Очистка сточных вод

После биофильтра стоки  поступают в третичный отстойник, затем в контактный резервуар  для обеззараживания раствором  хлорной извести. Подача воздуха  в аэрационную камеру аэротенка  и в толщу загрузки биофильтра производится из воздуходувной.

Избыточный активный ил периодически удаляется на иловую площадку, очищенные и обеззараженные стоки  поступают в канализационную  насосную станцию (КНС), откуда насосами по напорному коллектору сбрасываются в реку Караелга.

Из аналитического обзора литературы следует, что локальная  система очистки сточных вод на предприятии транспортировки газа требует усовершенствования.

Целью дипломной работы является усовершенствование локальной системы очистки сточных вод от нефтепродуктов и моющих средств и грунтов, загрязненных нефтепродуктами.

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

 

2.1 Недостатки существующей системы  очистки сточных вод БИО –  25 КС «Кармаскалы»

 

В связи с вводом в  эксплуатацию на КС дополнительных объектов водоотведения (АВП, АБК и т.д.), наблюдается  ухудшение работы биофильтра «Оксипор», не обеспечивается глубокая очистка. Сбрасываемые воды полностью соответствуют ПДС, но не соответствуют ПДК вод хозяйственно-питьевого  и культурно-бытового назначения, ввиду  высокого содержания фосфатов.

Предложено разместить коагуляционную установку для очистки вод от фосфатов и сделать систему очистки цикличной: часть воды сбрасывать в водоем (реку Караелга), а часть возвращать на предприятие для дальнейшего использования.

 

2.1.1 Промышленные загрязненные  стоки

Приход: 25 м3/сут.

 

2.1.2 Смеситель

В смесители стоки смешиваются  с биогенными добавками.

Суточная потребность  в фосфоре nР - 3 мг/л по чистому веществу.

Фосфор поступает в  сточные воды в виде раствора суперфосфата Са(Н2Р04)2*H2O.

Суточная потребность  в суперфосфате nСа(Н2Р04)2*H2O:

 

,  (2.1)

 

г/м3;

n=13,06*10-3*25=0,33 кг/сут;

где 270 г/моль – молекулярный вес суперфосфата;

31 г/моль - молекулярный  вес фосфора.

Суточная потребность  в азоте nN - 15 мг/л по чистому веществу.

Азот поступает в сточные  воды в виде аммиачной селитры  NH4NO3.

Суточная потребность  в аммиачной селитре  :

г/м3;

n=42,86*10-3*25= 1,07 кг/сут;

где 80 г/моль - молекулярный вес аммиачной селитры;

14 г/моль - молекулярный  вес азота.

Коэффициент активной части  биогенных добавок 0,6. Соответственно суперфосфата и аммиачной селитры  потребуется  .

 

n Са(Н2Р04)2*H2O =0,33/0,6=0,55 кг/сут;

 

n NH4NO3 =1,07/0,6=1,8 кг/сут;

Рассчитаем объем биогенных  добавок.

 

ρ Са(Н2Р04)2*H2O =1050 кг/м3;

 

ρ NH4NO3=1014 кг/м3;

 

V Са(Н2Р04)2*H2O =0,55/1050= 0,00052 м3/сут;

 

V NH4NO3 =1,8/1014= 0,0018 м3/сут;

Таким образом, материальный баланс смесителя:

Приход:        Расход:

сточная вода 25 м3/сут; сточная воды с биогенными

биогенные добавки 0,0023 м3/сут. добавками 25,0023 м3/сут.

 

2.1.3 Аэротенк

В аэротенке происходит процесс окисления органических соединений микроорганизмами активного  ила при интенсивной аэрации. Расход воздуха – 30 м3/м3 стоков, т.е.:

25,0023*30 = 750,07 м3/сут;

На регенерацию ила  расходуется 60% от общего количества воздуха, поступающего в аэротенк:

750,07 *0,6 = 450,04 м3/сут;

Количество активного  ила, поступающего в аэротенк, составляет 70% от поступающих стоков:

25,0023*0,7 = 17,5 м3/сут;

Прирост активного ила  Пр:

 

Пр = 0,7*(0,8*В+0,3* La), мг/л; (2.2)

 

где В – среднее значение концентраций взвешенный веществ по потокам, поступающим в аэротенк, мг/л;

La – БПК поступающей воды.

Концентрация взвешенных веществ (В) составляет 9,75 мг/л,

 

БПК – 230 мгО2/л;

 

Пр = 0,7*(0,8*9,75+0,3*230) = 53,76 мг/л;

Количество избыточного  активного ила по сухому веществу:

Исух = 53,76*1,2*25,0023*10-6 = 0,0016 т/сут;

Количество избыточного  активного ила влажностью W = 99,2% и  удельным весом 1,1 т/м3:

И = 0,0016*100/((100-99,2)*1,1) = 0,18 м3/сут;

Приход: Расход:

стоки – 25,0023 м3/сут; стоки во вторичные

активный ил – 0,18 м3/сут; отстойники – 78,9 м3/сут;

прирост активного ила  – 53,76 м3/сут.

Всего: 78,9 м3/сут.

 

2.1.4 Иловая площадка с аэротенка

Влажность поступающего ила 99,2%.

Влажность уплотненного ила 96%.

Количество уплотненного ила:

53,76*(100-99,2)/(100-96) = 10,75 м3/сут;

Количество иловой воды:

53,76 – 10,75 = 43 м3/сут.

Приход: Расход:

ил – 53,76 м3/сут; уплотненный осадок 10,75 м3/сут;

иловая вода 43 м3/сут;

Всего: 53,75 м3/сут.

 

2.1.5 Вторичные отстойники

Вторичные отстойники предназначены  для отделения очищенной воды от активного ила.

Приход: Расход:

активный ил 53,93 м3/сут; стоки в биофильтр 25,0023 м3/сут;

стоки 25,0023 м3/сут: возврат активного ила 53,76 м3/сут;

активный ил на площадки 0,18 м3/сут.

Всего: 78,94 м3/сут.

 

2.1.6 Биофильтр

Расход воздуха 12 м3/м3 сточной воды:

78,94*12 = 947,28 м3/сут;

На регенерацию активного  ила расходуется 60% воздуха:

947,28*0,6 = 568,37 м3/сут;

Количество активного  ила, поступающего в аэротенк, составляет 70% от поступающих стоков:

78,94*0,7 = 55,26 м3/сут;

Концентрация взвешенных веществ:

В = 9,75*0,5 = 4,875 мг/л;

Прирост активного ила:

Пр = 0,7*(0,8*4,875 + 0,3*115) = 26,88 мг/л;

Количество избыточного  активного ила по сухому веществу:

И сух = 26,88*1,2*78,94*10-6 = 0,0025 т/сут;

Количество избыточного  активного ила влажностью W = 99,2%:

И = 0,0025*100/(100-99,2) = 0,3 м3/сут;

Приход: Расход:

стоки 78,94м3/сут; стоки 106,12 м3/сут.

активный ил 0,3 м3/сут;

прирост активного ила 26,88 м3/сут.

Всего: 106,12 м3/сут.

 

2.1.7 Третичный отстойник

Возврат активного ила  в аэротенк 97,2%.

0,3*0,972 = 0,29 м3/сут;

Приход: Расход:

стоки 133,3 м3/сут; возврат активного ила 0,29 м3/сут;

ил на площадки 26,88 м3/сут;

стоки 106,12 м3/сут.

Всего: 133,3 м3/сут.

2.1.8 Хлораторная

 

2.1.8.1 Установка обезвоживания осадка

Количество стоков 25 м3/сут.

Влажность уплотненного ила 95%.

Количество уплотненного ила:

Vуп.ил = 25*(100-99,2)/(100-95) = 4 м3/сут;

Количество иловой воды:

25 – 4 = 21 м3/сут;

Приход: Расход:

стоки 25 м3/сут; уплотненный осадок 4 м3/сут;

иловая вода 21 м3/сут.

 

2.1.8.2 Термическая обработка обезвоженного  осадка

Термическая обработка  проводится для обеззараживания  и снижения влажности осадка.

Расход термически обработанного  осадка составит:

4*(100-80)/(100-10) = 0,89;

Удаляемая влага:

4– 0,89= 3,11 м3/сут;

Приход: Расход:

осадок 80% влажности высушенный осадок 0,89 м3/сут;

4 м3/сут; удаляемая влага 3,11 м3/сут.

 

2.2 Материальный баланс

 

Таблица 2.1 – Материальный баланс сточных вод

Приход	м3/сут	Расход	м3/сут
Стоки	25	Высушенный осадок	0,89
Биогенные добавки	0,0023	Ил из аэротенка	53,76
Прирост активного ила в аэротенке	53,76	Ил из биофильтра	26,88
Прирост активного ила в биофильтре	26,88	Иловая вода	21
		Удаляемая влага	3,11
		Потери	0
Итого	105,64	Итого	105,64

2.3 Расчет оборудования

2.3.1 Смеситель

Расход сточных вод, поступающих  в смеситель, составляет 25 м3/сут, следовательно, в час:

25/24 = 1,04 м3/ч;

Продолжительность смешения – 12 минут. Для смешения сточных  вод и биогенов используется воздух в объеме 5 м3/м3.

Требуемый объем смесителя:

V = 1,04*12/60 = 0,2 м3;

Vвозд = 25*5 = 125 м3/сут;

 

2.3.2 Аэротенк

Период аэрации tatm , ч, в аэротенках, следует определить по формуле

 

tatm = (Len – Lex)/( ai (1-s) p); (2.3)

 

где Len – БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

Lex – БПКполн очищенной воды, мг/л;

ai – доза ила, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников, a=3,2 г/л;

s –зольность ила, принимаемая 0,3;

p – удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

p = p max*(( Lex*CO)/ (Lex*CO + Kl*CO + КО* Lex))* 1/(1+φ*ai); (2.4)

 

где p max -максимальная скорость окисления, мг/(г*ч), принимаемая 85 мг/(г*ч);

CO – концентрация растворенного кислорода, мг/л;

Kl – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, принимаемая 33 мг/л;

КО – константа, характеризующая влияние кислорода, принимаемая 0,625 мгО2/л;

j – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый 0,007 л/г.

p = 85*(( 35*2)/ (35*2 +33*2 +0,625*35))* 1/(1+0,07*3,2) = 36,8 мг/(г*ч);

t = (230-35)/(3,2*(1-0,3)*36,8) = 2,36 ч;

Степень регенерации активного  ила Rt:

 

Rt = ai/(1000/J – ai); (2.5)

 

где J – иловый индекс, г/см3;

По таблице 41 [30] находим J = 130 см3/ч.

Rt = 3,2/ (1000/130 – 3,2) = 0,71;

Доза ила в регенераторе ap:

 

ap = 0,5*R*ai; (2.6)

 

ap = 0,5*0,71*3,2 = 1,136г/л;

Продолжительность пребывания сточных  вод в аэротенке с учетом разбавления  циркулирующим раствором ta:

 

ta = (2,5/ai0,5)*lg (Len'/Lex); (2.7)

Len’ = (Len+Lex*R)/1+R; (2.8)

Len’ =(230+35*0,71)/(1+0,71) = 149 мг/л;

ta = (2,5/3,20,5)*lg (149/35) = 0,88 ч;

Расчетные параметры аэротенка  БИО-25 приведены в таблице 2.

 

Таблица 2.2 – Расчетные характеристики аэротенка БИО-25

Число монтажных элементов	Длина, м	Ширина, м	Высота, м	Объем аэротенка, м3	Объем отстойника, м3
1	5,6	3,5	3,0	28	10,5

 

2.3.3 Иловая площадка

Суточный объем сброженного  осадка из осветлителей – перегнивателей определяется их его объема за счет уплотнения и сбраживания:

 

Vc = Vn/(a*b); (2.9)

 

где Vn – суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель –  перегниватель, Vn = 2,1 м3/сут [30];

а – коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его  при сбраживании, а=2;

b – коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%, b = 2.

Vc = 2,1/(2*2) = 0,525 м3/сут;

Полезная площадь иловых площадок:

 

Fпол = (Vc*366)/(Д*n); (2.10)

 

где Д – среднегодовая загрузка на иловые площадки, Д=2 м3;

n – климатический коэффициент, n = 1;

Fпол = (0,525*366)/(2*1) = 96,075 м2;

Принимаем 2 карты площадью

96,075/2 = 48,03м2;

каждая размером 12*4 м.