Расчет сооружений электрохимической очистки сточных вод (ЭФКу)

 

ВВЕДЕНИЕ
1 Характеристика объекта
2 Литературный обзор метода очистки
3 Расчет резервуара-усреднителя
4 Расчет осветлителя
5 Расчет сооружений электрохимической очистки сточных вод (ЭФКу)
6 Фильтр доочистки
7 Расчет баланса загрязнений 28
8 Расчет сооружений для обработки осадков
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

СОДЕРЖАНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ

Охрана окружающей природной среды и рациональное использование природных ресурсов приобретают в наши дни исключительное значение. Основным направлением в решении проблемы рационального использования водных ресурсов является максимальное сокращение отходов, потерь и готовой продукции, сбрасываемых с производственными сточными водами  в  канализацию и максимальное сокращение количества сточных вод.

Сточные воды молочного завода относятся к категории высококонцентрированных по органическим загрязнениям. На предприятии для технологических и бытовых целей используется вода питьевого качества. Для охлаждения компрессоров холодильных машин и других агрегатов устроена система оборотного водоснабжения. Так как загрязнённые стоки сбрасываются в городскую канализацию, в соответствии с действующими "Правилами приёма производственных сточных вод в системы канализации населённых пунктов" они должны быть подвергнуты локальной очистке на территории предприятия с целью доведения концентраций загрязняющих веществ до ПДК для сброса в городскую канализацию.

Строительство локальных очистных сооружений канализации на молочном заводе экономически целесообразнее, чем устраивать реконструкцию городских очистных сооружений.

Предложенная в данном проекте схема электрофлотокоагуляционной очистке сточных вод молочного завода обеспечивает снижение концентраций загрязняющих веществ до установленных нормативов, снижение цветности и бактериальной загрязнённости стоков. Запроектированные очистные сооружения занимают небольшую площадь, что очень важно в условиях дефицита свободных площадей на площадке предприятия. Строительство очистных сооружений обеспечит защиту городских канализационных сетей от засорений, уменьшение нагрузки на очистные сооружения, а так же извлечение из сточных вод жиров для утилизации.

1 Характеристика объекта водоотведения

 Поступившие на переработку молоко подается в приемное отделение, где происходит приемка и сортировка молока, а освобожденные от молока автоцистерны моют и пропаривают. Молоко до переработки хранится в охладителе. После этого молоко подается на дальнейшую переработку.

Вода в приемном отделении используется в следующих целях: мойка автоцистерн из шланга, пропарка автоцистерн, мойка охладителей, мойка молокопроводов, весов и весовых резервуаров. Сточные воды загрязнены жирами, взвешенными веществами, щелочью, кислотой, БПК.

Линия пастеризованного молока оборудована пастеризационно - охладительными установками. Прошедшее обработку молоко направляется в емкость для хранения, а часть разливают в тетропаки.

Вода используется для мойки емкостей хранения молока, пропарки их, а также оборудования и полов помещений.

Данные сточные воды содержат большое количество жира, также белки, щелочь, взвешенные вещества.

В сметанном отделении молочного цеха вырабатывают сметану из пастеризованных сливок путем сквашивания их закваской. После окончания сквашивания, сметану охлаждают и фасуют во фляги.

Вода участвует в следующих операциях: ополаскивание и запуск в работу автоматизированной пастеризационной установки, мойка труб, ванн, полов, панелей, а также на охлаждение. Сточные воды загрязнены жирами, взвешенными веществами, БПК, щелочью.

В отделении по изготовлению творога, молоко сначала нормализуют по жиру, очищают от механических примесей, пастеризуют и заквашивают. Затем по технологии происходит осаждение казеина, уплотнение и обезвоживание сгустка. Вода используется для санитарной обработки ванн, мойка охладителя сыворотки, помещений. Сточные воды загрязнены жирами, белками, взвешенными веществами, БПК. Кроме производственных нужд вода расходуется на хозяйственно-бытовые нужды (столовая, лаборатория, прачечная). Эти сточные воды загрязнены взвешенными веществами, БПК, СПАВ, жирами.

Суточные расходы сточных вод от основных технологических цехов и процессов, определенные в результате изучения технологии производства представлены в таблице 1. В течении суток водоотведение предприятия неравномерное, коэффициент неравномерности Кн = 1,8.

Производственные сточные воды молочного завода относятся к категории высококонцентрированных по содержанию органических загрязнений, что не только не позволяет сбрасывать их в водные объекты, но и передавать на коммунальные и даже собственные сооружения биологической очистки без предварительной обработки.

Предприятия молочной промышленности размещаются как в населенных пунктах, имеющих условия для приема производственных стоков в системы канализации, так и в населенных пунктах, такими возможностями не обладающими. В первом случае производственные стоки предприятий должны быть подвергнуты локальной (первичной) очистке на территории предприятия. Этим достигается защита канализационных сетей от засорения, а также возможность извлечения и возврата в фонды производства компонентов сырья (жира и белка), унесенного стоками. Во втором случае предприятия вынуждены для обеспечения условий сброса в водные источники строить собственные сооружения биологической очистки.

Молочное производство включает в себя следующие цеха: приемный цех, сортировочный, по производству сметаны, творога и т.д.

В данном курсовом проекте выбрана следующая схема очистки (рисунок 1).

Так как водоотведение предприятия неравномерное в течении суток, а для стабильной работы очистных сооружений необходима равномерная подача воды, то стоки предприятия предварительно усредняют. Усреднитель совмещен с насосной станцией. Затем вода перекачивается насосами на очистные сооружения.

 

Рисунок 1 – Схема очистки сточных вод молочного завода

1 – резервуар-усреднитель, 2 – вертикальный  осветлитель, 3 - электрофлотокоагулятор, 4 – фильтр доочистки.

Для очистки сточных принят метод электрокоагуляции с предварительным отстаиванием. Отстаивание сточных вод происходит в вертикальных осветлителях. Электрохимическая очистка производится в специальных электролизерах - ЭКФ-аппаратах. В процессе электрофлотокоагуляции на поверхности воды образуется слой пены, состоящий из жира взвеси, частиц коагулянта и пузырьков флотирующих газов. Слой пены сгребается с поверхности -ЭКФ - аппарата механическими скребками, а затем подвергается гашению в пеногасителе, в результате образуется пенный продукт, который вместе с жиромассой из осветлителя подается в бак осадка. Затем осадок обезвоживается на специальных фильтрах, а кек (обезвоженный осадок) вывозится на компостирование, а фугат направляется в "голову" очистных сооружений на повторную очистку.

 

2 Литературный обзор методов очистки

 

К методам локальной очистки жиросодержащих сточных вод относятся: механические, химические, физико-химические, электрохимические, электрофизические.

В состав сооружений механической очистки входят:  осветлители.

Механический метод очистки основан на отстаивании сточных вод. Отстаивание является наиболее простым методом выделения грубодисперсных примесей. Этим методом выделяются как всплывающие, так и осаждающиеся примеси.

Для отстаивания жиросодержащих сточных применяют отстойники горизонтального, вертикального и радиального типа. Они чаще всего оборудованы периодически или непрерывно действующими скребковыми механизмами, в отдельных случаях - пневматическим устройством, для сбора всплывшей жиромассы, которая собирается в специальный бункер. Установлено, что в течение первых 10 минут отстаивания на поверхность всплывает до 45% жира, содержащегося в сточной воде, в осадок переходит около 20%, а остальная часть остается в эмульгированном состоянии. При увеличении отстаивания до 2 часов эффект очистки остается практически прежним.

Для выделения жира из сточных вод используются осветлитель с естественной аэрацией. Эффект задержания жиров в указанных осветлителях в пределах 70-75% при продолжительности отстаивания 30 минут. Вместе с жиром удаляется часть взвешенных веществ. Пена переливается в боковые секции - успокаивающие камеры, выполняющие роль отстойников. В центральной части камер взвешенные вещества оседают и затем удаляются с обезжиренными сточными водами. Выделенные жировые вещества скапливаются на поверхности и сливаются через перелив в сборный колодец для жира. 

Двухъярусные отстойники до 60-х годов широко использовались в составе очистных сооружений мясокомбинатов. Отстойники в верхнем ярусе предназначены для осветления стоков, в нижнем - для анаэробного сбраживания осадка. Эти сооружения отличаются рядом недостатков: эффект осветления не превышает 40%, осветленные сточные воды в осадочных желобах контактируют с осадком, находящимся в септической камере, что приводит к вторичному загрязнению и загниванию очищенной воды в осадочных желобах, большое количество взвешенных веществ всплывает на поверхность отстойников, образуя плотную корку, осадок в септической части в зимнее время охлаждается, что ухудшает процесс его сбраживания.

Перечисленных недостатков лишен осветлитель-перегниватель. Эффект удаления взвешенных веществ в осветлителях достигает 75%. Остаточное содержание взвешенных веществ колеблется в пределах 100-300мг/л. При использовании этих сооружений для очистки стоков мясокомбинатов, жиры из сточных вод должны быть удалены практически полностью, т. к. они могут вывести сооружения из строя, закупоривая коммуникации.

На некоторых предприятиях для улавливания всплывающего жира используют нефтеловушки. Однако даже такие большие сооружения длиной 25-40 м не дают заметного увеличения эффективности очистки сточных вод от примесей. Эксплуатация же этих сооружений в значительной степени усложнена.

Одним из методов более глубокой очистки сточных вод от загрязнений является реагентная обработка сточных вод коагулянтами с последующим отстаиванием. Эффективность извлечения жира при этом увеличивается до 90%. В качестве коагулянта рекомендуется сернокислый алюминий, сернокислое и хлорное железо. В качестве присадки применяется известь. При применении совместно с сернокислым алюминием или железом в дозах, соответственно, 500-1000 мг/л и 100-200 мг/л эффект снижения по взвешенным веществам достигал 90%, а по БПК - 35-96%. Удовлетворительные результаты достигаются при хлорировании сточных вод. Хлорирование способствует отделению жиров и коагуляции мелких частиц взвеси. Доза хлора 140мг/л повышает эффект удаления взвешенных веществ до 94%. Объем осадка, образующегося в отстойниках составляет 6-12% от расхода сточных вод. Время отстаивания после хлорирования  составляет 2-3 часа. Хлорирование дозой 400-500мг/л с одновременным применением хлорного железа в качестве коагулянта приводило к уменьшению продолжительности отстаивания и образованию 8% осадка от расхода сточных вод. Осадок не поддается анаэробному сбраживанию, но хорошо сбраживается, если примешать к нему 50% свежего осадка из городских очистных сооружений. Недостатком данного метода очистки являются: значительные эксплуатационные затраты, большие расходы реагентов, увеличение капитальных затрат на строительство очистных сооружений, дорогостоящие и дефицитные реагенты, сложность дозировки реагентов, образование большого количества осадка с высокой влажностью, трудность обезвоживания осадка.

Таким образом, применение только механических способов очистки не является достаточно эффективным применительно к высококонцентрированным жиросодержащим сточным водам. Вместе с тем использование их в качестве предварительного этапа перед физико-химическими, электрохимическими или электрофизическими способами представляется целесообразным.

В последнее время все более широкое распространение получили физико-химические методы очистки, такие как экстракция, сорбция, флотация и другие.

Физико-химические методы очистки, в отличие от биологических могут обеспечивать устойчивую работу сооружений при низкой температуре жидкости, изменении гидравлических и органических нагрузок, а так же рН. Такие методы требуют значительно меньшую продолжительность обработки сточной жидкости. Запуск этих сооружений возможен непосредственно после их монтажа или перерывов в работе, они быстро восстанавливают требуемые параметры процессов очистки сточных вод и обработки осадков.