-химические свойства почв на земельном участке. Такая почвенная подкормка при помощи азотобактерий улучшает круговорот природной питательной среды. Для улучшения качества садово-огородных культур применение ила начато уже давно. Использование переработанного ила по сравнению с торфом значительно выгоднее кроме того он более насыщен органическими веществами стимулирующими рост огородных и садовых культур. А в сравнении с применением компоста использование переработанного ила на участке удобней из-за отсутствия в нём семян сорных растений. Активный ил содержит органические минеральные соединения повышающие плодородие почв.
Использование переработанного ила требует осторожного подхода при хорошем перемешивании и строгом соблюдении сроков внесения. Биологические исследования показали что внесения в почву переработанного ила при правильном распределении не оказывает отрицательного действия. При этом водорастворимые соединения аммония могут быть использованы растениями в длительных вегетационных периодах при правильном использовании переработанного ила на участках. [5]
ОБЩАЯ СТРУКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ.
Муниципальное унитарное предприятие «Водопроводное канализационное хозяйство г. Слободского» относится к предприятиям коммунального хозяйства и решает одну их главных задач жизнеобеспечения г. Слободского предоставление ее жителям и организациям услуг водоснабжения и водоотведения.
Водоснабжение осуществляется из подземных источников воды. Лицензионный участок состоит из 27 артезианских скважин и 1 артезианской скважины взятой в аренду у частного предприятия еще имеется 3 наблюдательные скважины №112 №11 №11849. Глубина скважин составляет от 60 до 120 м. Скважины эксплуатируют воды северодвинских и уржумских отложений средней Перми. Все скважины расположены на территории города Слободского пос. Первомайского дер. Мули пос. Оглоблино с. Успенское дер. Пестовы пос. Опорное (все выше перечисленные поселения административно входят в границу г. Слободского).
Все скважины лицензированы получены четыре лицензии. На скважинах Мулинского месторождения и на переданных скважинах от Жуковского комбината проведена оценка эксплуатационных запасов подземных вод.
Режим работы водозаборов МУП «ВКХ г. Слободского» круглосуточный. Все скважины предприятия работают в автоматическом режиме. Учет объема подаваемой холодной воды на водозаборах осуществляется по показаниям измерительных приборов и расчетным методом по расходу электроэнергии. Имеется насосная Станция 2-го подъема с двумя резервуарами с запасами воды по 1900 каждый. Насосы станции работают в автоматическом режиме. Мощность насосной станции составляет 8640 в сутки при включении насосов на пожаротушение мощность составит до 12500 сут. По городу уставлено шесть датчиков давления по которым поддерживается необходимое давление в сети водопровода.
Сети водоснабжения МУП «ВКХ г. Слободского» представляют собой систему закольцованных и тупиковых водопроводных труб диаметром от 25 до 500 мм. На сетях установлено 210 пожарных гидрантов. Глубина заложения труб составляет от 2-х до 35 м. Материал труб – стальные чугунные асбоцементные и полиэтиленовые. Мулинский водозабор рассчитан на 14000 м3 сут.
Общая протяженность эксплуатируемых водопроводных сетей составляет 110 км. Способ прокладки водопроводных сетей в основном подземный но имеется и надземная прокладка. МУП «ВКХ г. Слободского» обеспечивает водоснабжением 331 тыс. человек населения города Слободского.
Контроль качества на бактериологический и химический состав подаваемой воды осуществляется лабораторией МУП «ВКХ г. Слободского» на радиацию ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кировской области» на металлы и нефтепродукты филиал ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кировской области в Слободском районе.
Сведения о водном объекте – р. Вятка правый приток р. Камы на 1 км от устья код водного объекта - КасВолга18041. Место сброса сточных вод – по правому берегу на 7612 км от устья.
В 100 м выше выпуска сточных вод МУП «Водопроводное канализационное хозяйство г. Слободского» располагается фоновый створ в 500 м ниже контрольный створ.
Система наружных сетей канализации представлена канализационными сетями общей протяжённостью 7012 км КНС (5 шт.) и очистными сооружениями. КНС №1 располагается в северной части города по адресу ул. Советская 11 «а» КНС №2- ул. Советская 106 район Демьянки КНС № 3- ул. Бакулева 2 КНС № 4-Первомайский район пер. Солнечный д. 3-а КНС-5-ул.Маршала Конева 57.
Наличие аварийного выпуска место аварийного сброса сточных вод: КНС № 1 – аварийный выпуск в р. Спировку опломбирован; КНС № 2 – аварийный выпуск в р. Пятериху опломбирован; КНС № 3 – аварийный выпуск отсутствует; КНС № 4 – аварийный выпуск отсутствует. КНС № 5 – аварийный выпуск отсутствует.
Категория сточных вод: хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды.
На очистные сооружения сточные воды поступают от жилой застройки (населения) и промышленных предприятий г. Слободского Первомайского района и поселения ЖКСМ.
Местонахождение очистных сооружений.
Очистные сооружения находятся за чертой города с соблюдением санитарных разрывов от жилой застройки дер. Бакули и дер. Родионово к юго-востоку от ОСК расположена территория садовых участков фанерного комбината «Красный якорь». Производительность очистных сооружений 660 сут. Режим работы канализационных насосных станций и очистных сооружений – Круглосуточный.
Учет количества поступающих сточных вод производиться по приборам учета. Контроль качества очистки сточных вод осуществляется лабораторией МУП «ВКХ г.Слободского»ФГУ «ЦЛАТИ» г.Киров ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кировской области».
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Канализационные стоки посредством насосов КНС №2 и КНС от Первомайского района города Слободского и поселка ЖБК подаются на очистные сооружения в приемную камеру. Далее сточная вода по лоткам шириной 900 мм тангенциально поступает в кольцевой лоток песколовки (с круговым движением воды). Минеральные частицы (песок) через щелевое отверстие в лотке сползает в нижнюю часть песколовки а вода по отводящему лотку направляется на дальнейшую очистку.
Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах на входе в БОС
Наименование загрязняющих веществ
Удаление песка из песколовок осуществляется при помощи гидроэлеватора. Подача технической жидкости к гидроэлеватору и отвод пульпы производится самостоятельными трубопроводами через камеру переключения оборудованную задвижками. Перед удалением песка из песколовки открывается задвижка на трубопроводе технической воды гидроэлеватора и производится взмучивание песка. После взмучивания открывается задвижка на пульповоде по которому пульпа сбрасывается на песковую площадку. По окончании откачки пульповод промывается технической водой.
После песколовок стоки по отводящему лотку направляется на водоизмерительный лоток Вентури после которого стоки распределяются на первую секцию блока емкостей.
В блоке емкостей сточная вода проходит последовательно: первичный отстойник аэротенк вторичный отстойник. Сточная вода попадает в аэротенк в который постоянно попадает воздух по трубам – аэраторам и циркуляционный активный ил. В аэротенке происходят процессы сорбции и окисления органических загрязнений в сточной воде.
Осадок первичных отстойников и избыточный активный ил с помощью эрлифтов направляется на совместную обработку в аэробный стабилизатор входящий в состав блока емкостей. Аэробно – сброженный осадок из аэробного стабилизатора поступает в резервуар откуда перекачивается насосом установленным в производственном здании на иловые площадки. Дренажные воды от песковой площадки и иловых площадок возвращаются на очистку в приемную камеру. Иловая смесь из аэротенка поступает в отстойник. Отстойник состоит из конусной и проточной части. В нем происходит разделение воды на биологически очищенную воду и активный ил. Осевший в конусах активный ил эрлифтами подается в аэротенк.
По мере прироста активного ила избыток его удаляют в стабилизатор. В стабилизаторе ил минерализуется уплотняется. Над иловая вода периодически направляется обратно в аэротенк на очистку.
Бытовые стоки от производственных зданий посредством насосов подаются в голову сооружений.
Биологически очищенная вода из вторичных отстойников подается в контактный резервуар где очищается ультрафиолетовыми лампами и далее самотеком через оголовок выпускается в реку Вятка.
Рисунок 1-Технологическая схема БОС г. Слободской
1.Описание работы песколовки
Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рисунок 2). Важнейшими элементами песколовки являются: входной и выходной каналы; бункер для сбора осадка располагаемый в начале песколовки. Кроме этого в песколовке имеются механизм для перемещения осадка в бункер и гидроэлеватор для удаления песка. Механизмы применяются двух типов: цепные и тележечные. Цепные механизмы состоят их двух бесконечных цепей расположенных по краям песколовки с закрепленными на них скребками. Механизмы тележечного типа состоят из тележки перемещаемой над песколовкой по рельсам вперед и назад на которой подвешивается скребок.
Кроме механизмов для перемещения осадка применяются гидромеханические системы которые представляют собой смывные трубопроводы со спрысками уложенными вдоль днища в лотках. [3]
-цепной скребковый механизм; 2- гидроэлеватор; 3- бункер
Рисунок 2 – Горизонтальная песколовка
2.Описание песковой площадки
Для подсушивания песка поступающего из песколовок необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1—2 м. Нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более 3 м3м2 в год при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять в начало очистных сооружений. Для съезда автотранспорта на песковые площадки надлежит устраивать пандус уклоном 012—02.
-Пескоперевод от песколовок; 2- разводящий лоток; 3-отвод дренажной воды
Рисунок 3- Песковая площадка
3.Описание первичного горизонтального отстойника
Первичные горизонтальные отстойники применяются на очистных сооружениях канализации производительностью 15-100 тыс. м3сут. Представляют собой прямоугольные в плане резервуары разделенные продольными перегородками на несколько отделений. Поток воды в них движется горизонтально.[3]
– подводящий лоток; 2 – полупогружная доска: 3 – скребковая тележка: 4 – отводящий лоток: 5 – жиросборный лоток: 6 – удаление осадка.
Рисунок 4 – Первичный горизонтальный отстойник
Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе приямки откуда под гидростатическим давлением выдавливается в самотечный трубопровод. Всплывающие нефтепродукты и жировые вещества собираются в конце сооружения в жиросборный лоток из которого также самотеком отводятся на перекачку.
К достоинствам горизонтальных отстойников относятся: высокий эффект осветления по взвешенным веществам – 50-60% и возможность их блокирования с аэротенками.
Недостатки – повышенный расход железобетона по сравнению с круглыми отстойниками и неудовлетворительная работа механизмов для сгребания осадка особенно в зимний период. [3]
4.Описание аэротенка-смесителя с регенератором
В схеме аэротенка – смесителя с регенератором реализовано раздельное протекание двух этапов биологической очистки: поглощение загрязнений активным илом из сточной воды которое происходит непосредственно в аэротенке и окисление этих загрязнений которое протекает в регенераторе. Регенератор – это аэрационное сооружение в котором активный ил аэрируется без сточной жидкости.
Очистка сточных вод в аэротенках происходит с помощью активного ила – биоценоза организмов развивающихся в аэробных условиях на органических загрязнениях содержащихся в сточной воде.
Подача сточной воды из сборного лотка первичного отстойника осуществляется по трубопроводу в подающий лоток каждой секции аэротенка расположенный по продольной стенке аэротенка. Для отключения секций аэротенка на подающих трубопроводах устанавливаются щитовые затворы. Впуск воды в аэротенк осуществляется через незатопленные регулируемые водосливы расположенные вдоль подающих лотков через 3-6 м. Циркулирующий активный ил из вторичных отстойников с помощью эрлифтов подается сосредоточенно в начало каждой секции аэротенка через иловый лоток. Впуск циркулирующего ила осуществляется так же через незатопленные регулируемые водосливы расположенные в иловом лотке. В аэротенках-смесителях подвод воды и активного ила равномерно вдоль одной из длинных сторон аэротенка. По всему объему аэротенка наблюдается одинаковая нагрузка на активный ил. [6]
Достоинством аэротенка-смесителя является сглаживание залповых нагрузок на активный ил
- сточная вода; 2 – активный ил; 3- иловая смесь
Рисунок 5- Аэротенк-смеситель
5.Описание вторичного отстойника
Вторичные отстойники располагаются после сооружений биологической очистки в искусственно созданных условиях (аэротенки) и служат для выделения активного ила или отмершей биопленки из очищенной сточной воды.
Эффективность осветления во вторичных отстойниках определяет общий эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса очистных сооружений биологической очистки.
Для технологических схем с аэротенками вторичные отстойники во многом определяют объем аэрационных сооружений который зависит помимо прочего от концентрации возвратного активного ила и степени его рециркуляции. [3]
6.Описание аэробного стабилизатора
Для обработки осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила приняты аэробные стабилизаторы. Они устроены по типу аэротенков избыточный активный ил подвергается самоокислению при недостатке питательных веществ. Достигаемой в этом случае целью является уменьшение количества ила и подготовка его к дальнейшей обработке.
Смесь аэрируется по средствам дырчатых труб. С целью повышения концентрации сухого вещества и сокращения требуемого объема стабилизатора предусмотрена отстойная зона для отделения иловой воды из отрабатываемой смеси. Данная вода отводится в аэротенк. На отводящем трубопроводе имеется задвижка с помощью которой производится регулирование расхода иловой воды.
Из зоны аэрации аэробно – сброженая смесь поступает в зону уплотнения через отверстия. Иловая вода в зоне уплотнения собирается лотком и отводится в аэротенк. Уплотненный осадок отправляется на дальнейшую обработку. [4]
Процессы утилизации активного ила весьма затруднены поскольку эти отходы имеют разный состав и большую влажность и являются природоохранной проблемой отрасли.
Осадки характеризуются содержанием сухого вещества (в гл или в %); содержанием беззольного вещества (в % от массы сухого вещества);
элементным составом; кажущейся вязкостью и текучестью; гранулометрическим составом.
Как правило осадки представляют собой труднорастворимые суспензии. Во вторичных отстойниках в осадке находится в основном избыточный активный ил объем которого в 15-2 раза больше чем объем осадка из первичного отстойника.
В осадках содержится свободная и связанная вода (60-65 %) которая сравнительно легко может быть удалена из осадка связанная вода (30-35 %) - коллоидно-связанная и гигроскопическая – гораздо труднее. Коллоидно-связанная влага обволакивает твердые частицы гидратной оболочкой и препятствует их соединению в крупные агрегаты. Некоторое количество этой влаги удаляется после коагуляции в процессе фильтрования.
Коагулянты с положительно заряженными ионами нейтрализуют отрицательный заряд частицы осадка. После этого отдельные твердые частицы освобождаются от гидратной оболочки и соединяются вместе в хлопья. Освобожденная вода легче фильтруется. Разрушить гидратную оболочку можно кратковременной термической обработкой. Полное удаление влаги достигается в процессе высокотемпературной сушки.
Наиболее распространенные технологические процессы используемые для обработки и обезвреживания осадков представлены на рисунке 6.
Рисунок 6 – Схема процессов обработки и обезвреживания осадков
1.Иловые площадки и иловыепруды.
Иловые площадки являются одними из первых сооружений обработки осадка сточных вод. Иловые площадки предназначены для естественного обезвоживания осадков образующихся на станциях биологической очистки сточной воды. Однако даже в эпоху интенсивного внедрения сооружений механического обезвоживания осадка иловые площадки являются самым распространенным в России методом обезвоживания осадка.
В настоящее время на иловых площадках обрабатывается 90% всего осадка образующегося в России. Привлекательность этих сооружений объясняется простотой инженерного обеспечения и легкостью эксплуатации по сравнению с фильтр-прессами вакуум-фильтрами сушильными установками.
Иловые площадки в большей степени чем другие сооружения и системы очистки сточных вод и обработки осадка зависят от климатических природных факторов. В зависимости от степени использования природных процессов площадки можно разделить на две основные категории: естественного обезвоживания и сушки и интенсивного обезвоживания и сушки.
К первой категории относятся площадки в которых используются природные процессы испарения и декантации без существенного изменения по сравнению с теми же процессами происходящими в естественной среде. Как правило это площадки на естественном основании с поверхностным отводом воды и площадки-уплотнители.
Ко второй категории относятся площадки в которых определенные факторы природного цикла видоизменены и интенсифицированы. Как правило это площадки с искусственным дренажом подогревом созданием вакуума в дренажной системе искусственным водонепроницаемым покрытием. Применение того или иного вида площадок зависит от местных условий: специфики климата наличия дополнительных источников энергии свободных площадей.
Площадки естественного обезвоживания и сушки. На площадках естественного природного цикла осадок обезвоживается в процессе уплотнения и последующего отвода иловой воды а также сушки.
Иловые площадки состоят из карт окруженных со всех сторон валиками. Размеры карт и число выпусков определяют исходя из влажности осадка дальности его разлива и способа уборки после подсыхания.
Рисунок 7 – Иловая площадка
2.Уплотнение активного ила.
Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении удаляется в среднем 60 % влаги и масса осадка сокращается в 25 раза. Наиболее трудно уплотняется активный ил. Взвешенные частицы ила имеют небольшой размер и плотную гидратную оболочку которая препятствует уплотнению частиц.
Для уплотнения используют гравитационный флотационный центробежный и вибрационный методы.
Гравитационный метод уплотнения является наиболее распространенным и применяется для уплотнения активного ила и сброженных осадков. Он основан на оседании частиц дисперсной фазы. В качестве илоуплотнителей используют вертикальные или радиальные отстойники. Наибольшее распространение получили илоуплотнители радиального типа т.к. в них активный ил получается более высокой концентрации при меньшей длительности уплотнения.
Флотационный метод уплотнения осадков основан на прилипании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплывании вместе с ними на поверхность. Влажность уплотненного ила составляет 945-95%. Продолжительность уплотнения составляет 3-4 часа. Использование метода напорной флотации позволяет сгустить микробную биомассу более чем в 300 раз.
Рисунок 8 – флотационный илоуплотнитель
3. Кондиционирование осадков.
Этот процесс предварительной подготовки осадков перед обезвоживанием или утилизацией проводят для снижения удельного сопротивления и улучшения водоотдающих свойств осадков вследствие изменения их структуры и форм связи воды.
От условий кондиционирования зависят производительность аппаратов обезвоживания чистота отделяемой воды и влажность обезвоженных осадков.
Кондиционирование проводят реагентными и безреагентными способами.
Реагентная обработка происходит с добавлением коагулянтов: хлорида
железа (15 % от массы сухого ила) или совместно хлорида железа и извести (соответственно 8 и 20 % от массы сухого ила) или флокулянтов (полиакриламид). Доза флокулянта при обезвоживании осадков фильтрованием составляет 02-15 % при центрифугировании 015-04 % (в пересчете на сухое вещество). Расход флокулянтов значительно меньше поэтому стоимость обработки сокращается примерно на 13 (30 %).
К безреагентным методам обработки относятся тепловая обработка замораживание с последующим отстаиванием жидкофазное окисление электрокоагуляция и радиационное облучение.
Обезвоживание осадков. Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом.
Иловые площадки - это участки земли со всех сторон окруженные
земляными валами. Иловые площадки-уплотнители сооружают глубиной до 2 м с водонепроницаемыми стенками и дном. Принцип их действия основан на расслоении осадка при отстаивании. При этом жидкость периодически отводят с разных глубин над слоем осадка а осадок удаляют специальными машинами.
Если почва хорошо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине иловые площадки устраивают на естественных грунтах. При залегании грунтовых вод на глубине до 15 м фильтрат отводят через специальный дренаж из труб а иногда делают искусственное основание. Рабочая глубина площадок составляет 07-1 м. Площадь иловых площадок зависит от количества и структуры осадка характера грунта и климатических условий. Иловую воду после уплотнения направляют на очистные сооружения. В районах с теплым климатом для очистных сооружений производительностью более 10 000 сутки могут быть оборудованы площадки с поверхностным удалением воды. Они представляют собой каскад из 4-8 площадок.
Механическое обезвоживание осадков проводят на вакуум-фильтрах (барабанных дисковых ленточных) листовых фильтрах фильтр-прессах центрифугах и виброфильтрах. На вакуум-фильтрах из осадков может быть удалено в среднем 80 % на дисковых - 90 % а на фильтр-прессах - 98 % общего количества механически связанной воды.
Наиболее простой способ удаления примесей – отстаивание в процессе которого взвешенные вещества оседают на дно а плавающие примеси всплывают на поверхность отстойников.
Отстойники устраиваются горизонтальные вертикальные радиальные.
Рисунок 9 – Отстойники
А – горизонтальный; Б – вертикальный; В – радиальный
– загрязненная вода; 2 – очищенная вода; 3 – осадок (шлам);
– скребковый механизм
В горизонтальном отстойнике длина в 8-12 раз больше его глубины. Отстойники бывают непрерывного или периодического действия. В отстойниках непрерывного действия отделение примесей происходит благодаря резкому уменьшению скорости движения очищаемой жидкости (до 0005-001 мс). Продолжительность прохождения жидкости через отстойник составляет 1–3 часа. Эффективность осветления воды – от 40 до 60%. В отстойниках периодического действия продолжительность отстоя жидкое составляет несколько часов после чего происходит удаление всплывших примесей осветленной воды и осадка. Затем процесс повторяется.
Глубина (высота) вертикального отстойника в несколько раз превышает его горизонтальный размер. Разделение твердой и жидкой фаз происходит счет уменьшения скорости потока и изменения его направления на 180°. Вертикальные отстойники более компактны однако их эффективность 10-20% ниже чем у горизонтальных.
В конструкции радиального отстойника реализован принцип действия вертикального и горизонтального отстойников. В центральной его части происходит смена направления потока очищаемой жидкости а от центра к периферии он работает в режиме горизонтального отстойника. Это позволяет получать достаточно компактные сооружения большой производительности. Эффективность осветления в радиальных отстойниках достигает 60%. Глубина их колеблется от 15 до 5 м диаметр – от 15 до 60 м.
В зависимости от вида удаляемых плавающих примесей отстойники могут называться нефтеловушками жироуловителями и т.п. Эффективность удаления из воды плавающих примесей составляет 95-96%. Всплывшие приме си удаляются с поверхности специальными приспособлениями и направляются на утилизацию.
Анализируя возможные методы наиболее оптимальным с точки зрения экономической целесообразности является барабанный вакуум-фильтр.
Барабанный вакуум фильтр
В результате анализа методов для снижения объемов избыточного ила с БОС г. Слободской выбираем использование метода фильтрования. В качестве фильтра барабанный вакуум-фильтр.
Рассмотрим подробнее устройство барабанного вакуум-фильтра. Барабанный ячейковый вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью является наиболеераспространенным фильтром данного типа. Полый барабан 1 с отверстиями на боковой поверхности покрытый металлической сеткой и фильтровальной тканью вращается в корыте 2 с небольшой скоростью (01-26 обмин).Корыто заполнено суспензией в которую погружено 03-04 поверхности барабана. Барабан разделен радиальными перегородками на ячейки каждая из которых через каналы в полой цапфевала 3 сообщается с распределительной головкой 4 прижатой к торцовой поверхности цапфы. Распределительная головка служит для последовательного соединения ячеек барабана с линиями вакуума и сжатого воздуха.[8]
Рисунок 10 - Барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия с наружной фильтрующей поверхностью
— барабан 2 — корыто 3 — главный вал 4 — распределительная головка 5 — трубки 6 — лента для заглаживания трещин в осадке 7 — нож 8 — качающаяся мешалка.
Погруженные в суспензию ячейки барабана сообщаются с вакуумной линией. Под действием разности давлений снаружи и внутри барабана осадокоткладывается на его поверхности а фильтрат отсасываетсявнутрь барабана и удаляется через распределительную головку.
Поверхность ячеек барабана на которой откладывается осадок называется зоной фильтрования (зона фильтрования I).Когда соответствующие ячейки барабана выходят из суспензииосадок подсушивается при разрежении (зона просушки II). Затем осадок промывается водой подаваемой через трубки 5 причем промывные воды отсасываются как и фильтрат через распределительную головку. Вслед за промывкой вэтой же зоне (зона промывки и просушки III) осадок сушитсявоздухом который просасывается через слой осадка. После этого ячейки соединяются через распределительную головку с линией сжатого воздуха (зона отдувки IV). Воздух не только сушит но и разрыхляет осадок благодаря чему облегчается егопоследующее удаление.
При подходе ячеек с просушенным осадком к ножу 7 прекращается подача сжатого воздуха и осадок падает с поверхноститкани под действием силы тяжести. Нож служит в основном направляющей плоскостью для слоя осадка отделяющегося от ткани.При дальнейшем вращении барабана ткань освобожденная отосадка очищается путем продувки воздухом (зона регенерацииткани V). Вслед за этим весь цикл операций соответствующийодному обороту барабана повторяется снова. Между рабочимизонами II III IV V и I находятся небольшие мертвые зоны. Это препятствует сообщению между собой рабочих зон при переходе ячеек из одной зоны в другую.
Таким образом на каждом участке поверхности фильтра всеоперации — фильтрование промывка просушка съём осадка иочистка ткани — производятся последовательно одна за другойно участки работают независимо друг от друга и поэтому всеоперации на фильтре проводятся одновременно т. е. процесспротекает непрерывно. По такому же принципу работают все непрерывно действующие фильтры.
Чередование отдельных операций в ячейковом фильтре достигается при помощи распределительной головки.Неподвижный корпус 1 головки прижимается к ячейковой шайбе 3. Шайба вращается вместе с барабаном и имеет отверстияпо числу ячеек барабана. К корпусу головки крепится сменнаяраспределительная шайба 2 которая в случае износа может бытьзаменена новой. В корпусе головки находятся четыре неодинаковые по величине камеры. Через наибольшую камеру I отсасывается фильтрат через камеру II — промывные воды а черезкамеры III и IV подается сжатый воздух. Неподвижный корпусголовки прижимается к вращающейся шайбе 3 пружиной 4. Суспензия подается в корыто со скоростью равной скорости фильтрования или несколько большей постоянный уровень суспензиив корыте поддерживается при помощи переливной трубы.
Рисунок 11 - Распределительная головка
— неподвижный корпус 2 —распределительная шайба 3 — ячейковая шайба 4 — пружина.
В процессе фильтрования стремятся свести к минимуму осаждение твердых частиц которое происходит в направлении противоположном движению фильтрата. Для предотвращения возможности осаждения суспензия перемешивается в корыте качающейся мешалкой 8. Чтобы не происходилоснижения вакуума из-за просасывания воздуха через трещины восадке последний иногда заглаживают покровной лентой 6 движущейся благодаря трению о поверхность осадка; одновременно осадок смачивают через ленту водой. Для отжима влаги из осадка на некоторых барабанных фильтрах установлены вибраторы ввиде свободно висящих на крестовинах отрезков труб которыепри вращении отбрасываются центробежной силой и ударяютпо резиновому листу покрывающему слой осадка.
Осадки снимают с фильтрующей поверхности различнымиспособами. При помощи ножа снимают осадкитолщиной не менее 8-10 мм. Для снятия более тонких слоев (2-4 мм) применяют бесконечные шнуры огибающие барабан с которых осадок сбрасывается при перегибе через валик. Тонкие и мажущиеся осадки снимают прижатым кбарабану вращающимся резиновым валиком накоторый переходит осадок и затем снимается валиком меньшегодиаметра. Снятие очень тонких слоев осадка (2 мм) производится бесконечным сходящим полотном. Полотнопроходит через систему роликов на первый ролик осадок налипает и снимается с него ножом после чего полотно промываетсяи возвращается к барабану. Движение полотна осуществляетсявследствие его трения о поверхность барабана.
К числу достоинств барабанного ячейкового вакуум-фильтра относятся:
Универсальность т. е. пригодностьдля обработки разнообразных суспензий;
Возможность изготовления из материалов стойких в химически активных средах;
Легкость обслуживания.
В то же время фильтр обладает следующими недостатками:
Небольшая фильтрующая поверхность;
Затруднительность тщательной промывкии осушки осадка.
В наше время широко используются барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверхностью характеризующейся высокой скоростью фильтрования пригодностью для обработки разнообразных суспензий простотой обслуживания. Основной задачей при проектировании является расчет требуемой поверхности фильтрования подбор по каталогам стандартного фильтра и определение числа фильтров обеспечивающих заданную производительность. Таким образом расчет проводят в два этапа. [7]
Необходимо рассчитать и подобрать по каталогу барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью для фильтрования суспензии при следующих условиях.
Производительность фильтра по суспензии: ;
Влажность осадка: W = 45% (по массе);
Содержание твердой фазы в суспензии: ;
Перепад давления при фильтровании и промывке: ;
Удельное сопротивление осадка: ;
Сопротивление фильтрующей перегородки: ;
Динамический коэффициент вязкости ф – та: ;
Частота вращения барабана: .
Производительность фильтра по суспензии находим по следующей формуле (1):
Содержание твердого вещества в суспензии определяем по формуле (2)
Содержание жидкой фазы в суспензии определяем по формуле (3)
Производительность фильтра по фильтрату вычисляем по формуле (4)
Содержание жидкой фазы в осадке вычисляем по формуле (5)
Плотность влажного осадка вычисляем по формуле (6)
Отношение объема отфильтрованного осадка на фильтре к объему полученного фильтра находим по уравнению:
Массу твердой фазы отлагающуюся при прохождении 1
Расчет требуемой поверхности фильтрования начинается с выбора конструктивной модификации барабанного фильтра. Так как суспензия неагрессивна то в первую очередь ориентируемся на фильтр общего назначения. Время фильтрования необходимое для получения слоя осадка высотой = 9 мм находим из уравнения:
Для расчета угловой скорости вращения барабана согласно данным принимаем для фильтров общего назначения выполненных из углеродистой стали след. значения углов распределения технических зон на поверхности барабана: .
При числе ячеек барабана
Тогда суммарный угол сектора съема осадка и мертвой зоны вычисляем по формуле (17)
Угловую скорость вращения барабана рассчитываем по формуле (18)
Требуемый угол зоны фильтрования рассчитываем по формуле (12)
Время цикла (полного оборота барабана) определяем по формуле (13)
Частоту вращения барабана рассчитываем по формуле (14)
Удельный объем фильтрата находим по формуле (22)
Общую поверхность фильтрования рассчитываем по формуле (23)
Для обеспечения этой поверхности принимаем один фильтр БОУ20 – 26 с площадью фильтрования .
Был произведен расчет барабанного вакуум-фильтра. Мы рассчитали требуемую поверхность фильтра подобрали стандартный фильтр и определили необходимое их число. По расчетам нашли тип барабанного вакуум-фильтра: БОУ20-26.
Исходя из математического баланса осадок содержит 37% влаги => 37%=37%
Установленное количество осадка уменьшилось в раз что приведет к снижению занимаемой площади на иловых картах.
Количество осадка тгод
Класс опасности отхода
Ил избыточный биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод
В данном курсовом проекте была рассмотрена БОС г. Слободской с точки зрения воздействия на окружающую среду.
Предложены мероприятия по снижению объемов избыточного активного ила.
В качестве базового аппарата предложен барабанный вакуум-фильтр.
Проведены технологические и математические расчеты.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ:
КАНАЛИЗАЦИЯ. НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ СНиП 2.04.03-85
Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85 Проектирование сооружений для очистки сточных вод.Москва Стройиздат 1990
Гудков А.Г. Механическая очистка сточных вод: Учебное пособие –Вологда: ВоГТУ2003 – 152с.
Гудков А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: Учебное пособие –Вологда: ВоГТУ2002 – 127с.
Николаенко Е.В. Авдин В.В. Сперанский В.С. Проектирование очистных сооружений канализации:- Учебное пособие. – Челябинск: ЮУрГУ 2006- 41с.
Зайцев В.А. Промышленная экология: учеб. пособие [Текст] В.А. Зайцев.- М.: Минобразования России РХТУ им. Д.И. Менделеева 2000. - 131с.
Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник А.С. Тимонин. Т.2. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой 2003. - 884 с. ISBN 5-89552-072-3.
Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии А.Н. Плановский С.З. Каган. – Ленинград: Химия 1988. – 848 с.