Формирование, отведение и очистка сточных вод предприятия

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

______________________________________________________________

Институт инженерно-экологического строительства и механизации

 

 

Кафедра:  «Водоотведение и водная экология»

Форма обучения: очная

Специализация:  270112.01 "Охрана гидросферы и водная экология"

Дисциплина: “Водоотводящие системы промышленных предприятий ”

 

 

 

 

                       Пояснительно-расчетная записка

                              к курсовому проекту

 

«Формирование, отведение и очистка сточных вод предприятия»

 

фармацевтической фабрики

 

 

 

 

 

 

 

 

       Студент                                                                     

        курс V группа 6                         Ганин С.А.___________________

                                                   подпись

 

Руководитель  проектирования    

                                                                             Кудряшова И.Н.

 

 

Проект защищен с оценкой:  __________________________________

                                                                                      дата, подпись

 

 

 

 

 

 

Москва – 2013 г.

 

АННОТАЦИЯ

 

 

В курсовой работе в качестве промышленного предприятия рассмотрена  фармацевтическая фабрика. На основании  технологических сооружений построена балансовая схема, исходя из которой, подобрана технологическая схема локальных очистных сооружений.

Эффективность использования воды на промышленном предприятии оценивается тремя показателями: количеством использованной оборотной воды; рациональностью использования воды, забираемой из источника; потерей. Так же, одной из главных задач является расположение схемы водоотводящих сетей, в зависимости от рельефа местности, гидрогеологических факторов, расположения очистных сооружений, концентрации и качества сточных вод, а также технико-экономических факторов.

Принятие схемы водоотведения  целесообразно построить таким образом, чтобы были учтены: производственный процесс данного предприятия, исходной сырьё, материальные ресурсы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание.

                                                                                                                                                                              

 

 

 

1. Аннотация …………………………………………………………………….…….....2

 

2. Содержание …………………………………………………………………….……...3

 

3. Исходные данные…………………………………………………………………….….4

 

4. Локальная очистка смеси зольных и промывных  стоков…………………………...11

 

5. Локальная очистка отработанных хромосодержащих растворов………...................15

 

6. Сооружения предочистки общего стока кожзавода..…...……………………………17

 

7. Локальная очистка смеси стоков на установке КОС……………………...................20

 

8. Перечень осадков, подлежащих вывозу с территории сооружений предочистки…22

 

9. Список использованной литературы……………………………………………….....24

 

 

 

 

 

 

Перечень графического материала

        Лист 1. Балансовая схема водопотребления и водоотведения кожевенного завода

        Лист 2. Технологическая схема очистки сточных вод кожевенного завода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

В составе  инженерных коммуникаций каждого промышленного  предприятия имеется комплекс водоотводящих сетей и сооружений, с помощью которых осуществляется отведение с территории предприятия отработавших вод (если дальнейшее использование их невозможно по техническим условиям либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям), а также сооружений по очистке сточных вод и извлечению из них ценных веществ и примесей.

Переход на бессточные системы или системы с минимальным  сбросом сточных вод может  быть осуществлён путём многократного  использования отработавших вод  и замены водяного охлаждения на воздушное. При переводе ряда отраслей промышленности на безводные технологические процессы исключается образование сточных вод.

При проектировании очистных сооружений необходимо учитывать состав и свойства производственных сточных  вод, нормы водоотведения на единицу  продукции, условия выпуска производственных сточных вод в городскую водоотводящую сеть и водоёмы, а также необходимую степень их очистки.

 

2.Норма водоотведения  в фармацевтической промышленности.

 

Химико – фармацевтическая промышленность (ХФП) характеризуется  рядом специфических особенностей, наиболее существенными из которых являются многообразие ассортимента выпускаемой продукции, большие расходы разнообразного сырья, а также многостадийность производства. Это обуславливает образование значительного количества сточных вод, твёрдых и пастообразных отходов, содержащих разнообразные органические и неорганические соединения и могущих в ряде случаев приводить к существенному загрязнению водоёмов и почвы.

Производство химико – фармацевтических препаратов, в  том числе витаминов и антибиотиков, требует значительного расхода воды, вследствие чего предприятия ХФП традиционно располагаются в бассейнах многоводных рек. Вместе с тем сложность производства обусловливает привлечение высококвалифицированного персонала, поэтому предприятия обычно располагаются в крупных населённых пунктах. Сочетание этих факторов, а также то, что источники водоснабжения предприятий одновременно являются источниками водоснабжения населённых пунктов, особенно обостряет проблемы очистки вод и охраны водоёмов от загрязнений.

Сточные воды предприятий по производству лекарственных препаратов подлежат прежде всего локальной обработке с целью извлечения и реге

рации ценного сырья. Локальная обработка сточных  вод на стадиях технологического процесса (обычно физико – химическими методами) должна способствовать также изъятию из сточных вод (перед их последующей биологической очисткой) химических веществ, не подвергающихся биологическому окислению и тормозящих окисление других компонентов.

Обычно считают допустимым такой состав органических загрязнений в сточных водах перед их биологической очисткой, при котором после неё отношение ХПК очищенных стоков к их БПК_полн не превышает 10.

При невозможности изъятия  загрязнений содержащие их сточные  воды подвергают термическому обезвреживанию.

Норма водоотведения сточных вод, которые не будут оказывать отрицательное влияние очистные сооружения, окружающую среду в целом следующие: содержание взвешенных веществ не должно превышать 0,75 мг/л, вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более 2-х баллов, не должна сообщать посторонних запахов и привкусов рыбе, значение рН не должно выходить за пределы 6,5-8,5, БПК_п не должна превышать 6 мг/л, общее солесодержание не должно быть >1000 мг/л, для хлоридов – 300 мг/л, сульфатов – 100 мг/л. На поверхности не должно обнаруживаться плавающие плёнки, пятна масел и скопление других примесей. Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, ядовитые вещества.

 

3. Состав  и характер загрязнений сточных  вод

 

Производство химико – фармацевтических препаратов основано на сложном органическом синтезе и использовании микробиологических процессов. Оно подразделяется на синтетическое, биосинтетическое и получение лекарственных средств из растительного и животного сырья. В зависимости от способа производства и области применения препараты разделяются на следующие группы: антибиотики, витамины, синтетические лекарственные средства, фитохимические и органопрепараты.

Сточные воды образуются на всех стадиях производства: при  подготовке сырья, в процессах фильтрации, экстракции, при химической очистке газовых выбросов. Поскольку производство химико – фармацевтических препаратов представляет собой многостадийной процесс, в общий сток поступают минеральные соли, свободные кислоты и щёлочи, а также многочисленная группа органических и неорганических продуктов и полупродуктов, образующихся в процессах химического и биологического синтеза и извлечения действующих начал из растительного и животного сырья. Производственные полупродукты из – за неполноты реакций также частично остаются в отходах производства.

Кроме того, многие виды сырья не участвуют  в реакции непосредственно, а  только создают необходимую реакционную  среду, например, растворители, некоторые  кислоты и щёлочи. Поэтому нормируемое  количество сырья и полупродуктов, участвующих в производстве, может во много раз превышать массу готового продукта.

Общий сток производства какого-либо препарата формируется  из отдельных стоков, образующихся на различных стадиях данного производства. Поскольку современная технология получения лекарственных препаратов основана на периодичности процессов и только немногие производства работают в непрерывном режиме, сброс сточных вод, содержащих отходы по данной стадии, также имеет в основном периодический характер. Цикл производства может включать несколько химических процессов, проходящих в различных технологических аппаратах, причём в каждом из этих процессов участвуют различные виды химического сырья.

Также некоторое количество сточных вод появляется от мытья  оборудования, нагрев котлов, и других технических нужд.

В составе сточных  вод предприятия много содержания органических веществ и солей. Соотношение между ХПК и БПК высокое, что указывает на значительную долю биохимически неокисляющих органических веществ. Цвет стоков изменяется от зеленовато-жёлтого до тёмно-коричневого. В данном случае характерные загрязнения нашего завода следующие: БПК_п=2000 мг/л, ХПК=4750 мг/л, рН=11,0, взвешенные вещества 750 мг/л. Требуемая степень очистки в нашем случае должна составлять 90 %.

 

4. Категории  сточных вод и принятие системы канализации

 

Сточные воды химико –  фармацевтического предприятия  могут быть разделены на 2 группы:

1) Сточные воды, образованные  в технологическом процессе производства препаратов (промывка сырья, оборудования, фильтрующих сред, смол и т.п.);

2) Стоки, образующиеся  от различных энергетических  объектов, устройств по охране окружающей среды, складских комплексов, лабораторий, а также стоки бытовой канализации и прочих компонентов.

Специфика производства лекарственных препаратов не позволяет строго регламентировать количество и состав образующихся сточных вод на единицу готового продукта. Это объясняется изменением процесса производства и номенклатуры сырья и полупродуктов, используемых в производстве, а также исключительным многообразием оформления технологических схем.

Также все  производственные сточные воды, образующиеся в технологическом процессе получения лекарственных препаратов, могут быть разделены на четыре категории: слабозагрязнённые, загрязнённые, сильнозагрязнённые, или концентрированные, токсичные.

Первая группа вод может быть сброшена в канализацию, если их концентрация не будет мешать биологическим процессам, происходящим на станции очистки сточных вод.

К последней стадии относят  воды, которые категорически нельзя никуда сбрасывать. Они должны быть локализованы и переработаны либо уничтожены.

Следует отметить, что  приведённая классификация сточных  вод может быть уточнена с учётом местных требований, предлагаемых методов  локальной и общезаводской обработки стоков и технико – экономических расчётов. Однако независимо от эффективности систем очистки сточных вод следует по возможности проводить мероприятия технологического характера, ведущие к сокращению количества сточных вод и содержащихся в них загрязнений.

В нашем случае у нас имеется завод по производству витаминов. Принимаем локальную очистку сточных вод на локальных очистных сооружениях с полной биологической очисткой и с сооружением по оборотному использованию воды. Степень очистки принимаем не менее 90 %. После локальных очистных сооружений вода сбрасывается в водоём.

 

5. Балансовая  схема водопотребления и водоотведения

промышленного предприятия

 

1. Определяем полный  расход воды Q на промпредприятии по формуле:

 

 м³/сут,

 

где - удельная норма водопотребления, м³/т

М – производительность предприятия по основному продукту.

 

2. Безвозвратные потери Q_п (м³/сут) с учётом коэффициента g

 

 м³/сут

 

g₁ - безвозвратные потери воды от суточного расхода, 0,08 %

 

3. Количество условно  чистых вод, подлежащих обработке

 

= м³/сут

 

- условно чистые воды от  суточного расхода, 66 %.

4. Расход производственных вод

 

= м³/сут

 

5. Концентрация основных  загрязнений сточных вод следующие:

 

БПК_п=2000 мг/л, ХПК_п=4750 мг/л, рН=11,0. Наличие взвешенных веществ в воде – 750 мг/л.

6. Расход бытовых сточных  вод на промышленном предприятии  (в цехах):

 

Q_ц=(25N₁+N₂45)/1000=(25×450+45×450)/1000=31,5 м³/сут

 

где N₁, N₂ – количество людей работающих в холодных и горячих цехах.

7. Расход сточных вод  от душевых:

 м³/сут

 

где - число душевых сеток, по заданию 48.

8. Расход воды на  поливку территории:

 

 л/сут = 0,24 м³/сут,

 

где 0,4 – расход воды на одну поливку,

W – площадь предприятия, которую надлежит поливать. W=600 м².

 

9. Расход на хозяйственно-бытовые  нужды составит:

 

 м³/сут

 

10. Расход сточных вод подлежащих очистке:

 

 м³/сут

 

11. Концентрация бытовых  сточных вод промышленного предприятия  по БПК:

 

 г/чел×сут

 

а – БПК₂₀ приходящегося на одного человека в сутки, принимаем а=75 мг/л, при q=100 л/сут.

12. Концентрация бытовых сточных  вод промпредприятия по величине  взвешенных веществ B_o:

 

 г/чел×сут

 

где b – масса взвешенных веществ на одного работающего, b=65 г/сут; n – число работающих.

Рассчитываем смешанное  значение БПК L_см

 

 мг/л

 

Рассчитываем смешанное  значение взвешенных веществ B_см

 

 мг/л

 

По результатам выше сделанных расчётов строим балансовую схему водопотребления и водоотведения. Балансовая схема приведена на 1 листе ватмана.

 

6. Расчёт  эффективности

проектирования  очистных сооружений

 

Эффективность использования  воды на промышленном предприятии оценивается тремя показателями:

1). Техническое совершенство  системы водообеспечения оценивается  количеством использованной оборотной воды Р_об, %:

 

%

 

где Q_об, Q_ист, Q_с – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водообеспечения с сырьём.

 

2). Рациональность использования  воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования :

 

<1

 

3). Потери воды, %, определяются  по формуле:

 

%

 

где - количество воды, используемой в производстве последовательно.

 

7. Технологическая  схема очистки сточных

вод фармацевтического завода

 

Схемы водоотводящих  сетей зависят от рельефа местности, гидрогеологических факторов, расположения очистных сооружений, концентрации и качества сточных вод, а также технико-экономических факторов.

Принятие схемы водоотведения  целесообразно построить таким  образом, чтобы были учтены: производственный процесс данного предприятия, исходной сырьё, материальные ресурсы. Также необходимо принять во внимание экологические последствия.

Учитывая выше перечисленные  условия принимаем локальную  очистку сточных вод с последующим сбросом очищенной воды в водоём.

Технологическая схема  очистки сточных вод фармацевтического  завода приведена на втором листе  ватмана.

 

 

Сооружения локальной  очистки располагают в непосредственной близости от мест образования сточных вод перед их сбросом в нашем случае в водоём. Сооружения предназначены для максимального изъятия опасных веществ перед сбросом воды в водоём. Концентрация сбрасываемых сточных вод не должна отрицательно влиять на рыбу, водоросли и на окружающую среду вцелом.

Данное предприятие  одновременно выпускает синтетические  витамины В₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), С (аскорбиновая кислота), Е (токоферол), а также готовые лекарственные средства.

Схема очистки следующая: сточные воды поступают на насосную станцию, в которой расположены решётки, которые вылавливают из воды крупные нерастворимые загрязнения применяют решетки, затем вода идёт на песколовки,где улавливается песок и другие минеральные нерастворимые загрязнения, затем сточные воды усредняются, потом нейтрализуются известковым или карбидным молоком в целях снижения рН, затем сточная вода отстаивается в отстойнике.

Смесь всех сточных вод насыщается биогенными добавками на реагентной станции, для обеспечения протекания процессов биологической очистки (добавляют азот 20 мг/л и фосфор 1,4 мг/л) и поступает на биологическую очистку, состоящую из двух ступеней аэротенков. Для первой ступени принимаем аэротенк-смеситель, для второй аэротенк-вытеснитель, оба с регенерацией активного ила. Затем стоки попадают в контактные резервуары, где обезвреживаются хлором и по аэрируемому водотоку сбрасываются в водоём.

Осадок после третичного отстойника попадает на насосно-воздуходувную  станцию, туда же попадает и избыточный активный ил с иловой насосной станции после аэротенков первой и второй ступени, откуда осадок направляется на обезвоживание на вакуум-фильтры и термическое обеззараживание, затем осадок поступает на иловые площадки.

 

8. Расчёт  сооружений для очистки сточных  вод

фармацевтического завода

 

Решётки

 

Определим максимальный расход сточных вод:

 

 м³/с,

 

где - общий коэффициент неравномерности притока сточных вод (определяется по таблице 2 СНиПа 2.04.03-85).

 

Принимаем ширину прозоров b=16 мм, расчётную глубину воды в решётке H_p=0,8 и среднюю скорость воды в решетке v_p=0,8 м/с (пункт 5.12 СНиП 2.04.03-85). Число прозоров решетки n_p подсчитаем по формуле:

 

,

 

где - коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями и задержанными загрязнениями, равный 1,05.

 

Определим ширину решетки B_p, длину уширений перед решеткой и после решетки l₂ по формулам:

 

 м

 м;

 

 м,

 

где S – толщина стержня, S=0,01 м;

B_k – ширина подводящего канала, B_k=0,6 м.

 

Величину потерь напора в решетке h_p принимаем равной h_p=0,1 м. В соответствии с расчётами принимаем 1 рабочую и 1 резервную решетку марки РММВ-1000.

 

Песколовки

 

Необходимую площадь  зеркала песколовок при гидравлической крупности u₀=0,0187 м/с частиц песка =0,2 мм определяем по формуле:

 

 м²

 

Вычисляем площадь живого сечения песколовки при скорости протекания сточной воды v=0,3 м/с и числе песколовок n_n=2;

 

 м²

 

Принимаем расчётную  глубину песколовки H_п=0,5 м, а значение коэффициента K_п=1,7 (таблица 27 СНиПа 2.04.03-85). Длину проточной части лотка песколовки вычисляем по формуле:

 

 м.

 

Диаметр песколовки определяем по формуле:

 

 м.

 

В соответствии с проведённым  расчётом принимаем 2 песколовки с круговым движением воды диаметром м.

 

Усреднители

При отсутствии графика притока сточных вод объём усреднителя рассчитываем по формулам СНиПа.

В данном случае концентрация взвешенных веществ составляет 750 мг/л, итак получаем:

Определяем коэффициент  усреднения по формуле:

 

.

 

где - концентрация загрязнений в залповом сбросе, - средняя концентрация загрязнений в сточных водах, - концентрация, допустимая по условиям работы последующих сооружений.

 

Пользуемся формулой (19) СНиПа:

 

 м³

 

Принимаем число усреднителей 2 штуки, размеры: общая ширина 54 метра, длина каждой секции 27 метров, ширина секций 3,0 метра, глубина воды 1,5 метра.

 

Нейтрализация сточных вод

 

Сточные воды, величина рН которых ниже 6,5 или выше 8,5, перед отводом в канализацию населённого пункта или в водный объект подлежат нейтрализации.

Нейтрализацию следует  осуществлять смешением кислых и  щелочных сточных вод, введением  реагентов или фильтрованием  их через нейтрализующие материалы.

В данном случае имеем  рН=11 по заданию. Производим расчёт концентрации по формуле:

 

11,00=12+lg

 

11,0=12+(lgX₁-lg40),

 

где 40 – эквивалентная  масса NaOH, lg40=1,602, тогда 11,00=12+lgX₁-1,602; lgX₁=11,00-12+1,602=0,602, X₁=2,42 NaOH г/л.

Непрерывно действующие фильтры, загруженные кусковым мелом, известняком, магнезитом, мрамором, доломитом и другими химическими веществами, подходят для нейтрализации соляно-кислых и азотно-кислых сточных вод.

 

Реагентные  методы очистки сточных вод

 

Дозу реагента надлежит принимать по данным научно-исследовательских  организаций в зависимости от характера загрязнений сточных  вод, необходимой степени их удаления, местных условий. В данном курсовом проекте выше перечисленные условия не указаны, таким образом принимаем соли алюминия совместно с анионым флокулянтом или без него, катионые флокулянты. Приготовление и дозирование по СНиП 2.04.02-84, смешение реагентов в гидравлических смесителях или в подводящих трубопроводах. Доза реагента – соли алюминия 150 мг/л, анионого флокулянта 1,5 мг/л. Для нормального протекания биологической очистки насыщаем воды на реагентной станции следующими соединениями: азотом 20 мг/л и фосфором 2,4 мг/л. Данные значения взяты из практической деятельности по очистке сточных вод завода витаминов.

 

Первичные отстойники

 

Принимаем эффект осветления в отстойниках 50 %.

Гидравлическую крупность u₀ вычисляем по формуле:

 

 мм/с

 

где t_set – продолжительность осветления, по данным анализа t_set=744 c,

h₁ – высота слоя воды в лабораторном цилиндре, h₁=0,5 м,

n₂ – коэффициент, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения по рис.2. СНиП.

Н_set – глубина проточной части отстойника, Н_set=3 м.

 

Определим требуемое  время осветления в реальных условиях:

 

c = 0,86 ч.

 

где k_sct – коэффициент использования объёма отстойника по таблице 31 СНиПа, k_sct=0,45.

Определим общий объём отстойных  сооружений

 

 м³

 

Принимаем 2 типовых радиальных отстойника диаметром 18 м и с фактической глубиной отстойной зоны Н_set=3,4 м и объёмом отстойной зоны V=788 м³ (типовой проект 902-2-83/76).

Определим концентрацию взвешенных веществ в воде, выходящей  из отстойника:

 

мг/л

Эффективность снижения БПК_полн в первичных отстойниках составляет:

 

Э^БПК = 0,6×Э_ф = 0,6×50 = 30 %.

Определим концентрацию БПК_полн в воде, выходящей из отстойника:

мг/л

Расчёт аэротенка 1 ступени

 

а) Расчёт объёма аэротенка

Так как расход сточных вод составляет значительную величину (25000 м³/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки.

Поскольку БПК поступающих  вод равно 750 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки  с регенераторами. Принимаем аэротенк-смеситель для первой ступени.

БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк из первичного отстойника: L_en = 1400 мг/л

Доза ила в аэротенке  а_i = 3 г/л.

1) Определяем степень  рециркуляции активного ила:

J – иловый индекс, зависящий от нагрузки загрязнений на ил. Предварительно J = 100 см³/г.

2) Определим удельную  скорость окисления органических  загрязнений по формуле (49) СНиП:

мг/ч

С₀ = 2 мг/л – содержание растворённого кислорода;

r_max – максимальная скорость окисления, мг/(г×ч), принимаемая по табл. 40;

k_e – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, (мг×БПК_полн)/л, и принимаемая по табл. 40;

k₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, (мг×О₂)/л, и принимаемая по табл. 40;

j – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 40.

3) Общий период окисления  при ρ = 45,1 рассчитываем по формуле  (48) СНиП

ч

 

где  L_en – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

L_ex – БПК_полн очищенной воды, мг/л;

s – зольность   ила,  принимаемая   по табл. 40;

4) Общий объем аэротенка  и регенератора

W_atm + W_г = q_max∙t_atm = 1500∙9,5 = 14250 м³.

5) Общий объем аэротенка определяется по формуле