Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………..2

1. Содержание производственного и технологического контроля……………………......3
1. Измерение расходов……………………………………………………………………3
2. Эксплуатация блока сооружений механической очистки………………………………..5
1. Эксплуатация решеток…………………………………………………………………5 
2. Эксплуатация песколовок……………………………………………………………..7
3. Эксплуатация первичных отстойников………………………………………………9
3. Эксплуатация сооружений для биологической очистки сточных вод. ……………….10   

3.1.Эксплуатация высоконагружаемых биофильтров. Технологический процесс……11

3.2.Эксплуатация аэротенков и вторичных отстойников………………………………12 

3.3.Эксплуатация установок для обеззараживания и выпуска сточных вод………….13

4. Иловое хозяйство очистных сооружений……………………………………………….15

4.1.Эксплуатация аэробных минерализаторов (стабилизаторов)………………………16   

4.2.Эксплуатация иловых площадок……………………………………………………..17

5. Эксплуатация лотков и трубопроводов очистных сооружений……………………....18
6. Эксплуатация воздуходувных станций………………………………………………….19
7. Анализ качества эксплуатации станций очистки городских сточных вод……………20

7.1.Надежность эксплуатации……………………………………………………………..22

7.2.Экономичность эксплуатации…………………………………………………………22

Заключение…………………………………………………………………………………..25

Библиографический список………………………………………………………………..27

Введение.

Очистные сооружения канализации (ГОСК), эксплуатация которых рассматривается в настоящей работе, предназначены для очистки городских сточных вод, в основном состоящих их хозяйственнобытовых стоков. Производственные сточные воды, поступающие в городскую канализационную сеть, не должны содержать промышленные загрязнения в концентрациях, превышающих нормируемые значения. Кроме того, концентрации отдельных видов загрязнений ограничены предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) по условиям нормальной работы очистных сооружений.

Температура сточных вод ограничивается 40оС, рН = 6,5 – 9,0.

Технологические схемы городских очистных сооружений рассчитаны на очистку стока, содержащего взвешенные вещества, растворенную органику, присутствие которой оценивается показателем БПК, микроорганизмы и простейших.

Сооружения станции очистки расположены в технологической последовательности и результаты работы каждой из ступеней сказываются на работе последующих. Поэтому режимы работы всех сооружений должны быть взаимно увязаны и отрегулированы.

При полной биологической очистке содержание взвешенных веществ и БПКполн снижается в среднем до 15 мг/л и производится обеззараживание воды. При доочистке содержание БПК и взвесей может быть уменьшено до 3 мг/л. Кроме того, в отдельных случаях предусматривается очистка стока от биогенных веществ (азота и фосфора).

С промышленными сточными водами в сток поступают производственные примеси, находящиеся в грубодисперсном, коллоидном состоянии и в виде истинных растворов. На ГОСК часть этих загрязнений задерживается, но степень очистки не гарантируется.

Режим поступления сточных вод на ГОСК крайне неравномерен и во многом обусловлен графиком работы Главной канализационной насосной станции.

1. Содержание производственного и технологического контроля.

     Производственный контроль направлен на достижение необходимой степени очистки сточных вод и обработки осадков, а технологический – на всестороннюю оценку эффективности очистных сооружений.

     При производственном контроле анализируется изменение качества сточной воды и осадков на разных этапах обработки, измеряются их расходы и объемы, затрат энергетических ресурсов и реагентов.

     Систематический анализ  результатов производственного  контроля позволяет оценить качество эксплуатации и своевременно выявить нарушения в технологии.

     1.1 Измерение расходов.

     Расходы сточных вод, поступающие на станцию, должны  измеряться при помощи стандартных  расходомеров, установленных на  напорных линиях главной насосной  станции (трубы или вставки Вентури, индукционные расходомеры и другие), либо измерительными лотками, чаще всего, лотками Паршаля.

     При очистке происходят  неизбежные потери воды, связанные  с ее испарением и удалением  из системы вместе с осадками. Эти потери не превышают 2–5 % от расхода сточных вод, но в действительности могут значительно возрасти вследствие утечек или сброса части неочищенной воды по обводной линии и аварийному выпуску. Такие факты недопустимы, они являются причиной ухудшения санитарно-гигиенических и экологических условий и должны рассматриваться как отказы.

     Поэтому желательно  установить на линии очищенной  воды второй водоизмерительный  лоток.

     Для измерения расходов  воды, поступающих на отдельные  сооружения, используются простейшие водоизмерительные устройства, чаще всего работающие по схемам истечения из под щита или через водослив.

     Эти устройства позволяют  оперативно установить перегрузку  или недогрузку отдельных объектов, входящих в группу одноименных  или параллельно работающих сооружений, и проводить соответствующее перераспределение расходов воды.

     Для локального измерения  расходов иногда используют и  другие водоизмерительные водосливы: практического профиля, с тонкой  стенкой, а для группы сооружений  применим пропорциональный водослив.

     Расходы ила, транспортируемые  по напорным илопроводам, измеряются  либо объемным способом, либо  индукционными расходомерами. Потребление  сжатого воздуха – диафрагмами, электроэнергии – стандартными  счетчиками, хлора – ротаметрами  и весовым способом, песка и сухого осадка – объемным способом по толщине слоя на площадках для складирования.

     Технологический контроль  проводится регулярно и его  результаты передаются в центральный  диспетчерский пункт. Содержание  технологического контроля подробно изложены в ПТЭ. Всесторонняя оценка режимов работы отдельных сооружений системы очистки дается на основе измерения основных показателей, характеризующих эффективность тех или других технологических операций.

     Результаты технологического  контроля сопоставляются с паспортными и служат в одних случаях основанием для пересмотра последних, а в других – для проведения ремонтных работ, реконструкции или для внесения измерений в технологию.

     Данные технологического  контроля фиксируются в рабочих журналах и используются при составлении сводной ведомости (отчета) о работе очистных сооружений.

2. Эксплуатация блока сооружений механической очистки.

     В состав блока  входят решетки, песколовки и  первичные отстойники. Первые два  сооружения предназначены для задержания наиболее крупных или имеющих большую гидравлическую крупность загрязнений, способных вызвать засорение труб и каналов.

     На этапе механической  очистки удаляется песок и  до 40–60 % взвешенных веществ, т. е. тех  примесей, которые оседают за два часа отстаивания в покое. Одновременно в результате коагуляции неустойчивых коллоидов и сорбции молекулярных веществ уменьшается БПК (на 5–15 %).  В случае преаэрации БПК и содержания взвесей снижается дополнительно на 20–25 %.

    Так, достижение максимально возможного эффекта на первом этапе очистки целесообразно, так как разгружается блок биологической очистки, эксплуатация которого значительно дороже, и существенно уменьшается объемы образующихся осадков, т. е. удешевляется иловое хозяйство. Вместе с тем биологическая очистка, особенно в аэротенках, при низких значениях БПК затруднена.

    На работу сооружений  механической очистки сказывается  отрицательное влияние неравномерности  притока сточных вод. Колебания  расходов ухудшают эффект очистки, приводят к «залповому» выносу загрязнений. Это хорошо проявляется при работающей в прерывистом режиме автоматизированной насосной станции, когда подача насосов резко возрастает или падает до нуля. Размещение перед очистными сооружениями усреднителей улучшает условия механической очистки.

        2.1.Эксплуатация решеток

     Решетки предназначены  для защиты очистных сооружений  от грубых примесей, содержащихся  в сточных водах.

     Грубые примеси состоят  из некоторых пищевых отходов (очистки овощей и др.), упаковочных материалов, текстиля, бытового мусора и т. д. Перемещаясь по канализационной сети они образуют грязевые комки, включающие осадки, жиры и значительное количество песка, в том числе и мелкого. Синтетические материалы, входящие в состав грубых примесей, не разрушаются при стабилизации осадков.

     Сеть канализации  не предназначена для отведения  грубых примесей (для этого существует  система мусороудаления) и поэтому их содержание в сточной воде не нормируется. Тем не менее, они присутствуют в городском стоке и их источниками являются как население, так и предприятия общественного питания, медицинские учреждения, промышленные объекты и другие.

     Нельзя избежать осаждения  песка перед решетками, если скорость  в каналах оказывается ниже 0,3–0,4 м/с.

     Структура потока  сточных вод в каналах такова, что грубодисперсные примеси  неравномерно распределены в  пределах живого сечения. Это  приводит к неравномерной нагрузке  на параллельно расположенные  решетки, одни из которых засоряются  значительно быстрее, чем другие.

     Для устранения указанного  явления воду в канале иногда  перемешивают, устанавливая для  этого направляющие щиты или  производя барботаж сжатым воздухом. Последняя мера желательна еще  и потому, что происходит дегазация  сточных вод, разрушение так называемого «связанного песка», слипшегося в комья, и частичная отмывка песка от органических загрязнений.

     В профилактическое  обслуживание оборудования входит  смазка подшипников механизмов, замена масла в редукторах, очистка  и проверка исправности дробилок, осмотр, мелкий ремонт и очистка шиберов.

     Постоянный осмотр  оборудования проводится несколько  раз в течение смены дежурным  персоналом. Особое внимание уделяется  наименее надежному элементу  объекта–механизму грабель: свободному  ходу зубьев грабель в зазорах решеток, исправности сбрасывателей, которые не должны соприкасаться с плоскостью грабель и свободно возвращаться в исходное положение.

     Наиболее объективным  показателем качества работы  решеток является частота отказов  первичных отстойников и илопроводов по причине засорения выпусков осадка и труб, песколовок – в связи с уменьшением зольности выпавшего песка, центрифуг – из-за засорения и ускоренного износа роторов.

     Выяснение состава  задержанных решетками примесей  и, в частности, содержания полимерных пленок, изделий из легких пластмасс и полиэтилена могут служить основанием к уточнению местных правил выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию.

         2.2.Эксплуатация песколовок.

     Общие положения. Песок существенно осложняет работу очистных сооружений и илового хозяйства. Поэтому удаление даже части песка рассматривается как важное и обязательное условие подготовки сточных вод к очистке.

      Эффективная работа  песколовок должна удовлетворять  двум взаимно противоречущим условиям: задержанию основной массы песка и его чистоте (не допускается загрязнение песка легко загнивающей органикой).

     Часть песка, поступающего  на песколовки, относится к «связанному»; причем отдельные комки, включающие  легкие материалы и заполненные воздухом пустоты, не тонут или имеют низкую гидравлическую крупность. Хотя агрегаты связанного песка задерживаются решетками или разрушается перед ними, это не исключает попадания некоторых из них в песколовки.

     Поступление песка  в течение суток носит крайне неравномерный, залповый и непрогнозируемый характер.

     Поскольку песколовки  являются головными сооружениями  станции очистки, гидравлическая  нагрузка на них не осреднена  и колеблется не только в  течение суток, но и в течение  часов. Применяемые в отечественной практике песколовки по технологическим схемам относятся к отстойникам (горизонтальные с прямолинейным или круговым движением воды) и к аппаратам с разделением в поле центробежных сил (тангенциальные и аэрируемые).

     Аэрируемые песколовки рассчитаны на разрушение агрегатов «связанного» песка и его отмывку. Движение воды в них поступательное по спирали, причем песок осаждается из струи в момент ее прохода с небольшой скоростью у днища сооружения.

     Удаление выпадшего  песка производится механическим или гидромеханическим способами. Предварительно песок собирается в приямках или сборниках и транспортируется на песковые площадки при помощи гидроэлеватора. Загрязненный песок отмывается в гидроциклоне.

     Горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды оборудованы на выходе регулирующими водосливами с широким порогом, которые создают подпор, за счет которого изменяется глубина потока в лотке сооружения таким образом, что удается поддерживать постоянные скорости при некотором изменении расходов воды. Область расходов, в пределах которых обеспечивается постоянная скорость, указывается в паспортах сооружений. Другие типы песколовок таких регуляторов не имеют, а нормальные эксплуатационные условия поддерживают путем включения разного количества песколовок при колебаниях притока сточных вод.

      Расходы сточных вод измеряются при помощи торированного шибера, установленного в канале перед блоком песколовок.

     В горизонтальных песколовках с круговым движением воды и тангециальных песколовках песок оседает и накапливается в осадочной части сооружения, в горизонтальных с прямолинейным движением воды и в аэрированных песколовках – выпадает в проточном лотке, откуда должен удаляться в песковой приямок (бункер).

     Удаление песка в последнем случае производится двумя способам: механическим или гидравлическим.

     У тангенциальных  песколовок сбор очищенной воды  вихревой воронкой должен происходить  равномерно по всему периметру, для чего ее кромка должна  быть строго горизонтальной.

      2.3.Эксплуатация первичных отстойников.

     Общие положения. Первичные  отстойники – основные сооружения  блока механической очистки и  условия их работы во многом  зависят от предварительной обработки  воды на решетках и в песколовках.

     Осаждение грубодисперсных примесей в горизонтальных отстойниках тормозится и ухудшается при нарушении пробкового режима движения воды и образования вихрей, устойчиво занимающих значительную часть полезного объема сооружений. В вертикальных и радиальных отстойниках наибольшие завихрения возникают в местах поступления сточной воды. Вихреобразование возникает вследствие гидравлического несовершенства отстойников и в принципе неизбежно. Гидравлическое несовершенство численно оценивается экспериментальным коэффициентом использования объема.

      Одной из основных  задач технической эксплуатации  отстойников является поддержание  значений коэффициентов использования  объема на уровне, достигнутом  при проведении пусконаладочных  работ.

      Как известно, расчетным  параметром при проектировании отстойников служит значение гидравлической крупности частиц, при задержании которых обеспечивается требуемый эффект очистки.

      Применение аэрации  и биокоагуляции перед отстаиванием.

      Первичные отстойники  не поддаются регулировке и улучшение их работы достигается только за счет мер по увеличению коэффициента использования объема в тех пределах, которые обусловлены и конструкцией сооружений. Если содержание взвесей после первичного отстаивания превышает предельные значения, рекомендуемые при проектировании аэротенков или биофильтров (обычно 100–150 мг/л) необходимы радикальные меры по усилению механической очистки. К таким мерам относится преаэрация в сочетании с биокоагуляцией или замена решеток с граблями на ступенчатые.

    В преаэроторе сточная вода аэрируется и смешивается с избыточным активным илом из вторичных отстойников после аэротенков. При очистке на биофильтрах активный ил готовится путем аэрации в течение суток биологической пленки из вторичных отстойников.

     После преаэратора, в котором активный ил используется в качестве эффективного сорбента и флокулянта, вода освобождается от пузырьков воздуха и поступает в первичные отстойники, где происходит процесс совместного осаждения.

3. Эксплуатация сооружений для биологической очистки сточных вод.

         Полная  биологическая очистка городских  сточных вод должна обеспечить  снижение загрязненности по БПКполн  и по взвешенным веществам  до 15 мг/л (в среднем) в течение  суток.

     Результаты анализов  среднесменных и тем более разовых проб воды могут отклоняться от этого значения.

     Первичные отстойники  в определенной мере играют  роль усреднителей расходов и  качества. Тем не менее, на работе  блока биологической очистки  все же сказываются неравномерность  притока воды и колебаний ее качества.

     Поддержание стабильности  очистки частично обеспечивается  за счет регулирования ее процесса.

    Установки для биологической  очистки включают две группы  взаимосвя-занных и синхронно  работающих сооружений: реакторов (биофильтры, аэротенки) и вторичных отстойников, предназначенных для отделения от очищенной воды биологической массы. Эти сооружения требуют одновременной и совместной регулировки.

3.1. Эксплуатация высоконагружаемых  биофильтров. Технологический процесс.

     Высоконагружаемые биофильтры – биореакторы, ценоз которых состоит из иммобилизованных аэробных и частично анаэробных микроорганизмов, грибов, инфузорий, червей, коловраток, клещей, личинок насекомых.

     Хотя биологическая  очистка обеспечивается главным  образом в результате жизнедеятельности микроорганизмов, роль простейших остается чрезвычайно важной, так как они регулируют прирост микробиальной массы на оптимальном уровне, поглощают значительную часть органических соединений и этим облегчают их дальнейшую деструкцию микроорганизмами. Черви разрыхляют биомассу и улучшают кислородоснабжение аэробов.

     Биологическая масса (биопленка) формируется в верхнем  слое загрузочного материала  биофильтра и по мере отмирания  перемещается в толщу загрузки, а затем из нее выносятся.

     Процессы нарастания  и отмирания биологической пленки  происходит одновременно и сбалансировано.

     Отмершая биопленка  вымывается из биофильтра и  поступает во вторичные отстойники, где и отделяется от очищенной  воды.

      Факторы, влияющие на процесс очистки, температура сточной воды и интенсивность аэрации загрузки биофильтров.

     В процессе эксплуатации  происходит постепенное засорение  труб спринклерных систем биологической  массой, что уменьшает пропускную  способность сети и нарушает равномерность распределения воды между спринклерами.

     С учетом интенсивности  засорения проводится регулярная  промывка труб водой, содержащей 5–10 мг/л свободного хлора. Промывная  вода сбрасывается через специальные  выпуски в техническую канализацию, минуя загрузку биофильтра. График промывок составляется технологом.

       3.2.  Эксплуатация аэротенков и вторичных отстойников

     Блок очистки состоит  из двух элементов: аэротенка, являющегося  биореактором, и вторичного отстойника, предназначенного для разделения иловой смеси на очищенную воду и активный ил, и для первичного уплотнения активного ила.

     Процесс очистки нуждается  в создании благоприятных условий  для жизнедеятельности биомассы, на состояние которой влияют  многие факторы как нерегулируемые, так и регулируемые.

     К первым относятся  качество сточной воды (БПК, содержание  взвешенных веществ, других примесей, температура), а иногда продолжительность  пребывания в аэротенке.

     К регулируемым факторам  следует отнести нагрузку на  активный ил, создаваемый в аэротенке кислородный режим и возраст активного ила.

     Одной из главных  задач эксплуатации аэротенков  является регулирование технологических  параметров процесса в зависимости  от фактического изменения нерегулируемых  параметров.

     Активный ил аэротенков подвержен сезонным температурным влияниям. Его адаптация к изменившимся температурам требует некоторого времени. Ил должен адаптироваться и к другим изменениям качества воды, например, к уменьшению или увеличению БПК. В период адаптации возможно «вспухание» ила в связи с появлением в его составе нитчатых микроорганизмов, что ухудшает работу вторичных отстойников.

     Нагрузка на активный  ил регулируется изменением его  дозы, для чего увеличивается  или уменьшается выведение из  системы «аэротенк - вторичный отстойник» избыточного ила. Эта операция приводит к ряду последствий, которые нужно предвидеть, контролировать и ограничивать.

     Повышение дозы связано  с уменьшением илового индекса, а следовательно, с ухудшением  процесса разделения иловой смеси во вторичных отстойниках.

     Управление процессом  очистки в аэротенке.

     При эксплуатации  аэротенков нагрузка на активный  ил в течение суток может  колебаться в значительных пределах, иногда изменяется в 5–10 раз. Это  связано как с изменениями БПК исходной воды, так и с ее расходами.

     Длительная перегрузка  ила приводит к увеличению  илового  индекса и в конечном  счете  к  вспуханию.  В  том  и  в  другом  случае  нарушается  и ухудшается работа вторичных  отстойников. Достаточно длительная пониженная нагрузка переводит ил в состояние автолиза, вызывает появление плотных, но мелких хлопков, что также уменьшает иловый  индекс.

      Адаптация ила  к нерасчетным и чрезмерным  повышенным или пониженным нагрузкам  происходит постепенно и занимает несколько недель.

    3.3.  Эксплуатация установок для обеззараживания и выпуска сточных вод

     После полной механической  и биологической очистки в  сточных водах содержится до  нескольких тысяч и даже десятков  тысяч единиц кишечных палочек  на литр. Можно предполагать, что в стоке остается некоторое количество патогенных микроорганизмов и он представляет опасность в микробиологическом и паразитологическом отношении. Поэтому очищенный сток обеззараживается, чаще всего методами хлорирования.

    Дозы активного хлора определяются экспериментально и обычно составляют около 3 мг/л. При таких дозах и продолжительности контакта не менее 30 мин содержание кишечных палочек уменьшается в несколько сотен тысяч раз, до 5–15 единиц на литр.

     Хлорная вода смешивается с очищенным стоком при помощи смесителей любого типа и поступает в контактные резервуары, рассчитанные на получасовое или более длительное пребывание воды.

     Хлорирование способствует  выпадению  в резервуар осадка (до 20–30 %

от  количества  грубодисперсных примесей  в  очищенной  воде).

     Иногда в контактных  резервуарах предусматривается  воздушный барботаж с интенсивностью 0,5 м3 в час на 1 м2 площади зеркала. Барботаж способствует насыщению  воды кислородом и одновременно  предотвращает выпадение взвеси, чем сокращает количество чисток контактных резервуаров и упрощает их эксплуатацию.

      Устройство и эксплуатация  хлорного хозяйства городских  очистных сооружений и водопроводных  станций идентичны.

     Операторы, обслуживающие  контактные резервуары, следят за равномерностью распределения воды между секциями, которых должно быть не менее двух, за режимом барботажа, за накоплением в резервуарах слоя осадка.

     Если резервуары не  оборудованы барботажной системой, необходимо регулярное удаление осадка по перфорированным трубам или коробам без выключения сооружения, либо вручную с отключением и опорожнением емкости.   При барботаже осадок удаляется эпизодически, 1–2 раза в год (по необходимости).

     На выходе из контактных  резервуаров контролируется содержание остаточного хлора (не менее 1,5 мг/л). Выпуск сточных вод в водный объект может быть береговым или русловым. В последнем случае возможны два варианта конструкций – сосредоточенный и рассеивающий. Русловые выпуски способствуют более быстрому смешению стоков с водой водотока, поскольку создаются условия для эффективного начального разбавления.

     Начальное разбавление  обусловлено скоростью истечения  воды из на- садки выпуска (не  менее 2 м/с) и тем больше, чем меньше  соотношение скоростей в водотоке и истечения.

     Работа русловых выпусков  зависит от природных факторов: уровней воды в водотоке, его  эрозионной деятельности.

     При повышении уровней  в водотоке действующий напор, при котором сточная вода поступает  к выпуску, уменьшается и снижается скорость истечения.

     Перемещение донных  наносов нередко вызывает засорение  насадок русловых выпусков и  уменьшает высоту порога (от дна  до центра насадка), а размыв  русла в месте прокладки труб  к выпуску может явиться причиной  деформации, или образования воздушных или грязевых пробок в трубах.

     Опасность представляет  коррозия труб и появление  в их стенках каверн. Утечки  на участке «контактный резервуар-выпуск»  уменьшают расходы, поступающие  к выпуску, и соответственно скорости  истечения и ухудшают условия начального смешения.

      4. Иловое  хозяйство очистных сооружений

      На очистных сооружениях  выделяются в виде удаляемых  осадков:

– отбросы, задерживаемые решетками;

– песок, улавливаемый песколовками;

– жиры, масла, нефтепродукты, всплывающие на поверхности первичных отстойников сырой и избыточный активные ил, удаляемые из первичных и вторичных отстойников;

– осадки, оседающие в контактных резервуарах.

     Снимаемые с решеток  отбросы, не измельчаемые дробилками  или удаляемые в контейнеры, подлежат обезвреживанию и вывозу в места захоронения. Во избежание быстрого загнивания эти отбросы обрабатываются хлорной известью.

      Как отмечалось, песок  из песколовок в случаях его  загрязнения отмывается в гидроциклонах  и вывозится в места его складирования. В теплое время года песок посыпается хлорной известью.

     Жиры, масла, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, удаляемые  с поверхности отстойников, собираются  в сборники и регулярно вывозятся  в места захоронения или ликвидации.

      Сырой и избыточный  активный ил обрабатываются таким  образом, чтобы получить продукты, удобные для хранения и вывоза  в места захоронения.

      Обработка включает  минерализацию (стабилизацию) с целью  предупреждения загнивания и  обезвоживание для уменьшения объемов осадков. Как следует из изложенного, на очистных сооружениях производится только подготовка осадков для ликвидации, захоронения или утилизации, а окончательно их следует обрабатывать на специально оборудованных полигонах.

      4.1. Эксплуатация аэробных минерализаторов (стабилизаторов)

     В осадках сточных  вод содержится 70–75 % органических  примесей, в том числе до 30 % легко  биоразлагаемых, а если за 100 % принять  только общее содержание органики  – то до 40 %.