Расчет локальной очистки сточных вод автапредприятия

Флотационная  очистка сточных вод

Флотация является сложным  физико-химическим процессом, заключающимся  в создании комплекса частица-пузырек  воздуха или газа, всплывании этого  комплекса и удалении образовавшегося  псиного слоя. Процесс флотации широко применяют при обогащении полезных ископаемых, а также при очистке сточных вод.

В зависимости от способа  получения пузырьков в воде существуют следующие способы флотационной очистки:

флотация пузырьками, образующимися  путем механического дробления  воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин  и каскадными методами);

флотация пузырьками, образующимися  из пересыщенных растворов воздуха  в воде (вакуумная, напорная);

Электрофлотация.

Процесс образования комплекса  пузырек-частица происходит в три  стадии: сближение пузырька воздуха  и частицы в жидкой фазе, контакт  пузырька с частицей и прилипание пузырька к частице.

Прочность соединения пузырек-частица  зависит от размеров пузырька и частицы, физико-химических свойств пузырька, частицы и жидкости, гидродинамических  условий и других факторов.

Процесс очистки стоков при  флотации заключается в следующем: поток жидкости и поток воздуха (мелких пузырьков) в большинстве  случаев движутся в одном направлении. Взвешенные частицы загрязнений находятся во всем объеме сточной воды и при совместном движении с пузырьками воздуха происходит агрегатирование частицы с воздухом. Если пузырьки

воздуха значительных размеров, то скорости воздушного пузырька и  загрязненной частицы различаются  так сильно, что частицы не могут  закрепиться на поверхности воздушного пузырька. Кроме того, большие воздушные  пузырьки при быстром движении сильно перемешивают воду, вызывая разъединение уже соединенных воздушных пузырьков  и загрязненных частиц. Поэтому для  нормальной работы флотатора во флотационную камеру не допускаются пузырьки более  определенного размера.

Биологическая очистка

Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению  или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах  в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов  источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных  вод от загрязнения.

Очистные сооружения биологической  очистки можно разделить на два  основных типа:

сооружения, в которых  очистка происходит в условиях, близких  к естественным;

сооружения, в которых  очистка происходит в искусственно созданных условиях.

К первому типу относятся  сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных  вод через почву (поля орошения и  поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной водой. В таких  сооружениях дыхание микроорганизмов  кислородом происходит за счет непосредственного  поглощения его из воздуха. В сооружениях  второго типа микроорганизмы дышат  кислородом главным образом за счет диффундирования eго через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.

В искусственных условиях биологическую очистку применяют  в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более интенсивно, так как создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.

При повышенных требованиях  к очистке биологически очищенную  воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для дополнительной очистки  получили песчаные фильтры, главным  образом двух- и многослойные, а  также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).

Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или путем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.

Сооружения для  биологической очистки

Преимущества биологического метода очистки - возможность удалять  из сточных вод разнообразные  органические соединения, в том числе

токсичные, простота конструкции  аппаратуры, относительно невысокая  эксплуатационная стоимость. К недостаткам  следует отнести высокие капитальные  затраты, необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки, токсичное  действие на микроорганизмы некоторых  органических соединений и необходимость  разбавления сточных вод в  случае высокой концентрации примесей.

Очистные сооружения делятся  на аэробные и анаэробные. Аэробные методы очистки получили большее распространение по сравнению с анаэробными. При аэробном методе жизнедеятельность микроорганизмов поддерживается с помощью свободного кислорода в воде. Эти методы широко применяют при очистке бытовых сточных вод.

Основой процесса биологической  очистки является постоянное воспроизводство  микроорганизмов.

Сточная вода подастся в  аэротенк аэробной биологической очистки. Сюда также подаются активный ил и воздух. Все эти три компонента перемешиваются. Микроорганизмы уничтожают загрязнения и воздух, находящийся в воде. Этот процесс сопровождается увеличением биомассы. Смесь очищенной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, где происходит разделение смеси на воду (очищенную) и активный ил. Очищенная вода выпускается в водоем. Часть активного ила из отстойника подается в аэротенк, а другая часть выходит в накопитель ила. В биофильтрах очистка сточных вод производится микроорганизмами биопленки, находящейся на поверхности наполнителя.

Биологическую очистку сточных  вод можно проводить в естественных и искусственных сооружениях.

В качестве естественных сооружений биологической очистки применяют  поля фильтрации, орошения и биологические  пруды. Для очистки некоторых  видов сточных вод, например бытовых, эти сооружения используют и в  настоящее время; однако для очистки  промышленных сточных вод такие  сооружения (особенно два первых) не нашли универсального применения. Это  обусловлено большим количеством  сточных вод промышленных предприятий  и малой производительностью  единицы площади полей, а также  возможностью попадания на поля в  воде токсичных для микроорганизмов  примесей.

Промышленные сточные  воды, особенно содержащие нефть, медленно очищаются в естественных сооружениях, поэтому их биологическую очистку  проводят в искусственных сооружениях. К таким сооружениям чаще всего  относят биофильтры, аэротенки и биологические пруды.

Биофильтры представляют собой железобетонные или кирпичные  резервуары, заполненные фильтрующим  материалом, который укладывается на дырчатое днище и орошается сточными водами. Для загрузки биофильтров  применяют шлак, щебень, пластмассу и др. Очистка сточных вод в  биофильтрах происходит под воздействием микроорганизмов, заселяющих поверхность  загрузки и образующих биологическую  пленку.При контакте сточной жидкости с этой пленкой микроорганизмы извлекают из воды органические вещества, в результате чего сточная вода очищается.

Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары длиной 30- 100 м и более, шириной 3-10 м и глубиной 3-5 м. Очистка сточных вод в аэротенках происходит под воздействием скоплений микроорганизмов (активного ила). Для нормальной их жизнедеятельности в аэротенки подают воздух и питательные вещества.

Очистка от биогенных  элементов

Биологически очищенная  вода содержит аммонийные азот и фосфор в значительной концентрации. Эти вещества способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее непременное отмирание которой приводит к вторичному загрязнению водоема. Азот удаляют физико- химическими и биологическими методами, а фосфор только химическим - осаждением солями железа, алюминия и известью. $

Дезинфекция очищенных 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 производительностью  до 1000 м³/сут используют и хлорную известь.

Методы обработки осадка

При всех методах очистки  сточных вод образуется осадок из нерастворимых веществ в первичных  отстойниках, а при биологической  очистке во вторичных отстойниках  образуется еще больше осадка. В  сыром состоянии (твердые вещества с водой) при очистке бытовых  и некоторых производственных вод  эти осадки являются опасными в санитарном отношении.

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и  придания ему лучших санитарных показателей  осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся  септики, двухъярусные отстойники.

Для уменьшения влажности  осадка сточных вод и его объема служат иловые пруды и площадки.

Для обезвоживания осадка применяют различные механические приемы: вакуум-фильтрацию, фильтрпрессование, центрифугирование, а также термические сушку и сжигание.

При выборе метода очистки  и обработки осадка сточных вод  населенных пунктов и промышленных предприятий, а также места расположения и типа очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность и целесообразность промышленного использования очищенных сточных вод и осадка. [3], [4].

 

2 Разработка  технологической схемы очистки  сточных вод автопредприятия

При разработке технологической схемы  и расчёте расхода реагентов  была принята двухсменная работа (24ч) установки по очистке сточной  воды, с расходом воды 20 м³/час, или 480,0 м /сут, (смотреть таблицу 1). Предлагаемая технологическая схема очистки сточных вод автопредприятия представлена на рисунке 2.1.

Технологическая схема включает следующие  основные стадии очистки:

• первичное отстаивание усреднение
• коагуляцию загрязняющих примесей с помощью коагулянта Fe²⁺;
• нейтрализацию сточной воды известковым молоком до рН=9,5 для лучшего осаждения скоагулированных примесей;
• отстаивание примесей для полного осаждения гидроксидов металлов и прочих примесей.

 

В щелочной среде начинается интенсивное  хлопьеобразование гидроксида двухвалентного железа. Под действием гравитационных сил хлопья гидроксида железа оседают. Следует отметить, что происходит окисление Fe²+ до Fe³⁺ , который является хорошим коагулянтом и способствует более полному удалению загрязняющих веществ (ионов тяжёлых металлов, нефтепродуктов, взвешенных веществ и др.) из сточной воды.

Оптимальные значения pH для осаждения различных оксидов металлов колеблются в интервале 7,5 - 9,5.

В случае недостаточной щёлочности исходной сточной воды необходима подача известкового молока. Осаждению гидроксидов  металлов способствует наличие активного  коагулянта (Fe³⁺), образующего в щелочной среде рыхлые хлопья гидроксида железа с большой сорбционной поверхностью.

Осадок, образующийся при отстаивании  сточной воды, фильтрации и содержащий преимущественно гидроксиды металлов (железа, меди, цинка, и др.), можно  использовать при прессовании брикетов, т.е. в основном технологическом  цикле гальванического предприятия. При отстаивании сточной воды образуются осадки (шламы) 95% влажности  в объёме 7,7 м³ за рабочий день. Влажные осадки обезвоживают до влажности 75%, при этом объём осадков уменьшается до 0,6 м³ в день.

Разработка технологической  схемы очистки воды от посторонних  примесей проводится на основании выбранного метода очистки воды в соответствии с составом загрязняющих веществ. При  выборе метода очистки можно воспользоваться классификацией примесей созданной Л.А Кульским. С использованием соответствующих физико-химических методов анализа определяется концентрация примесей в исходной и очищенной воде. После обобщения полученных результатов составляется технологические схема и рассчитывается материальный баланс схемы очистки воды.  [см. использованная литература пункт 5,10]

 

2.1 Расчёт  расхода реагентов

Рассчитаем количество взвешенных веществ в сточных водах автопредприятия:

До попадания в усреднитель – 158.1мг/л=158.1гр/м³

После усреднителя-105мг/л=105гр/м³

От сюда следует, в усреднителе осело: С_{взв-х в-в}=158.1-105мг/л=53.1мг/л=53.1 гр/м³

В выбросах сточных вод присутствуют нефтепродукты также подаваемые со взвешенными веществами в усреднитель

До-89мг/л=89гр/м³,

После-51.2мг/л = 51.2 гр/м³

От сюда следует, в усреднителе осело: С_{нефтепродуктов}=89-51.2мг/л=48 мг/л=37.8 гр/м³

1.Рассчитаем количество взвешенных  частиц в сточной воде:

С_вз-й=158.1/л=158.153гр/м³

Q₁=288 м³/сут

С_вз-й=158.153гр/м³*288 м³/сут =45548гр/сут=45548 см³/сут=0,04 м³/сут

2.Рассчитаем количество нефтепродуктов  в сточной воде

С_н.п = 89мг/л

Q₁=288 м³/сут

С_н.п =89мг/л*288 м³/сут = 25632гр/сут