Очистка сточных вод. 5
Содержание
Нормативные ссылки………………………………………………………………
Термины и определения……………………………………………
Введение…………………………………………………………
- Теоретический раздел……….………………………………………………….
.
1.1 Методы очистки
сточных вод……………………………………………..
1.1.1 Механическая очистка сточных вод……………………………………
1.1.2 Физико-химическая очистка сточных вод………………………………
1.1.3 Биологическая очистка сточных вод……………………………………
1.1.4 Биохимическая очистка сточных вод……………………………………
1.1.4.1 Аэробные методы очистки……………………………………………
1.1.4.2 Удаление соединений азота……………………………………………
1.1.4.3 Нитрификация ………………………………………………………….
1.1.4.4 Очистка в естественных условиях……………………………………
1.1.4.5 Очистка в искусственных условиях…………………………………...
1.1.4.6 Анаэробные методы очистки…………………………………………
1.1.4.7 Денитрификация ………………………………………………………..
1.1.5 Обработка осадков сточных вод………………………………………...
2 Технологический раздел…………………………………………………………
2.1 Общие сведения
о предприятии……………………………………………
2.1.1 Характеристика района и площадки расположения предприятия……...
2.1.2 Назначение очистных сооружений канализации -2…………………..
2.2 Характеристика процесса очистки сточных вод и обезвоживания образующихся осадков на очистных сооружениях канализации…………………….
2.2.1 Характеристика применяемого технологического оборудования ……..
2.2.2 Нормы очистки сточных вод ОСК-2……………………………………
2.2.3 Характеристика загрязненных и очищенных сточных вод…………….
3 Предприятие как источник загрязнения окружающей среды…………………
3.1 Предприятие как источник загрязнения атмосферы………………………
3.2 Предприятие как источник
загрязнения гидросферы……………………
- Предприятие как источник загрязнения литосферы……………………
- Обоснование необходимых природоохранных мероприятий на ОСК-2 г. Краснодара……………………………………………………
………………
4.1 Инженерные мероприятия,
повышающие уровень
5 Инженерные решения для повышения эффективности обезвоживания
осадка
на ОСК-2 г. Краснодара……………………………………………
Нормативные ссылки
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002г. №7-ФЗ;
Федеральный закон
РФ «О санитарно-
Федеральный закон «О защите населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 21.12.1994 г. №68-ФЗ;
Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 г. №184- ФЗ;
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам;
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы;
ГОСТ 25.151-82 Водоснабжение. Термины и определения;
ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана
природы. Гидросфера. Использование
и охрана вод. Основные
ГОСТ 17.1.03-86 Охрана природы. Гидросфера. Классификация водопользования;
СНиП 2.04.03-85 Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения;
СНиП 2.04.03-85 Сооружения для обработки осадка сточных вод;
СНиП 2-89-80. Генеральный план промышленного предприятия;
СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод;
СанПиН 2.2.1/2.2.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов;
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.01.06.369.П.27620.12.4 от 01.12.2004 г. (Технологическое оборудование для станций очистки ливневых и бытовых сточных вод);
Термины и определения
В настоящем курсовом проекте применяется следующие термины с соответствующими определениями:
Аэрация – естественное или искусственное поступление воздуха в среду (воду, воздух, почва ит.д.).
Аэротенк – сооружение для биологической очистки сточных вод путем аэрации их в смеси с активным илом, представляющим собой рыхлую массу, насыщенную микроорганизмами, которые осуществляют биологическую очистку стоков.
Биохимическое потребление кислорода (БПК) – количество растворенного кислорода, потребляемого за установленное время и в определенных условиях при биохимическом окислении содержащихся в воде органических веществ (ГОСТ 27065-86).
Городские очистные сооружения- сооружения для очистки сточных вод смешанного состава (хозяйственно-бытовых и промышленных), поступающих от населенного пункта.
Денитрификация- это процесс протекающий с помощью денитрифицирующих бактерий-гетеротрофных организмов, которые в качестве источника углеродного питания способны использовать широкий спектр органических соединений и осуществляющийся только когда растворенный кислород отсутствует или его концентрация невелика.
Иловый индекс – это объем, занимаемый 1 граммом активного ила за 30 минут отстаивания в литровом цилиндре.
Контроль качества воды- поверка соответствия показателей качества вод установленным нормам и требованиям.
Нитрификация- это процесс, который осуществляется в результате жизнедеятельности и функциональной активности нитрифицирующих бактерий относящихся к хемосинтезирующим автотрофам.
Осадки сточных вод – суспензии, выделяемые из сточных вод в процессе их механической, биологической и физико-химической (реагентной очистки).
Очистка сточных вод- обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) – такое содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия и не вызывает неблагоприятных последствия у его потомства.
Поля орошения - это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей.
Поля фильтрации - поля, где не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для биологической очистки сточных вод.
Сточная вода – это вода, где загрязнение изменяет первоначальный химический состав воды или физические свойства.
Флотация – это процесс образования пены, захватывающей частицы примесей и удаляющий эти частицы.
Введение
Биохимическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворённые и коллоидные органические загрязнения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности.
Самые ранние разработки по очистке сточных вод - методы почвенной очистки, в России относятся к середине XIX века. Этот метод основан на способности самоочищения почвы. Осуществляется такая очистка на полях орошения или полях фильтрации. На сельскохозяйственных полях орошения использование сточных вод для сельского хозяйства и их очистка составляют один процесс. Однако для очистки сточных вод в естественных условиях требуется отчуждение значительных площадей плодородной земли. Степень очистки сточных вод снижается в зимнее время в силу замедления биологических процессов при низких температурах. Бытовые сточные воды содержат большое количество патогенных бактерий и яиц гельминтов, более 50% которых, попадая в почву и на овощи, сохраняют жизнеспособность длительное время. Поэтому использование сооружений естественной биологической очистки сокращается как в нашей стране, так и в ряде индустриально развитых стран зарубежья.
Биологическая очистка интенсивно протекает в искусственных условиях. Этот процесс можно контролировать и регулировать, а, следовательно, интенсифицировать. Именно возможность регулирования степени очистки привела к созданию многообразных технологических приёмов, критерием эффективности которых являются достигаемая степень очистки, т.е. экологический фактор и стоимость очистки – экономический фактор.
Широкое использование биологического метода обусловлено его достоинствами:
- возможностью удалять
из сточных вод разнообразные
органические и некоторые
- простотой аппаратурного
оформления, относительно невысокими
эксплуатационными затратами,
К недостаткам следует отнести следующее:
- высокие капитальные затраты;
- необходимость строгого соблюдения режима очистки;
- токсическое действие
на микроорганизмы ряда
- необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей.
Управление процессом биологической очистки сточных вод возможно при условии своевременной и точной диагностики эффективности биохимического окисления загрязнений, для чего необходимо регулярно выполнять и анализировать результаты технологического, химического, гидробиологического и токсикологического контроля.
1 Теоретический раздел
1.1 Методы очистки сточных вод
Загрязненные сточные воды собирают в системах водоотведения (канализации) и, в зависимости от степени и природы загрязненности, очищают в различных сооружениях. Методы для очистки сточных вод, обеспеченные соответствующими сооружениями и технологиями, можно разделить на три группы: механические, физико-химические, биологические.
При более высоких требованиях очищенные сточные воды обеззараживают. Образующийся на всех стадиях осадок, шлам или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды направляют в оборотные системы водообеспечения или сбрасывают в водоем. Применение того или иного метода очистки в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
1.1.1 Механическая очистка сточных вод
Механические
методы очистки сточных вод
применяют для выделения нераст
Процеживание: в
начале комплекса очистных
Отстаивание: применяется для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей под действием силы тяжести и для разделения несмешивающихся жидкостей с различной плотностью в песколовках, нефтеловушках, отстойниках различных конструкций.
Фильтрование: применяется
после отстоя сточных вод в отс
Механические
способы очистки могут
1.1.2 Физико-химическая очистка сточных вод
Физико-химическая
очистка сточных вод
скую реакцию с находящимися в воде примесями, что способствует полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений.
Физико-химические методы дают возможность резко инсифицировать механическую очистку сточных вод. Применяется коагуляция, сорбция, ультразвук, озонирование, адсорбция ит.д.
Чаще всего применяют флотацию. Её процесс заключается в слипании частиц примесей и пузырьков воздуха, диспергированных в воде, и всплывании комплексов пузырек-частица на поверхность воды; таким образом происходит концентрирование частиц в образовавшемся пенном слое, который затем удаляется с поверхности воды. Существует несколько методов флотации, различающихся в основном способом диспергирования воздуха в воде.
Напорная флотация.
Наибольшее распространение
Реагентная флотация.
Эффективность очистки
Сочетание напорной флотации с реагентной обработкой коагулянтами и флокулянтами позволяет рассчитывать на повышение очистки стоков (в %) от нефтепродуктов до 90-95 и от механических до 85-95.
Глубокая доочистка от примесей, оставшихся после флотационной очистки, и от растворенных органических веществ осуществляется на кварцевых и адсорбционных фильтрах с дополнительной обработкой воды перед фильтрами коагулирующими и флокулирующими реагентами. Очищенную воду в зависимости от степени очистки можно сбрасывать в водоем ил направлять на повторное использование.
Озонирование. Озон
обладает высокой
1.1.3 Биологическая очистка сточных вод
При биологической очистке растворенные органические вещества подвергаются с помощью микроорганизмов распаду в присутствии кислорода (аэробный процесс) или же его отсутствие (анаэробный процесс). При этом имеет место прирост бактериальной массы (активный ил или биопленка). Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение органических веществ называют биохимическим окислением. Некоторые органические вещества способны легко окислиться, а некоторые не окисляются совсем или окисляются очень медленно.
В состав активного ила и биопленки входят живые организмы и твердый субстрат. Живые организмы представлены скоплениями бактерий и одиночными бактериями, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжами, актиномицетами и редко — личинками насекомых, рачков, а также водорослями и др. Сообщество всех живых организмов, населяющих ил, называют биоценозом. Биоценоз активного ила в основном представлен двенадцатью видами микроорганизмов и простейших.
Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Они способствуют улучшению структуры ила, его осаждению и уплотнению. Слизистые вещества содержат антибиотики, способные подавлять ниточные бактерии. Соотношение капсульных и бескапсульных штаммов называют коэффициентом зооглейности. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения.
На процесс биологической очистки оказывают влияние различные факторы, одни из которых поддаются изменению и регулированию в широких диапазонах, регулирование же других, таких, как например, состав поступающих на очистку сточных вод, практически исключено. К основным факторам, определяющим пропускную способность системы, и степень очистки сточной воды, относятся: наличие кислорода в воде, равномерность поступления сточной воды и концентрация в ней примесей, температура, рН среды, перемешивание, присутствие токсичных примесей и биогенных элементов, концентрация биомассы и др.
Наиболее благоприятные условия очистки заключаются в следующем.
Концентрация в очищаемых сточных водах биохимически окисляемых веществ не должна превышать допустимую величину МКб или МКбос, которая устанавливается обычно опытным путем .Сточные воды с более высокой концентрацией необходимо подвергать разбавлению. ПДК веществ при поступлении на сооружения биологической очистки приведены в справочной литературе.
Снабжение сооружений биохимической очистки кислородом воздуха должно быть непрерывным и в таком количестве, чтобы в очищенной сточной воде, выходящей из вторичного отстойника, его было не менее 2 мг/л. Скорость растворения кислорода в воде не должна быть ниже скорости его потребления микроорганизмами. В начальный период окисления скорость потребления кислорода может в десятки раз превышать ее в конце процесса, она зависит от характера загрязнения воды и пропорциональна количеству биомассы.
Оптимальной температурой для аэробных процессов, происходящих в очистных сооружениях, считается 20-30˚С, хотя температурный оптимум бактерий различных групп варьируется в широких пределах, от -8 °С до +85 °С. Повышение температуры за пределы физиологической нормы микроорганизмов приводит к их гибели, а понижение лишь снижает активность микроорганизмов. С повышением температуры уменьшается растворимость кислорода в воде, поэтому в теплое время года надо проводить более интенсивную аэрацию, а в зимнее – поддерживать более высокую концентрацию микроорганизмов в циркулирующем иле и увеличивать продолжительность аэрации.[25]
1.1.4 Биохимическая очистка сточных вод
Биохимическая очистка сточных вод является одним из основных методов глубокой очистки сточных вод. Она позволяет удалить из сточных вод разнообразные органические соединения при несложном аппаратурном исполнении и сравнительно невысоких эксплуатационных затратах.
Недостатками биоочистки являются большие капитальные затраты, необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки и разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей, предварительного удаления токсичных веществ. При биоочистке вещества, содержащиеся в сточных водах, не утилизируются, а перерабатываются в избыточный ил, также требующий обезвреживания. Тем не менее биохимическая очистка получила широкое распространение как метод, позволяющий очищать воды от многих органических и некоторых неорганических загрязнений с целью возврата вод в оборотные системы охлаждения и таким образом значительно уменьшать сброс сточных вод в водоемы.
Биологическое обезвреживание сточных вод химических производств основано на способности гетеротрофных организмов использовать в качестве источников питания разнообразные неорганические и органические соединения, подвергая их биохимическим превращениям. [25]
Ни одно из органических соединений, образующихся в результате жизнедеятельности различных организмов, не накапливается на земле. Важную роль в превращении этих органических веществ играют микроорганизмы. [24]Однако присутствие в сточных водах химических производств сложных органических соединений потребовало разработки методов очистки сточных вод и предотвращения их попадания в водоемы. Распространение получил биологический метод с использованием процесса метаболизма (обмена веществ) бактерий активного ила. Активный ил представляет собой сложный комплекс микроорганизмов различных классов, простейших микроскопических червей, водорослей. [4]
1.1.4.1 Аэробные методы очистки
Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. [2] Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях. [4]
1.1.4.2 Удаление соединений азота
В неочищенных сточных вода, основная масса азота (60-70%) находится в виде азота аммонийного. Если происходит попадание в канализационную систему сточных вод от сельхозугодий, то в воде может содержаться небольшое количество нитратов. Основные виды азотсодержащих соединений и процессы их трансформации приведены на рис.1.
Первый процесс – образование иона аммония из органических соединений. Этот процесс называется аммонификацией и осуществляется ферментами, продуцируемыми микроорганизмами. Азот используется для роста микроорганизмов, и таким образом часть неорганического азота переходит во вновь образующиеся бактериальные клетки.При большом возрасте ила и достаточно высокой температуре, происходит устойчивое накопление нитрифицирующих бактерий, и аммонийный азот окисляется сначала до нитритного, а затем – нитратного. Процесс называется нитрификацией и осуществляется только при наличии растворенного кислорода.
Образовавшийся азот нитратный может использоваться для окисления органических соединений, восстанавливаясь до свободного азот (N2), который отдувается при аэрировании в атмосферу. Этот процесс многостадийный. Азот нитратный сначала восстанавливается в азот нитритный (NO2), затем в закись азота (N2O) и, наконец, в молекулярный азот. Процесс этот называется денитрификацией и протекает в отсутствии кислорода, но при наличии органических соединений. [25]
Аммонификация |
Нитрификация |
Денитрификация | ||||
Азот в органических соединениях |
|
Азот аммонийный |
Нитраты |
|
Молекулярный азот | |
Ассимиляция |
||||||
Рис.1 - Трансформация азотсодержащих соединений
1.1.4.3 Нитрификация
Преобразование аммонийного азота в сточных водах – процесс, протекающий с потреблением кислорода. Большинство бактерий-нитрификаторов – облигатные аэробные микроорганизмы, автотрофы, что означает, что они нуждаются в кислороде, т.к. получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций. Данные микроорганизмы используют неорганический углерод, как единственный источник углерода. Активный ил содержит только 1-2% нитрифицирующих бактерий.
В общем виде уравнение окисления аммонийного азота имеет следующий вид:
NH+4+2O2
Преобразование аммонийного азота в нитритный осуществляется бактериями вида Nitrosomonas, а нитритного в нитратный – Nitrobacter. В отличие от деструкции органических соединений, продукты нитрификации не безопасны. Нитраты – биогенный элемент, который может стимулировать процесс эвтрификации (зарастания) водоема, а также снижение рН.
Для окисления одной молекулы азота аммонийного требуется две молекулы кислорода (4 атома). Т.е. теоретически для окисления 1 грамма азота аммонийного до азота нитратного требуется 4,6 грамма кислорода.
В процессе нитрификации образуется кислота (Н+). В количестве 2 эквивалента на 14 г азота – или приблизительно 0,14 эквивалента/г N. При низкой щелочности воды в водоеме-приемнике сточных вод, нитрификация может вызвать значительное снижение рН. Уменьшение рН приводит к ингибированию процесса нитрификации, лучшие результаты имеют место при рН 7-9 (оптимум рН 8). Для поддержания рН в оптимальной области возможно добавление извести.
Энергетический коэффициент при нитрификации невелик, что в свою очередь обуславливает низкие удельные скорости роста автотрофных микроорганизмов. Поэтому для осуществления устойчивого процесса нитрификации необходимо поддерживать постоянно высокий возраст ила. Упомянутый возраст или определяется отношением общей массы ила в системе к скорости его удаления из системы, однако, при расчете нитрификации необходимо учитывать только массу ила, находящегося в аэробных условиях.
Удельная
скорость роста нитрификаторов,
как и другие биологические
процесс, чрезвычайно
1.1.4.4 Очистка в естественных условиях
Поля орошения - это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. [2] Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.