Очистка сточных вод

Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами:

 

Fдоп = k1*Fпол; (2.11)

 

где k – коэффициент, учитывающий  дополнительную площадь от полезной.

Принимаем k1 = 0,3.

Fдоп = 0,3*96,075 = 28,82 м2;

Общая площадь иловых площадок:

F = 96,075+28,82 = 124,9 м2;

Принимаем рабочую глубину карт 0,5 м, высоту оградительных валиков 0,8 м, ширину валиков по верху 0,5 м, уклон  дна разводящих лотков 0,01 м.

Иловые площадки проверяются на намораживание:

 

hнам= (Vc*T*k3)/(Fпол*k2); (2.12)

 

где Т – продолжительность периода  намораживания, число дней в году со среднесуточной температурой воздуха  не ниже 10ºC, Т=150 дней;

k2, k3 – коэффициенты, учитывающие уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации k2 = 0,8 и испарения k3 = 0,75.

hнам= (0,525*150*0,75)/(96,075*0,8) = 0,77 м;

Объем подсушенного осадка (влажностью 80%) за год:

V = (0,525*366*(100-96))/(100-80) = 38,43 м3;

Уборка подсушенного осадка осуществляется экскаватором Э-352 с заменой ковша  стругом и дальнейшей нагрузкой  осадка на самосвалы типа ГОВ-93. Производительность экскаватора – 35 т/ч. В течение  года экскаватор будет работать:

38,43/35 = 1,1 ч.

 

2.3.4 Вторичные радиальные отстойники

После аэротенков сточная  вода поступает во вторичные радиальные отстойники. Они предназначены для  выделения активного ила из иловой смеси, поступающей из аэротенка.

Общий расчетный объем  отстойников при продолжительности  отстаивания 2 часа:

 

Vобщ2 = Qmax’*T; (2.13)

 

где Qmax’ – максимальный расход потока, равный 4,85 м3/ч;

Vобщ2 = 4,85*2 = 9,7 м3;

Конструктивные характеристики вторичного радиального отстойника примем согласно пп 6,61 – 6,63 [30]

Hset – рабочая глубина части, принимаемая 1,5 м (по таблице 3 [30]);

at – концентрация ила в осветленной воде следует принимать 10 мг/л;

Kss – коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников – 0,4;

ширина Bset – 3 м;

зона отстаивания Z – 3 м3;

скорость рабочего потока vw = 5 мм/с;

количество отстойников – 3 шт;

Dss – диаметр отстойника, Dss = 2,5 м;

den – диаметр впускного устройства, den = 1,5м;

u 0 – гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, u0 = 1,4 мм/с;

νt – турбулентная составляющая, принимаемая в зависимости от u0, νt = 0 мм/с;

Вторичные отстойники всех типов после  аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке qssa , м3/(м2 ×ч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке ai , г/л, его индекса J, см3/г, и концентрации ила в осветленной воде at , мг/л, по формуле:

 

qssa = (4,5Kss*Hset0,8)/(0,1J*ai)0,05-0,001at; (2.14)

 

qssa = (4,5*0,4*1,50.8)/(0,1*130*3,2)0,04 = 1,61 м3/(м3*ч);

Производительность отстойника qset , м3/ч:

 

qset = 2,8*Kss(Dss-dдоп)*(u0-νt); (2.15)

 

qset = 2,8*0,4(2,5-1,5)*(1,4-0) = 1,57 м3/ч;

Количество отстойников (N) должно быть не менее трех рабочих.

Фактическая продолжительность отстаивания Tf:

 

Tf = N*Z/Qmax’; (2.16)

 

Tf = 3*3/4,85 = 1,86 ч;

В отстойнике происходит снижение БПК  на 20%:

La = 230*0,8 = 184 мг/л;

Снижение концентрации взвешенных веществ – на 50%:

В = 78*0,5 = 39 мг/л;

Выбираем радиальные отстойники, параметры  которых приведены в таблице 3.

 

Таблица 2.3 – Параметры выбранного радиального отстойника

Диаметр, м	Количество отстойников, шт	Общий объем, м3	Фактическая продолжительность отстаивания, ч
2,5	3	9,7	1,86

2.3.5 Биофильтр

Характеристика доочистки  сточных вод:

- расход неочищенной  воздухом воды, % от объема иловой  смеси 6

- расход неочищенной  воздухом воды, м3\ч 94

- необходимый рабочий  объем биофильтра, м3 18

- принятая рабочая глубина,  м 1,2

- количество секций, шт. 2

- ширина всех секций, м 4,2

- необходимая расчетная  длина флотатора, м 1,8

- принятая длина флотатора,  м 2

- базовая длина, м 2,1

- количество вставок  (по 3 м), шт. 2

- количество рабочих  насосов, шт. 2

- необходимая рабочая  емкость напорных баков при  принятом времени насыщения 4 мин., м3 16

- напорные баки емкостью 10 м3, шт. 2

- фактическое время насыщения,  мин. 5

2.3.6 Коагуляционная установка

Объем рабочей зоны Wф:

 

Wф = 0,025*Q*tф; (2.17)

 

где Q - расход сточных вод,

tф - продолжительность  осаждения (2-3 часа).

Wф = 0,025*25*2,5 = 1,56 м3.

По СНИП 2.03.04-85 выбираем прямоугольную камеру отстаивания с горизонтальным движением воды.

Характеристики камеры отстаивания:

глубина рабочей зоны – 1,5 м;

зона осадка (глубина) – 0,3 м;

гидравлическая нагрузка – 3 м3/(м2*ч).

Дозу комплексообразователя  «Ферикс – 3» принимаем согласно табл. 55 [30]. Доза Fe2(SO4)3 = 45 г/м3.

Коэффициент растворимости  при 20ºC, КFe2(SO4)3 = 0,44.

Расход реагента в сутки:

n = (45*25)/0,44 = 2557 г/сут.

 

2.3.7 Установка обеззараживания сточных вод

Расчетную дозу активного хлора  после полной биологической очистки  следует принимать 3 г/м3 [30].

Количество гипохлорита  кальция:

nCa(OCl)2 = 3*142,8/40 = 10,71 г/м3

где 142,8 – г/моль - молекулярный вес гипохлорита кальция;

40 г/моль - молекулярный  вес хлора.

В сутки потребуется:

25*10,71 = 267,75 г;

Количество осадка Qo, выпадающего после биологической очистки в контактных резервуарах, следует принимать – 0,5 л/м3 сточной воды, при влажности 98 %:

Qo = 0,5*25 = 12,5 л/сут.

2.3.8 Третичный радиальный отстойник

Общий расчетный объем  отстойника при продолжительности  отстаивания 1,5 часа:

 

 м3; (2.18)

 

где Qmax – часовой приход сточных вод из аэротенков, м3/ч;

T – продолжительность отстаивания, ч (T = 1,5 часа),

Vобщ3 = 4,85*1,5 = 7,28 м3;

Так как количество отстойников  должно быть не меньше трех рабочих, то принимаем N=3.

Объем зоны отстаивания  V з.о.:

 

N = Vобщ3/Vзо; (2.19)

 

V з.о. = 7,28/3 = 2,43 м3.

В аэротенке БПК снижается  на 70-80%, т.е. на входе в третичный  радиальный отстойник БПК будет:

La = 115*0,3 = 34,5 мг/л

В третичном радиальном отстойнике БПК снизится еще на 20%:

La = 34,5*0,8 = 27,6 г/л

Концентрация взвешенных веществ при эффекте осветления

Э = 50%:

В = 4,875/2 = 2,44 мг/л

Выбираем отстойник с  параметрами, приведенными в таблице 4.

 

Таблица 2.4 – Параметры третичного радиального отстойника

Диаметр, м	Количество, шт	Фактический объем, м3	Фактическая продолжительность отстаивания, ч
2,5	3	12	1,8

 

2.3.9 Илоуплотнитель

Илоуплотнитель предназначен для уменьшения влажности, а следовательно, и объема избыточного активного  ила. Продолжительность уплотнения – 10 ч.

Необходимый объем уплотнителя:

 

Vn = qmax*T; (2.20)

qmax = (Пmax*Q)/(24*C); (2.21)

 

где qmax – максимальный расход активного ила;

Пmax – концентрация избыточного активного ила.

 

Пmax = 1,38*Пр; (2.22)

 

Пmax = 1,38*53,76 = 74,2 г/л;

qmax = (74,2*25)/(24*4000) = 0,019 м3/ч;

Vn = 0,019*10 = 0,19 м3;

Нагрузка на зеркало  уплотнителя:

 

q0 = qmax/N*π*R; (2.23)

 

где N – количество уплотнителя, принятое 0,017;

R – радиус отстойника, м;

q0 = 0,04/0,0017*3,14*112 = 0,0062 м3/(м2*ч);

Нагрузка находится в  допустимых пределах для радиальных уплотнителей.

биологический очистка сточный  вода

2.3.10 Характеристика воды

Состав сточной воды до и после очистки проводили в лаборатории Кармаскалинского ЛПУ МГ.

 

Таблица 2.5 - Характеристика воды до и после биологической очистки Кармаскалинского ЛПУ МГ

N, п\п	Наименование вещества	Ед. измер.	ПДКв	Фактический сброс загрязняющего  вещества до биологической очистки	Фактический сброс загрязняющего  вещества после биологической очистки
1	Взвешенные вещества	мг/л	10	9,75	7,43
2	Сухой остаток	мг/л	1000	591	401
3	Хлориды (Cl-)	мг/л	350	14,18	23
4	Сульфаты	мг/л	500	31	38
5	БПК	мг/л	3	23,8	2,89
6	Нефть и нефтепродукты	мг/л	0,3	0,11	0,09
7	Нитриты	мг/л	3,3	0,17	0,04
8	Нитраты	мг/л	45	14,02	26,4
9	Железо (по Fe)	мг/л	0,1	0,2	0,09
10	ХПК	мг/л	15	23	14,3
11	Ион аммония	мг/л	1,5	1,3	0,05
12	Фосфаты (по Р)	мг/л	0	0,22	0
13	СПАВ	мг/л	0,5	0,21	0,08

 

Таким образом, после внедрения  в установку биологической очистки  сточных вод Кармаскалинского ЛПУМГ  коагуляционной установки, обеспечивается приемлемое качество воды для хозяйственно-бытовых  нужд.

 

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

 

На фоне кризиса состояния окружающей среды все большее значение приобретают способы биологической очистки нефтезагрязненных земель как наиболее эффективные и экологически безопасные.

Комплекс методов очистки грунтов с использованием метаболического потенциала биологических объектов называется биоремедиацией.

К преимуществам биоремедиации относят недеструктивный характер в отношении окружающей среды, возможность целенаправленного и дозированного применения технологии в нужном месте в нужное время, высокая скорость и эффективность усвоения и переработки микроорганизмами органических отходов и загрязнений, искусственно заданные характеристики процесса утилизации, учет индивидуальных особенностей загрязнений, почвенной микрофлоры и климата [31].

 

3.1 Выделение и активация аборигенных  микроорганизмов

 

3.1.1 Идентификация аборигенных  микроорганизмов

В качестве объекта исследования использовали нефтезагрязненный грунт, отобранный в районе Туймазинского  месторождения (Республика Башкортостан).

Выделение чистой культуры проводили методом Коха путем  высева на агаризованные питательные  среды – мясо-пептонный агар (МПА) [32].

Метод заключался в следующем: проводили предварительную стерилизацию МПА в автоклаве в течение 30 минут при температуре 110ºC, давлении 0,2 МПа и стеклянной посуды в суховоздушном шкафу при температуре 160 ºC.

Нефтезагрязненный грунт  в количестве 1 г вносили в пробирку с 9 мл водопроводной стерильной воды – это первое разведение (10-1). Полученное разведение тщательно перемешивали стерильной пипеткой, отбирали 1 мл суспензии и переносили во вторую пробирку, получая второе разведение (10-2). Таким же образом готовили последующее разведение (10-3).

Высев на плотную среду  проводили из двух последних разведений. В чашки Петри вносили 0,05 мл суспензии  соответствующего разведения и распределяли стерильным стеклянным шпателем по поверхности  среды.

Культивирование проводили  в термостате в течение 3 суток  при температуре 28-30ºC. Предварительную  идентификацию типичных колоний  микроорганизмов проводили по культурально – морфологическим признакам (рост на плотных средах, способность к  спорообразованию, форма и размер клеток, окраска по Граму).