Развития очистных сооружений предприятия ООО «Промводоканал»

К третьей группе относятся методы, которые предполагают совмещение одного или нескольких методов превращения и разделения загрязнений в одном аппарате: электрофлотокоагуляция (электрокоагуляция-флотация), электрокаталитическая деструкция, комплекс электрических воздействий, электроосаждение, электроионообменный метод, электрохимическое обеззараживание.

Метод электрокоагуляции используют для выделения хрома. В некоторых случаях данный метод может быть применен для очистки стоков от ионов тяжелых металлов.

Метод электрофлотации основан на переносе загрязняющих частиц из объема жидкости на ее поверхность пузырьками газов, образующихся при электролизе сточных вод.

Электродиализом называют процесс переноса ионов через мембрану под действием приложенного к ней электрического поля.[8]

Мембранные методы очистки сточных вод.

Обратный осмос и ультрафильтрация – это мембранные методы разделения жидких систем, к которым относятся также диализ и электродиализ. Эти методы могут быть использованы для извлечения из сточных вод эмульгированных масел, смазок, фенолов, ионов тяжелых металлов и других загрязнителей.

Метод обратного осмоса заключается в фильтровании растворов под давлением через полунепроницаемые мембраны, пропускающие растворитель полностью или частично задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ.

Процесс ультрафильтрации протекает под действием разности давлений (до и после мембраны) растворов высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений.

5. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

 

Биологический (или биохимический) метод очистки сточных вод применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей.

Основной процесс, протекающий при биологической очистке – биологическое окисление. Данный процесс осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), состоящим из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и других, связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям.

Очистку сточных вод рассматриваемым методом проводят в аэробных (то есть в присутствии растворенного в воде кислорода) и анаэробных (в отсутствие растворенного в воде кислорода) условиях.[8]

Способ аэробной биологической очистки сточных вод, включающий механическую обработку исходной сточной воды и отделение от нее твердого осадка, отстаивание сточной воды в первичном отстойнике и отделение от нее сырого осадка, аэробную биологическую очистку сточной воды активным илом в аэротенке, отстаивание смеси сточной воды и активного ила во вторичном отстойнике, вывод осажденного активного ила из вторичного отстойника, подачу возвратного активного илав аэротенк для участия в биохимическом процессе окисления, физико-механическую обработку возвратного активного ила и отвод очищенной воды из очистных сооружений, отличающийся тем, что физико-механическую обработку возвратного активного ила осуществляют путем ультразвукового воздействия в роторном аппарате с модуляцией потока перед подачей в аэротенк до получения флокул с размерами, обеспечивающими полную седиментацию активного ила, при этом одновременно с возвратным активным илом в роторный аппарат с модуляцией потока подают атмосферный воздух и производят диспергирование иловоздушной смеси и ее насыщение растворенным кислородом. [18]

Методы почвенной очистки и биологические пруды.

К естественным методам биологической очистки относятся почвенные методы очистки сточных вод и их очистка в биологических прудах.

Очистка сточных вод при использовании указанных методов их обработки происходит под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.

В биологических прудах, которые представляют собой искусственно созданные водоемы, для очистки сточных вод также используются естественные процессы. Эти сооружения можно использовать для глубокой очистки (доочистки) сточных вод, прошедших биологическую обработку.

В окислительных процессах, протекающих в биологических прудах, существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема.

Биофильтры.

Биофильтры с объемной загрузкой используют для полной биологической очистки. Их производительность по органическим загрязнениям лежит в пределах 200-800 г БПКполн на 1 м3 объема загрузочного материала в сутки. Биофильтры с плоскостной загрузкой применяются для тех же целей, однако их производительность более высокая: она достигает 2 кг БПКполн /м3 ∙ сут.[3]

Аэротенки.

Аэротенки используют для полной или частичной очистки многих видов производственных сточных вод. Существуют различные классификации аэротенков: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным выпуском сточной жидкости (аэротенки промежуточного типа).

В аэротенках-вытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Эти сооружения имеют один-четыре коридора.

Сточная вода и ил в аэротенках-смесителях подводятся и отводятся равномерно вдоль длинных сторон сооружения.

В аэротенках промежуточного типа можно рассредоточено подать либо воду (обычно применяется на практике), либо ил с отводом смеси сосредоточенно в конце аэротенка.[3]

Различают также три системы аэрации: пневматическая (воздух нагнетается в аэротенк под давлением), механическая (воздух поступает в аэротенк при вращении в нем жидкости мешалкой-аэратором) и комбинированные.

Окситенки.

Окситенки – это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом.

Основным отличием окситенка от аэротенка, работающего на атмосферном воздухе, является повышенная концентрация ила. Это связано с увеличенным массообменном кислорода между газовой и жидкой фазами. [3]

Глубокая очистка (доочистка) производственных сточных вод.

В некоторых технологических процессах, где используется очищенная вода (в оборотных системах водоснабжения), к ее качеству предъявляются повышенные требования. Для обеспечения этих требований используется доочистка сточных вод, которая применяется для удаления из обработанной воды активного ила, биопленки, остаточных загрязнений органического происхождения, поверхностно-активных веществ, биогенных элементов (азота и фосфора), а также бактериальных загрязнений.

При глубокой очистке сточных вод достигается следующее:

1. Уменьшается концентрация взвешенных веществ в очищенных сточных водах.
2. Снижается содержание остаточных органических загрязнений, ПАВ, а также азота и фосфора.
3. Происходит обеззараживание сточных вод.
4. Обеспечивается возможность насыщения очищенных сточных вод кислородом при спуске их в водоемы рыбохозяйственного назначения. [8]

7. ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

 

Осадки сточных вод, скапливающиеся на очистных сооружениях, представляют собой водные суспензии с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы от 0,5 до 10 %. Поэтому прежде чем направить осадки сточных вод на ликвидацию или утилизацию, их подвергают предварительной обработке для получения шлама, свойства которого обеспечивают возможность его утилизации или ликвидации с наименьшими затратами энергии и загрязнениями окружающей среды.

Активный ил представляет наибольшую ценность как органическое удобрение, особенно богатое азотом и усваиваемыми фосфатами. Содержание этих веществ в осадках определяется составом сточных вод и технологией очистки. [2]

Во многих городах и населенных пунктах, обслуживаемых централизованными системами водоотведения, сточные воды содержат значительную долю разнообразных производственных стоков. Осадки, выделяемые в процессах очистки таких городских сточных вод, могут содержать вредные для растений вещества (яды, химические соединения, радиоактивные вещества, сорняки). В них может отмечаться повышенное содержание токсичных солей тяжелых металлов (ртути, свинца, кадмия, никеля и других), для которых в настоящее время установлено допустимое содержание валовых форм. [2]

Перспективным направлением утилизации осадков сточных вод является их переработка с целью получения продуктов, используемых в промышленном производстве и теплоэнергетике. Важно отметить, что для этого направления переработки осадков нет жестких ограничений по санитарным показателям и присутствию токсичных соединений. Благодаря этому, возможно использование процессов утилизации осадков бытовых сточных вод в комплексе с переработкой других отходов населенных мест и промышленных предприятий.

Одним из наиболее разработанных процессов промышленной переработки осадков сточных вод, отдельно и в комплексе с переработкой твердых бытовых отходов (ТБО) является пиролиз. [2]

Пиролиз – это процесс переработки углесодержащих веществ путем высокотемпературного нагрева без доступа кислорода.

Имеющиеся данные по пиролизу осадков свидетельствуют о том, что при содержании в осадке более 25 % сухого вещества этот процесс может происходить без добавления других видов топлива с поддержанием в то же время температуры в камере догорания выше 760°С. Требуемое содержание сухого вещества в осадке, поступающем на пиролиз, в каждом конкретном случае устанавливается в зависимости от теплоты его сгорания. В процессе частичного пиролиза беззольное вещество осадка может уменьшаться на 20-30 % в зависимости от режима работы пиролитического реактора. Частичный пиролиз термодинамически эффективен, чем сжигание, так как для ведения процесса достаточно от 25 до 50 % воздуха, теоретически необходимого для горения, и который необходимо предварительно нагревать. При этом предотвращаются потери энергии за счет выноса тепла избыточным воздухом и уменьшаются капитальные затраты на оборудование для газоочистных установок.

Средний состав продуктов пиролиза осадков сточных вод следующий: полукокс – 45 %, первичный деготь – 20 %, газообразные продукты – 10 %, пары воды – 15 %, общие потери – 10 %. [2]

К преимуществам переработки осадков сточных вод пиролизом следует отнести более простое и качественное управление процессом, стабильная работа при изменении качества поступающего осадка, уменьшенный вынос золы и других загрязнений в атмосферу, значительное уменьшение потребности в топливе, в том числе возможность проведения процесса пиролиза осадка без использования дополнительного источника топлива. Кроме того, возможен совместный пиролиз ТБО и механически обезвоженных осадков сточных вод, что создает более благоприятные условия для осуществления процесса и позволяет сократить число обслуживаемого персонала. При размещении пиролизной установки на одной площадке с очистными сооружениями значительно упрощается очистка сточных вод, образующихся при газоочистке, охлаждении и грануляции шлака.

Существенным достоинством процесса пиролиза является возможность переоборудования большинства существующих многоподовых печей для работы в режиме пиролитического реактора.[11]

Уплотнение осадков сточных вод является первичной стадией их обработки. Наиболее распространены гравитационный и флотационный методы уплотнения. Гравитационное уплотнение осуществляется в отстойниках-уплотнителях; флотационное – в установках напорной флотации. Применяется также центробежное уплотнение осадков в циклонах и центрифугах. Перспективно вибрационное уплотнение путем фильтрования осадка сточных вод через фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок вибраторов.

Для стабилизации осадков промышленных сточных вод применяют в основном аэробную стабилизацию – длительноеаэрирование осадков в сооружениях типа аэротенков, в результате чего происходит распад основной части биологически разлагаемых веществ, подверженных гниению. Период аэробной стабилизации при температуре 20°С составляет 8-11 суток, расход кислорода для стабилизации 1 кг органического вещества активного ила – 0,7 кг. Используется данный метод для обработки осадков с расходом до 4200 м3/ч. [2]

Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи при обезвоживании. В промышленности применяют в основном реагентный метод кондиционирования с помощью хлорного железа и извести. Стоимость такой обработки составляет до 40 % стоимости всех затрат при обработке осадка, поэтому ведется разработка и внедрение более экономичных методов кондиционирования: тепловой обработки, замораживания и электрокоагуляции.[16]

Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получения шлама с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы до 80 %. До недавнего времени обезвоживание осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако низкая эффективность такого процесса, дефицит земельных участков в промышленных районах и загрязнение воздушной среды обусловили разработку и применение более эффективных методов обезвоживания. Так, осадки промышленных сточных вод обезвоживаются вакуум-фильтрованием на фильтр-прессах, центрифугированием и вибрационным фильтрованием.   

Обезвоживание термической сушкой применяется для осадков, содержащих сильно токсичные вещества, которые перед ликвидацией и утилизацией необходимо обеззараживать. Широкое внедрение процессов термической сушки ограничивается высокой стоимостью процесса очистки. [16]

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Ситуация с очисткой сточных вод в гОРОДЕ Салават Республики Башкортостан

 

Город Салава́т – один из крупных промышленных центров Республики Башкортостан с населением 157,9 тыс. жителей (2005 г.). Расположен на юге Башкортостана, на левом берегу реки Белой (приток Камы). Основан в 1948 г. в связи с началом строительства нефтехимического комбината № 18 (ныне ОАО «Газпром нефтехим Салават»).

 

Рис. 2.1 Город Салават

 

Город Салава́т – крупный центр нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (ОАО «Газпром нефтехим Салават» выпускает жидкое топливо, спирты бутиловые, полиэтилен высокого давления, азотные удобрения и так далее), перерабатывающая мощность комплекса – 11,7 млн. тонн нефти в год. Нефтеперерабатывающий комплекс рядом трубопроводов связан с нефтепромыслами Ишимбая, Шкапова, Арлана, с месторождениями газа (Каргалинское, Оренбургская область), газоконденсата (Карачаганакское, Казахстан), а также с химическими предприятиями города Стерлитамак.