диплом. диплом по экологии. 1 Обоснование проекта и постановка задачи 1 Характеристика предприятия
 Скачать 1.68 Mb.
|
|
На территории ГНС расположены автодороги и площадки с твердым асфальтовым покрытием, обеспечивающие маневренность пожарной и спасательной техники в случае аварийной ситуации. Въезд и выезд с территории ГНС осуществляется через имеющий один основной и четыре запасных въездов-выездов. Застройка ГНС одноэтажная. 1.1.3 Описание существующей технологической схемы потоков. Схема основных технологических потоков разработана в виде блок-схемы с указанием наименования опасных веществ и направления их перемещения в технологической системе ГНС (рис. 1.1).  Рисунок 1.1 – Схема основных технологических потоков СУГ на ГНС На ГНС СУГ производятся следующие технологические операции [2]: - слив СУГ из железнодорожных цистерн в подземные резервуары базы хранения; - подача СУГ из подземных резервуаров базы хранения: а) в наполнительный цех – для наполнения 5-ти и 50-ти литровых баллонов; б) на колонки – для наполнения передвижных автоцистерн; - слив остатков СУГ из 5-ти и 50-ти литровых баллонов в наполнительном цехе в подземный резервуар № 18 базы хранения. Технология слива газа из железнодорожных цистерн Слив СУГ из железнодорожных цистерн производится на сливной железнодорожной эстакаде, оборудованной пятью сливными гусаками. Слив СУГ осуществляется при помощи компрессоров, установленными в насосно-компрессорном отделении (НКО). Технологические операции по сливу СУГ производятся за счет создания разницы давления в опорожняемом и наполняемом сосудах. База хранения СУГ База хранения СУГ состоит из 28 резервуаров вместимостью по 50 м3 каждый и разделена на 4 группы резервуаров (I и II группа из шести резервуаров, III группа из шести резервуаров, т.ч. один резервуар для слива и хранения неиспарившихся остатков, IV группа из 10 резервуаров). Процесс хранения осуществляется под давлением при температуре окружающей среды. Резервуары базы хранения СУГ связаны между собой трубопроводами паровой и жидкой фаз СУГ, которые соединяются с железнодорожной эстакадой, насосно-компрессорным отделением, наполнительным отделением и колонками для наполнения автоцистерн и баллонов газобаллонных автомобилей. Насосно-компрессорное отделение В насосно-компрессорном отделении установлено следующее оборудование: - компрессор П-110 – 2 шт.; - компрессор LB942А – 1 шт. Рабочей средой для компрессоров является паровая фаза СУГ. Технологические операции по сливу-наливу СУГ производятся за счет создания разницы давления в опорожняемом и наполняемом сосудах. Наполнительный цех В наполнительном цехе находится оборудование для наполнения и слива 5-ти и 50-ти литровых баллонов. Наполнение СУГ 5-ти литровых баллонов производится на установке карусельного типа на шесть наполнительных постов УНБК-5-6. Наполнения СУГ 50-ти литровых баллонов производится на установке карусельного типа на 18 наполнительных постов УНК-18. Слив остатков СУГ из 5-ти и 50-ти литровых баллонов производится на установке слива в наполнительном цехе в подземный резервуар № 18 базы хранения вместимостью 50 м3. Колонки для наполнения автоцистерн Наполнение автоцистерн осуществляется на двух колонках, оснащенных соответствующей запорной арматурой, шлангом для подсоединения жидкой и паровой фаз, КИП. В ремонтном отделении происходит операция по гидравлическому испытанию и промывке баллонов. Водопотребление осуществляется из городского водопровода МУП «Водоканал». Среднесуточный расход воды 134,4 м3, годовой расчетный расход воды 33600 м3. На ОАО «Екатеринбурггаз» отсутствует система очистки промливневых сточных вод. К производственным нуждам относится водопотребление для проведения гидравлических испытаний баллонов сжиженного углеводородного газа, техническое освидетельствование и ремонт баллонов. Учет качества сбрасываемых сточных вод ведется ежемесячно[3]. Данные по качественному составу сточных вод предоставляет МУП «Водоканал». Из-за отсутствия оборудования, очищающего воду, и, как следствие, превышения концентрации веществ в сбрасываемой в городскую канализацию воде, производятся ежемесячные отчисления в МУП «Водоканал» в размере около 144 тыс. руб. Концентрации загрязняющих веществ в контрольном колодце КК-3, расположенном на территории предприятия, приведены в табл. 1.2 [2]. В колодце КК-3 смешиваются промливневые стоки и часть хозяйственно-бытовых сточных вод, чем обусловлено повышенное содержание азота аммонийного и фосфатов. Таблица 1.2 – Состав промливневых сточных вод [2]
Проанализировав данные табл. 1.2, установили, что: - промливневая сточная вода не очищается перед сбросом в канализацию, тем самым повышается нагрузка на городские очистные сооружения и наносится экологический вред г. Екатеринбургу. В связи с этим задачи дипломного проекта: - провести обзор литературных источников и выбрать эффективный метод очистки промливневых сточных вод; - разработать технологическую схему очистки сточных вод от взвешенных веществ, БПК5, , фосфатов, аммонийного азота, нитритам, нефтепродуктам; - рассчитать материальный баланс по предлагаемой технологической схеме; - рассчитать и выбрать основное оборудование. 1.2 Выбор и обоснование технологической схемы Сточные воды ОАО «Екатеринбурггаз» по составу близки к хозяйственно-бытовым сточным водам. В связи с небольшим объемом использования воды на предприятии, необходимо рассмотреть локальную установку механобиологической очистки малой производительности. Модульные установки для механической и биологической очистки сточных вод Биологический метод очистки основан на поддержании жизнедеятельности определенных микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ. Эти вещества находятся в сточных водах в суспензированном, коллоидном или растворенном состоянии. Они являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит биологическая очистка сточных вод от органических загрязнений. Механическая очистка сточных вод – это первый этап технологического процесса, значительного по своим объёмам. Сущность его заключается в выведении из жидкости взвешенных органических и нерастворимых твёрдых частиц. Рассмотрим несколько установок. ОАО «Волгоградский завод оросительной техники» совместно с ЗАО «Креал» разработали мoдyльные yстaнoвки по очистке сточных вод БТ и БТФ [4]: БТ- биотехнологическая установка; БТФ- биотехнологическая установка с дополнительным фильтром для очистки воды. Принципиальные схемы установок приведены на рис. 1.2-1.4 [5].  Рисунок 1.2 – Установка БТ без сухого отделения: 1 - отстойник-уплотнитель; 2 - биотенк (аэротенк с блоками плоскостной загрузки; 3 - вторичный отстойник с блоками тонкослойного отстаивания; 4 - УФ-установка; СВ - сточная вода; ОВ – очищенная вода; ИИ – избыточный ил; Сж.В – сжатый воздух  Рисунок 1.3 – Установка БТ с сухим отделением: 1 - отстойник-уплотнитель; 2 - биотенк (аэротенк с блоками плоскостной загрузки; 3 - вторичный отстойник с блоками тонкослойного отстаивания; 4 - УФ-установка; 5 – воздуходувка; СВ - сточная вода; ОВ – очищенная вода; ИИ – избыточный ил; Сж.В – сжатый воздух; АВ – атмосферный воздух; Оп. – опорожнение  Рисунок 1.4 – Установка БТФ: 1 - отстойник-уплотнитель; 2 - биотенк (аэротенк с блоками плоскостной загрузки; 3 - вторичный отстойник с блоками тонкослойного отстаивания; 4 - УФ-установка; 5 - воздуходувка; 6 - воздушный фильтр; 7 - аэрофильтр затопленный; 8 - фильтры; 9 - бак фильтрата; СВ - сточная вода; ОВ – очищенная вода; ИИ - избыточный ил; Сж.В - сжатый воздух; АВ - атмосферный воздух; Оп. - опорожнение; ГПВ - грязная промывная вода Установки БТ (БТФ) предназначены для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод объемом 2-2500 м3/сут от органических веществ, взвешенных веществ, азота, фосфора и ряда других примесей с УФ-обеззараживанием очищенных стоков. Установки БТ работают по принципу биотенка-отстойника в режиме нитриденитрификации и биологической дефосфотации. Сточная вода, подаваемая от насосной станции (насосная станция не входит в комплект поставки), последовательно проходит три зоны. В первой зоне обеспечивается предварительная механическая очистка от песка и грубодисперсных взвешенных веществ. Отстаивание При отстаивании происходит гравитационное разделение воды от взвешенных веществ, имеющих плотность больше плотности воды (они опускаются на дно) или меньше плотности воды (примеси всплывают). Кинетика процесса определяется скоростью осаждения, которая различна для состояния покоя (Uо) и подвижной воды. Uо – это гидравлическая крупность частиц или скорость осаждения в жидкости в состоянии покоя, выраженная в мм/с. Для шарообразных частиц, не меняющих свои формы и размеры, условиям ламинарного режима соответствует формула Стокса [6]: Uo = gd2(ρ – ρ1)/18µ, где g – ускорение свободного падения; d – диаметр шара; µ – коэффициент вязкости воды; ρ и ρ1 – соответственно плотности частиц и воды. Для не шарообразных частиц необходимо вводить коэффициент формы. Гидравлическую крупность частиц, относящихся к полидисперсным агрегативно-неустойчивым, определяют экспериментально седиментационным анализом в лабораторных цилиндрах. Результаты эксперимента представляют в виде зависимости эффекта осветления от времени отстаивания. Затем определяют гидравлическую крупность: Uo = hц/tц, где hц – высота слоя воды в цилиндре, а tц – время отстаивания, соответствующее требуемому эффекту осветления. В реальном сооружении в движущейся жидкости скорость осаждения будет определяться векторным сложением гидравлической скорости и скорости движения воды, которая, в свою очередь, связана с вертикальной и горизонтальной составляющими скорости горизонтального потока воды [6]. Отстойники Для осветления сточных вод широко применяют отстойники периодического и непрерывного действия. Отстойники периодического действия используют обычно при небольших расходах или периодическом поступлении сточных вод. Эти отстойники представляют собой металлические или железобетонные резервуары с коническим днищем. Размеры отстойника периодического действия определяются, в основном, расходом сточных вод и кинетикой осаждения взвешенных частиц [6]. Отстойники непрерывного действия (вертикальные, горизонтальные, радиальные) применяют при больших расходах сточных вод. Такое подразделение связано не столько с геометрией конструкций отстойников, сколько с гидравлическим режимом их работы. Характер гидравлических режимов оказывает первостепенное влияние на процесс непрерывного отстаивания (рис. 1.5). Еще большее увеличение Коб (0,85-0,90) может быть достигнуто улучшением гидравлических условий отстаивания: устройство продольных и поперечных (дырчатых) перегородок, отжимных щитов, водосливов, своевременным удалением осадка, рассредоточенным отбором отстоянной воды и другими инженерно-техническими мероприятиями.  Рисунок 1.5 – Отстойник Песколовка Принцип действия песколовки - используются гравитационные силы для осаждения тяжелых минеральных примесей при замедлении скорости потока воды. Так как песок тяжелее воды, то он стремится упасть вниз[7]. Одним из важных моментов при конструировании песколовки является расчет скорости течения воды. Она должна быть такой, чтобы тяжелые минеральные примеси оседали на дно за время прохождения по песколовке, а легкие органические – не успевали сделать это и уносились потоком. В таком случае происходит отделение минеральных загрязнений от органических. Согласно практике, наилучшая скорость для эффективной работы в песколовках с горизонтальным движением воды находится в пределах от 0,15 до 3,0мм/с. Если скорость ближе к низкой границе, то в осадок успевает выпасть много органических примесей, что крайне нежелательно. Поэтому нужно поддерживать скорость, близкую к ее верхней границе, т.е. 3,0 м/c. Однако, расход воды не остается постоянным в течение суток, поэтому и скорость ее течения иногда падает, органические включения успевают выпасть в осадок вместе с песком. Для решения этой проблемы песколовки делают из нескольких рабочих отделений, а автоматическое закрытие и открытие одной из них регулирует скорость движения вод (рис.- 1.6).  Рисунок 1.6-Песколовка Во второй зоне, оборудованной системой мелкопузырчатой аэрации и блоками плоскостной загрузки, протекают процессы биологической очистки в аэробно-аноксидных условиях. Для биологической очистки сточных вод в искусственных условиях применяют аэрофильтры, аэротенки, окситенки, биофильтры. Здесь очистка протекает интенсивнее, чем в сооружениях с естественными условиями, поскольку созданы лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов. Аэротенки Применяют для полной и неполной биологической очистки сточных вод. Они представляют из себя достаточно объемные резервуары, с постепенно протекающей водой, в толще которой развиваются микроорганизмы, потребляющие субстрат (рис. 1.7) [8]. По гидродинамическому режиму аэротенки подразделяют на 3 основных типа: аэротенки-вытеснители – сточная вода и возвратный активный ил подаются сосредоточенно с одной из торцевых сторон аэротенка, а выпускаются также сосредоточенно с другой торцевой стороны; аэротенки-смесители – подача и выпуск сточной воды и ила осуществляется равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка; аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды – сточная вода подводится в нескольких точках по длине аэротенка, а отводится сосредоточенно из его торцевой части; возвратный ил подается сосредоточенно в начало аэротенка. Аэротенки используют в чрезвычайно широком диапазоне расходов сточных вод от нескольких сот до миллионов кубических метров в сутки.  Рисунок 1.7- Аэротенк Аэротенки-вытеснители целесообразно применять при БПКполн поступающей сточной воды до 300 мг/л, а аэротенки-смесители – при БПКполн до 1000 мг/л. В аэротенке-вытеснителе считается идеальной организация кинетического процесса – активная масса проходит весь цикл развития – от зарождения до отмирания. Но это приводит к неравномерному поглощению кислорода по длине аппарата. Аэротенк-смеситель, наоборот, работает при постоянных высоких нагрузках по субстрату, а активный ил находится все время в стадии «физиологической активности». Эффект биологической очистки сточных вод обеспечивается постоянным перемешиванием смеси сточных вод с активным илом и непрерывной аэрацией на всем протяжении аэротенка. Подача кислорода может производиться воздухонагнетателями, механическими или струйными аэраторами. Аэротенки могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми, при этом в том и другом случае их применяют как с регенерацией, так и без нее. Одноступенчатые аппараты без регенерации применяют при БПКполн сточной воды не более 150 мг/л, с регенерацией – более 150 мг/л и при наличии вредных производственных примесей. Роль регенератора служит для стабилизации процесса очистки, защиты активного ила от отравления токсичными веществами при залповых сбросах и регулирования нагрузки на активный ил. В третьей зоне происходит отстаивание активного ила и его эрлифтная перекачка в первую зону. Очищенные стоки отводятся через усреднительный лоток и обеззараживаются на УФ-установке. Установка БТФ дополнительно содержит блок доочистки сточных вод до требований на сброс в водоемы хозяйственно-питьевой, культурно-бытовой и рыбохозяйственной категорий водопользования. Работа установок БТФ полностью автоматизирована. Обе модификации имеют сухое отделение, в котором располагаются пульт управления, запорно-регулировочная арматура, воздуходувки, электронагреватель воздуха и другой оборудование. Модульные установки БТ (БТФ) отвечают современным гигиеническим нормам и позволяют довести качество сточных вод до уровня ПДК загрязняющих веществ в водоёмах рыбохозяйственного назначения (табл. 1.3). Таблица 1.3 – Показатели очистки вод на установках БТ (БТФ) [9]
Размещение установок производится на открытых площадках. Допустимая температура наружного воздуха до -55 0С. Достоинства: - полностью заводское изготовление; - минимальные сроки монтажа; - малое потребление электроэнергии; - высокая степень автоматизации; - высокая степень очистки. Для очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод НПХ «ИНЕКС-Cочи» предлагает станции биологической очистки типа «ЕРШ». Станции обеспечивают остаточные концентрации загрязняющих примесей, в том числе биогенных элементов, на уровне нормативов ПДК для объектов рыбохозяйственного водопользования [10]. Конструкция компактной модульно-блочной станции «ЕРШ» приведена на рис. 1.8.     Рисунок 1.8 – Конструкция компактной модульно-блочной станции «ЕРШ»: 1 - устройство фильтрующее самоочищающееся (УФС); 2 - аэротенк-отстойник; 3 - биореактор доочистки; 4 - третичная доочистка на зернистых фильтрах; 5 – электрощитовая; 6 - иловый фильтр (ИФГ, ИФА); 7 - установка УФ-обеззараживания; 8 - оборудование для приготовления и дозирования растворов реагентов; 9 - воздуходувое оборудование Данная установка работает по следующим методам очистки: - метод механической очистки сточной жидкости от крупных примесей с помощью устройства фильтрующего самоочищающегося (УФС), позволяющего задерживать загрязнения размером более 1,5 мм; - метод биологической очистки и доочистки сточных вод от загрязнений, основанный на использовании иммобилизованной микрофлоры на синтетической загрузке «ерш»; - метод биологического процесса нитрификации-денитрификации; - фильтрационный метод доочистки сточных вод от органических и взвешенных веществ с помощью загрузки «Пуролат»; обеззараживание сточных вод ультрафиолетом; - метод аэробной обработки избыточного активного ила в стабилизаторе; - обеззараживание (дегельминтизация) осадка, основанное на применении высокоэффективного нетоксичного препарата «Бингсти». Характеристика очищенной сточной воды: - концентрация органических загрязнений – СБПКполн. = 3-5 мг/л; - содержание взвешенных веществ Св.в. = 3-5 мг/л; - концентрация азота аммонийных солей CNH4+ = 0,39 мг/л; - концентрация азота нитратов CNO3- = 9,1 мг/л; - концентрация азота нитритов CNO2- = 0,02 мг/л. Достоинства станций «Ерш»: - уменьшение объемов сооружений в 1,5 раза по сравнению с аналогичными установками, использующими устаревшие технологии; - высокую технологическую устойчивость эффективной очистки; - снижение уровня капитальных, энергетических, эксплуатационных затрат; - полезное оптимальное использование объема каждого сооружения по ступеням очистки; - быстрый ввод в эксплуатацию; - функциональная простота; - отсутствие запаха; - эстетичный внешний вид; - сейсмостойкость; - долговечность. Экологическим фондом «Вода Евразии» предлагаются компактные установки ЭФ (ТУ 4859-002-33912561-01) [11]. Разработано три вида установок: - установки контейнерного типа, производительностью 25-1000 м3/сут.; - установки, размещаемые в отапливаемых зданиях, производительностью до 1000 м3/сут.; - комплектно-блочные установки, производительностью до 10000 м3/сут.; Технология очистки Стоки, поступившие на станцию, последовательно проходят очистку: - на ситах, где задерживается крупная взвесь; - на песколовках (для ЭФ(П)), где из сточных вод извлекаются вещества минерального происхождения; - в аэротенках, с процессами нитри- и денитрификации, работающих в режиме периодической аэрации со сменой зон аэрации и перемешивания иловой смеси (в отсутствии подачи воздуха). Для удаления фосфора из сточных вод вводится реагент (оксихлорид алюминия или сернокислый алюминий). Эффективность удаления азота нитратного в среднем составляет 75 %; - на вторичном отстойнике с тонкослойным модулем, для разделения иловой смеси на ил и воду; - на установке биологической доочистки сточных вод с затопленной загрузкой (биореактор). Принятая технология очистки сточных обеспечивает на 97-99 % удаление болезнетворных микробов. Окончательное обеззараживание сточных вод осуществляется на установке ультрафиолетового излучения или хлорсодержащими реагентами. Качество очищенных сточных вод соответствует ПДК, установленным для водоемов рыбохозяйственного водопользования, а так же требованиям для использования их в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий и имеет следующие показатели: - концентрация органических загрязнений – СБПКполн. = 3 мг/л; - содержание взвешенных веществ Св.в. = 3 мг/л; - концентрация азота аммонийных солей CNH4+ = 0,3 мг/л; - концентрация азота нитратов менее CNO3- = 6 мг/л; - концентрация азота нитритов CNO2- = 0,02 мг/л; - концентрация фосфатов CРO43- = 0,2 мг/л. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1.9.  Рисунок 1.9 – Схема работы компактной установки по глубокой очистке Особенностью технологической схемы является безотходная биологическая очистка стоков с регулируемым биоценозом активного ила, при котором идет незначительное образование избыточного ила (удаляется из системы 1-2 раза в год), удовлетворяющего следующим требованиям, приведенным в табл. 1.4. Таблица 1.4 – Требования к образовавшемуся избыточному илу [11]
В состав оборудования станций очистки коммунальных сточных вод, в соответствии с технологической схемой входит (рис. 1.10): - решетка; - песколовка; - аэротенк с процессами нитри- и денитрификации; - вторичный отстойник с тонкослойным модулем; - биореактор с затопленной загрузкой; - установка обеззараживания; - установка дозирования реагентов. Все вспомогательное оборудование имеет высокую степень надежности, подбирается исходя из требований и качества очистки воды. В качестве реагентов для удаления фосфора используются сернокислый алюминий (или оксихлорид алюминия) и флокулянт «Праестол».  Рисунок 1.10 – Внешний вид станции очистки коммунальных сточных вод [11] Преимущества установки: - отсутствие первичного отстаивания стоков; - биологическая очистка сточных вод активным илом, работающая в режиме «голодания» микроорганизмов, при этом обрабатывание избыточного ила сокращается в 10-12 раз по сравнению с традиционной технологией; - повышенная устойчивость процесса к неравномерности поступающих сточных вод как по концентрации, количеству, так и по температурному режиму; - стабильность процесса, обеспечивающая качество очищенных сточных вод на уровне ПДК водоема рыбохозяйственного значения; - простота обслуживания, низкая энергоемкость и трудозатраты при эксплуатации. Вывод: При сравнении стоимости установок производительностью 100-200 м3/сут: - установка БТ-200 – 6 477 тыс.руб.; - модульно-блочная станция «ЕРШ» Е-200Б – 13 900 тыс. руб.; - установка ЭФ (К) – 29 260 тыс.руб. предпочтение отдается установке БТ-200 без сухого отделения. Исходя из вышеизложенного, предлагается внедрить на предприятии ОАО «Екатеринбурггаз» установку БТ-200, предназначенную для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||