Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технологія біологічного очищення стічних вод міста та суконної фабрики

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Факультет біотехнології і біотехніки

Кафедра екобіотехнології та біоенергетики

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

до курсового проекту з дисципліни ”Біотехнологія очищення води” на тему:

Технологія біологічного очищення стічних вод міста та суконної

фабрики

Студентка групи БЕ-91 Кірсенко Владислав Олегович _____________

(шифр групи) (прізвище, ім’я, по батькові) (підпис)

Керівник проекту доц., проф.т.н. Саблій Л.А. ____________

(вчені ступінь та звання, прізвище, ініціали) (підпис)

Київ – 2012

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Факультет біотехнології і біотехніки

Кафедра екобіотехнології та біоенергетики

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту з дисципліни ”Біотехнологія очищення води” на тему:

Технологія біологічного очищення стічних вод міста та суконної

фабрики

Студентка групи БЕ-91 Кірсено Владислав Олегович _____________

(шифр групи) (прізвище, ім’я, по батькові) (підпис)

Керівник проекту доц., проф.т.н. Саблій Л.А. ____________

(вчені ступінь та звання, прізвище, ініціали) (підпис)

Київ – 2012

РЕФЕРАТ

Об’єм курсового проекту складає 2 аркуші креслень формату А1, 44 аркушів пояснювальної записки, використано 27 літературних джерел.

В курсовому проекті розглянуто технологію біологічного очищення стічних вод міста та суконної фабрики, виконані розрахунки, що обґрунтовують вибір технології очистки, підтверджують працездатність та надійність роботи споруди для стабілізації суміші надлишкового активного мулу і сирого осаду.

У роботі виконаний аналіз результатів та зроблені висновки. Наведено список використаної літератури.

Всі розрахунки та креслення виконано згідно чинних стандартів та з використанням сучасних системних та інформаційних технологій.

Ключові слова: стічні води, біологічна очистка, стічні води суконної фабрики, аеробний стабілізатор, аеротенк, активний мул, хлорування.

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………….5

Розділ 1. Розрахункові витрати і концентрація забруднених стічних вод...7

1.1. Розрахункові витрати стічних вод………………………….7

Розрахункові концентрації забруднень стічної води……...8

Розділ 2. Характеристика фізико-хімічного складу стічних вод суконних фабрик…………………………………………………………………………….....10

Розділ 3. Існуючі технології очищення стічних вод суконних фабрик…..13

Розділ 4. Вибір технології очищення стічних вод суконної фабрики……21

Розділ 5. Розрахунки необхідного ступеня очищення стічних вод………24

5.1. Нормативи якості води у водоймі…………………………...24

5.2 Розрахунок коефіцієнта змішування стічних вод з водою річки…………………………………………………………………………………24

5.3. Необхідний ступінь очищення стічних вод………………...25

Розділ 6. Вибір технології біологічного очищення стічних вод шкіряного заводу та міста……………………………………………………………………...28

Розділ 7. Технологічні розрахунки очисних споруд………………………39

7.1. Розрахунок первинного відстійника……………..………….39

7.2. Розрахунок аеротенка………………………………………..41

7.3 Розрахунок втринного відстійника після аеротенку..………46

Висновки……………………………………………………………………..47

Список використаної літератури…………………………………………...49

ВСТУП

Однією з найбільш актуальних проблем на сучасному етапі розвитку наукового прогресу є проблема охорони навколишнього середовища від забруднення і раціональне використання природних ресурсів.

Забруднення навколишнього середовища особливо відображається на стані стічної води. Збільшення концентрації забруднень може призвести до розвитку у воді незворотних процесів, які сприятимуть їх виснаженню. У складі поверхневих вод наявні забруднюючі речовини природного походження, причиною утворень яких є малий біогенний та великий геологічний колообіг природних речовин, а також забруднюючі речовини антропогенного походження. Наявність останніх у водному середовищі є результатом використання недосконалих технологій очищення побутових стічних вод та стічних вод промислових підприємств.

Маштабне застосування у виробництві великої кількості індивідуальних речовин призводить до прогресуючого за обсягом техногенного забруднення поверневих та підземних вод. У зв’язку з цим виникають екологічні проблеми, пов’язані з високою токсичність багатьох наявних у воді сполук , деякі з яких здатні до акумуляції в різних органах і здійснювати алергенну, канцерогенну, ембріотоксичну, та мутагенну дію. Зазначенні обставини висувають вимоги жорсткого санітарно-гігієнічного нормування якості природних вод, особливо в разі їх використання для господарсько-питного водопостачання.

Різке збільшення кількості стічних вод створює загрозу вичерпанню прісної води у густонаселених і економічно важливих районах. Тому, важливе

значення має охорона, раціональне комплексне використання і відтворення водних ресурсів, що передбачає захист їх від забруднень і виснаження, а також

глибоке очищення забруднених стічних вод на очисних станціях з подальшим їх використанням в технічному водопостачанні. Для цього необхідною є розробка нових більш ефективних методів біологічного очищення стічних вод.

В очисних спорудах використовується механічні, фізико-хімічні, електрохімічні, біологічні або комплексні методи видалення забруднень. На сьогодні ефективність видалення забруднень на спорудах механічного та фізико-хімічного очищення не перевищує 60-70 %. До того ж такі методи потребують високих затрат для забезпечення необхідних температурних режимів, реагентної обробки тощо. Тому, спорудам біологічного очищення відводиться головна роль в загальному комплексі каналізаційної очисної станції. Вони відносно дешеві, не потребують складних умов та обладнання для функціонування очищення в них є наслідком життєдіяльності біоценозу мікроорганізмів, які використовують забруднення в якості джерел живлення.

Тому, метою цього дипломного проекту є вибір технології біологічного очищення стічних вод фабрики первинної обробки вовни. Для досягнення цієї мети необхідно виконати такі завдання:

Провести аналіз фізико-хімічного складу стічних вод суконної фабрики.
Розглянути та проаналізувати існуючі технології біологічного очищення стічних вод суконної фабрики.
Розрахувати необхідний ступінь очищення стічних вод.
Зробити вибір та обґрунтувати технологію біологічного очищення стічних вод суконної фабрики.
Зробити технологічні розрахунки очисних споруд біологічного очищення: первинні та вторинні відстійники, аеротенк-витиснювач.
Виконати креслення.

РОЗРАХУНКОВІ ВИТРАТИ І КОНЦЕНТРАЦІЯ ЗАБРУДНЕНИХ СТІЧНИХ ВОД

Розрахункові витрати стічних вод

Згідно із завданням на курсовий проект, сумарна середньодобова витрата стічних вод від міста і хутряної фабрики:

м³/добу

Середньогодинні витрати стічних вод (побутових, виробничих, сумарних) становить:

м³/год (2.1)

м³/год

Середньосекундні витрати стічних вод (побутових, виробничих, сумарних) становить:

м³/с (2.2)

м³/с

Максимальні та мінімальні секундні витрати стічних вод визначається в залежності від коефіцієнту нерівномірності водовідведення (Згідно СНіП 2.04.03-85 таблиця 2).

Максимальна секундна витрата стічних вод:

дм³/с (2.3)

Мінімальна секундна витрата стічних вод:

дм³/с

Розрахункові концентрації забруднень стічної води

м³/добу

Середньогодинні витрати стічних вод (побутових, виробничих, сумарних) становить:

м³/год (2.1)

м³/год

Середньосекундні витрати стічних вод (побутових, виробничих, сумарних) становить:

м³/с (2.2)

м³/с

Максимальна секундна витрата стічних вод:

дм³/с (2.3)

Мінімальна секундна витрата стічних вод:

дм³/с

Визначаємо концентрації забруднень в суміші стічних вод міста і хутряної фабрики за загальною формулою:

, (2.5)

де - концентрація і-того забрудника в стічних водах хутряної фабрики виражена в мг/дм³;

З довідникових джерел знаходимо значення концентрацій основних забрудників в стічних водах хутряної фабрики [7]:

мг/дм³

мгО₂/дм³

мг/дм³

Підставимо ці данні в формулу і отримуємо наступні значення концентрацій забрудників у суміші стічних вод:

мг/дм³

мгО₂/дм³

мг/дм³

Отже, були визначені основні показники суміші побутових стічних вод і стічних вод хутряної фабрики.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ФІЗИКО-ХІМІЧНОГО СКЛАДУ СТІЧНИХ ВОД ХУТРЯНОЇ ФАБРИКИ

Сукно — вовняна тканина апаратного прядіння, на лицьовій поверхні якої утворюється повстяноподібний застил, що закриває переплетення ниток.

Вовна, що надходить на фабрики, містить наступні домішки: жир, піт, а пісок, пил, гній, частини рослин. Забруднюючі речовини видаляються з шерсті шляхом промивання її розчином мила і соди або синтетично ПАР методом безперервного противотоку.

Тригліцериди, природні органічні сполуки, до складу яких входить гліцерин і одноосновні жирні кислоти Жири є однією з головних компонентів клітин тварин. Частіше за все в тваринних жирах зустрічається пальмітинова , стеринова кислота.

Також при обробці вовни у стічну воду потрапляє піт. Піт є водний розчин солей, що виділяється потовими залозами савців. Піт у своєму складі містить 97% води, незначну кількість солей, таких як сульфати, хлориди, фосфати, а також органічні речовини такі як: креатенін, сечовина, сечова кислота. Реакція поту кисла, а іноді лужна при розкладанні сечовини, чи виділенні аміаку

Для очищення вовни на підприємстві застосовують миючі засоби. Мило і синтетичні миючі засоби містять речовини, що підвищують змочувальні властивості води за рахунок зменшення сили поверхневого натягу. Ці речовини називаються поверхнево активними (ПАР), оскільки діють на поверхні рідини (маються на увазі всі межі, не тільки верхня).

У промисловості на флотаційно-сепараторних пристроях із забруднених

розчинів потоки тонкої та напівтонкої вовни видаляють жир (сірка для видобутку фармацевтичного ланоліну). Кількість стічної води у такому випадку складає 35 м³на 1т митої вовни.

Інтенсивність забарвлення стічних вод характеризується ступенем розведенням, при пропорціях 1:1000-1800, запах досягає 5-ти балів, потрапляння вовни в стічну воду складає 2%, від масси митої вовни. У склад стічної суконної фабрики входять: завислі речовини, сухий залишок, жири, а також амонійний азот.

Таблиця 1.1. Загальна характеристика забруднень стічної води суконної фабрики

Вид вовни	Концентрація забруднення, мг/дм³				ХПК, мг О₂/л	БСК_пов, мг О₂/дм³	рН
Вид вовни	Завислі речовини	Сухий залишок	Жир	Азот амонію	ХПК, мг О₂/л	БСК_пов, мг О₂/дм³	рН
Тонка і напів- тонка	20-40	35-45	8-12	0,2	40-50	16-20	9,7-10
Груба і напів- груба	10-12	15-30	2-3	0,1	15-20	3-6	9,6-10

ІСНУЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД ХУТРЯНИХ ФАБРИК

У більшості сучасних суконних фабрик очистка стічних вод передбачує два етапи. На першому етапі з найбільш зажирених стічних вод

видаляється шерстяний жир, який має важливе значення. Регенерування шерстяного жиру представляє собою побічну продукцію фабрики. На другому етапі відбувається загальна очистка стічних вод по всім показникам, ступінь яких визначається в кожному конкретному випадку виходячи із місцевих умов.

У практику останніх років увійшли метод зброджування стічних вод, схема якого показана на рис., і метод хімічного очищення, який полягає у відстоюванні стічних вод, оброблених великими дозами глинозему і вапна (доза глинозему 250...300 мг/л за іоном алюмінію, доза вапна - 1000...1600 мг/л за СаО) із подальшою нейтралізацією їх кислотою. Метод хімічного очищення, враховуючи склад води й особливо фазово-дисперсний стан забруднювачів, може забезпечити високий ефект попереднього очищення, достатній для відведення води на біологічну станцію. Проте велика тривалість відстоювання (до 16...18 год) і значна кількість утвореного під час хімічного очищення осаду, спричинена високими дозами реагентів, що створює додаткову проблему його ущільнення і зневоднення, не сприяють поширенню даного методу.

Рисунок 3.1.Схема очищення вовномийних стічних вод у метантенках

Умовні позначення: 1 - надходження стічних вод на очищення; 2 - первинний відстійник; 3 - камера нейтралізації; 4,6,9 - насоси; 5 - метантенк першого ступеня; 7 - відведення осадів на зневоднення; 8 - метантенк другого ступеня; 10 - газопровід; 11 - змішувач-дегазатор; 12 - вторинний відстійник; 13 - відведення очищеної води.

Методом, який за ефективністю наближається до хімічного, але дає менший об’єм осаду, є реагентно-флотаційне очищення стічних вод суконних фабрик, розроблене в Українській державній академії водного господарства. Вилучення забруднень за цим методом здійснюється бульбашками вуглекислого газу, який виділяється під час підкислювання стічних вод (хімічна флотація). Фактично це також хімічне очищення, що за формою відрізняється від вищезгаданого хімічного очищення лише послідовністю введення реагентів. Хімічний метод, розроблений в Українськії державнії академії водного господарства, полягає у тому, що спочатку вводиться глинозем і кислота для підтримування рН 4...4,5, а потім після флотаційного прояснення - вапно для нейтралізації надлишкової кислоти. Характер хімічних реакцій, які перебігають у тому і в іншому випадку, звісно буде різним. У сильнолужному середовищі утворюються пластівці важкорозчинного алюмінату кальцію, яким притаманна висока адсорбційна здатність, що призводить до прояснення стічної води. У слабокислому середовищі після добавляння коагулянту утворюється гідроокис алюмінію, який є ефективним коагулянтом і сорбентом, а після добавляння кислоти відбувається коагуляція білкових речовин, більшість яких має ізоелектричну точку в межах рН 4,1...4,7. Технологічна схема очищення стічних вод (рис. 87) включає звичайний комплекс споруд попереднього очищення, що розташовується, як правило, на території фабрик, і комплекс споруд хімічного очищення, який починається з вертикальних відстійників, розрахованих на дво-, чотиригодинне відстоювання. Призначенням відстійників є затримування грубодисперсних домішок для того, щоб запобігти замулюванню наступних споруд. Потім стічні води надходять у нагромаджувачі, роль яких полягає у

зниженні агрегативної стійкості високодисперсних забруднювачів під час

довготривалого перебування в них (2...3 доби). Це в 1,5...2 рази зменшує витрату коагулянту, що є дуже суттєвим через його великі дози, а також знижує навантаження на вакуум-фільтри за сухою речовиною. Водночас у нагромаджувачах відбувається усереднення стічних вод, що полегшує їх подальшу обробку реагентами. Виключити із схеми нагромаджувачі можна тільки відповідним техніко-економічним обгрунтуванням. Стічна вода, що пройшла через нагромаджувачі, оброблюється глиноземом у дозах 80...200 мг/л із розрахунку на іон алюмінію, подається в змішувач, розрахований на перемішування протягом 1,5...2 хв, і надходить у флотокамери. Кислота вводиться безпосередньо перед флотацією в дозах, які забезпечують підтримування рН 4...4,5.

Рисунок 3.2. Технічна схема реагентно-флотаційної очистки стічних вод суконної фабрики.

Умовні позначення: 1 – решітка; 2 – пісковловлювач; 3 – шерсте жироловка; 4-шерстежирозбирач; 5 – відстійник; 6 – накопичувач; 7,9 – змішувачі; 8 – флотаційна камера; 10 - цех механічного обезводнення осадів; 11 – реагенти; 12 – піскові майданчики.

Камера реакції розраховується на 4 хв. Тривалість перебування стічних вод в активній зоні флотокамери 20 хв. Шлам із флотокамери надходить у цех механічного зневоднення з вологістю 94...95%, що забезпечує самопливне його транспортування. Для механічного транспортування можна знімати шлам із вологістю 90...92%. Об’єм шламу - 8...9% від об’єму очищеної води. Продуктивність вакуум-фільтрів - 15...20 кг/м2 за сухою речовиною. Очищена

вода нейтралізується вапном. З метою використання очищеної води в обороті

нейтралізацію належить здійснювати реагентами, які не вміщують іони кальцію. Нейтралізовану стічну воду (рН 6,5...7,5) можна скидати в міську каналізацію чи спрямовувати на біологічне очищення. Для того, щоб використати цю воду в обороті доцільно доочистити її на пінополістирольних фільтрах для видалення зависей, які залишилися після основного очищення.

4. ВИБІР ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД СУКОННОЇ ФАБРИКИ

Вибір і обґрунтування технологічної схеми очищення виробничих стічних вод залежать від кількості та фізико-хімічного стану забруднень, що містяться в них, а також від вимог, що пред'являються до ступеня очищення [11].

Прийом промислових стічних вод у міську каналізацію
регламентується СНіП 2.04.03-85 та іншими спеціальними документами, згідно з якими виробничі стічні води, не повинні порушувати роботу каналізаційних мереж та очисних споруд [12].

Це можливо тільки тоді, коли дотримуються таких вимоги щодо складу стічних вод. Промислові стічні води хутряних фабрик не повинні містити:
- понад 500 мг/л завислих і речовин здатних спливати;

- речовини, які здатні засмічувати труби каналізаційної мережі або руйнувати матеріал труб і елементи споруд каналізації;

- горючі домішки і розчинні газоподібні речовини, здатні утворювати в каналізаційних мережах і спорудах вибухонебезпечні суміші;

- шкідливі речовини в концентраціях, які перешкоджають біологічному очищенню стічних вод;

- речовини, для яких не визначені гранично допустимі концентрації (ГДК) у воді водойм відповідної категорії водокористування;

- тільки мінеральні забруднення;

- нерозчинні масла, а також смоли і мазут;

- біологічно тверді ПАР [3].

На підприємствах належить здійснювати попереднє очищення
виробничих стічних вод, склад яких не задовільняє переліченим вимогам, а також тих стічних вод, що містять речовини, для яких відсутні дані про ефективність їх видалення.

Забороняється відводити в міську каналізацію стічні води з
температурою понад 40°С; маточні та кубові розчини, а також незабруднені промислові стічні води [5].

Виходячи зі специфіки складу та концентрації забруднюючих речовин стічних вод хутряних фабрик, із двох розроблених в Українській державній академії водного господарства технологічних схем очищення таких стічних вод зупинимо свій вибір на варіанті з реагентно-флотаційною обробкою.

Використання іншої технології вимагає великої тривалості відстоювання (до 16...18 год) і створює значну кількість утвореного під час хімічного очищення осаду, спричинену високими дозами реагентів, що створює додаткову проблему його ущільнення і зневоднення, що не сприяює поширенню даного методу. Основні переваги прийнятої технологічної схеми локальної очистки стічних вод суконної фабрики:

Очисні методи забезпечують необхідне зниження концентрації забруднюючих речовин (наприклад, жирів) до гранично допустимих меж, встановлених «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами»;
Використання двоступеневого флотаційного освітлення є більш доцільним ніж осадження у відстійниках, адже даний метод забезпечує високу ефективність очистки стічних вод від нерозчинних домішок і завислих речовин (90-98 %) протягом доволі короткого часу їх перебування у флотаційних установках (у середньому 20-30 хв). Крім того, флотаційне очищення стічних вод супроводжується такими явищами, як аерація, зниження концентрації ПАР і бактерій, що сприяє подальшим процесам очищення, поліпшує загальний санітарний стан їх і інколи є вирішальним під час вибору методу попереднього

очищення стічних вод .

Таким чином, незважаючи на високу вартість встановлення та експлуатації локальних очисних споруд суконної фабрики згідно прийнятої схеми, її використання є найбільш доцільним через вищезгадані переваги, при цьому виконання основних вимог щодо належного ступеня очищення стічних

вод даного підприємства перед скидом їх у міську каналізаційну мережу в цілому забезпечується. Крім того, для подальших технологічних розрахунків прийняті завищені концентрації забруднюючих речовин у стічних водах суконної фабрики на випадок аварій на станціях локальної очистки та залпового скидання забруднень у міську каналізацію.

5. РОЗРАХУНКИ НЕОБХІДНОГО СТУПЕНЯ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

5.1. Нормативи якості води у водоймі

Розрахунок необхідного ступеню очистки проводиться за методом Фролова-Родзіллера [15].

Визначаються основні параметри, що характеризують здатність водойми до самоочищення, гранично допустимі концентрації речовин , що дозволяються для скиду у водойму (завислі речовини, БСК, розчинений О₂) а також необхідний ступінь їх очистки; основні параметри, що характеризують здатність водойми до самоочищення. Нормативи якості води залежать від типу водокористування. Згідно завдання на курсовий проект, планується водокористування І-го типу, тобто господарсько-побутова питна вода, що має наступні вимоги [6]:

Приріст вмісту завислих речовин:	ΔP≤	0,25 мг/дм³
БСК_повне води в точці забору:		3 мгО₂/дм³
Мінімальний вміст розчиненого кисню влітку:		4 мгО₂/дм³

5.2 Розрахунок коефіцієнта змішування стічних вод з водою річки

Визначаємо коефіцієнт турбулентної дифузії, який показує змішування стічної води з водою річки:

(5.1)

середня швидкість води в річці між випуском і розрахунковим створом в м/с; середня глибина річки на місці створу, м;