Проектирование схемы очистных сооружений с целью очистки хозяйственно-бытовых сточных вод поселка. Проектирование схемы очистных сооружений с целью очистки хозяйст. Проектирование схемы очистных сооружений с целью очистки хозяйственнобытовых сточных вод поселка
 Скачать 29.02 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н. П. ОГАРЁВА» Факультет биотехнологии и биологии Расчетно-исследовательская работа По дисциплине: Промышленная экология Тема: «Проектирование схемы очистных сооружений с целью очистки хозяйственно-бытовых сточных вод поселка» Выполнили: студенты 303 группы направления подготовки «Биотехнология» Кравченко Денис Сергеевич Соловьева Анастасия Сергеевна Халиков Кирилл Эркинович Хомидова Мадина Валиджоновна Проверил: к.б.н., доцент Пестов Н.А. Саранск 2022 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 Краткая характеристика сточных вод 4 1.1 Состав и загрязненность сточных вод 4 Оборудование и методы 5 2.1 Решетки 6 2.2 Отстойники 7 2.3 Фильтры 7 2.4 Флотаторы 8 2.5 Флокуляторы 9 2.6 Мембранный биореактор 9 2.7 Биофильтры 9 2.8 Установки барботирования и аэрации 10 Заключение 11 Список использованных источников 12 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время процесс очистки сточных вод поселка городского типа имеет большое экологическое значение. Повышение требований к качеству очищаемых стоков заставляет искать более эффективные и экологически безопасные способы удаления загрязнений из сточных вод. Основными загрязнениями сточных вод являются физиологические выделения людей и животных, отходы и отбросы, получающиеся при мытье продуктов питания, кухонной посуды, стирке белья, мытье помещений и поливке улиц, а также технологические потери, отходы и отбросы на промышленных предприятиях. Бытовые и многие производственные сточные воды содержат значительные количества органических веществ, способных быстро загнивать и служить питательной средой, обусловливающей возможность массового развития различных микроорганизмов, в том числе патогенных бактерий. Некоторые производственные сточные воды содержат токсические примеси, оказывающие пагубное действие на людей, животных и рыб. Все это представляет серьезную угрозу для населения и требует немедленного удаления сточных вод за пределы жилой зоны и их очистки. Целью работы является разработка технологической схемы очистки сточных вод. 1 Краткая характеристика сточных вод Бытовые сточные воды - образуются путём естественных потребностей человека (использование санитарно-технических приборов). Бытовые сточные воды образуются в жилых, административных и коммунальных зданий (бани, прачечные, дома отдыха и т.д.) Производственные сточные воды - образуются в процессе производства (технические растворы, технологические и промывные воды, воды от мытья оборудования, охлаждения и т.д.) Атмосферные сточные воды (дождевые, ливневые) образуются в процессе выпадения дождя и таянья снега. Основными характеристиками сточных вод являются - количество сточных вод (л/сек, м3/сут, м3/смену, и т.д.), концентрации загрязнений (мг/л, г/м3), неравномерность поступления сточных вод. Отметим, что все эти характеристики необходимы для проектирования систем водоотведения (водоотводящие сети, очистные сооружения). Содержание органических загрязнений оценивается химической потребностью в кислороде (ХПК) и биологической потребностью в кислороде (БПК). БПК измеряется количеством кислорода, которое расходуется микроорганизмами при аэробном биологическом разложении веществ, содержащихся в сточных водах, при стандартных условиях за определённый интервал времени. 1.1 Состав и загрязненность сточных вод В городские сточные воды поступают хозяйственно–бытовые воды и стоки некоторых промышленных предприятий, расположенных в черте города. К хозяйственно–бытовым относятся сточные воды, поступающие из квартир, больниц, школ, гостиниц и других мест пребывания людей; воды из прачечных, бань, столовых и других коммунальных предприятий. Особенность бытовых и, следовательно, городских сточных вод состоит в том, что в них содержится много микроорганизмов, среди которых могут присутствовать патогенные бактерии, возбудители кишечных инфекций. Бактерии составляют значительную часть органического вещества бытовых сточных вод. В 1 мл сточной жидкости миллионы и десятки миллионов бактерий. Хозяйственно – бытовые сточные воды также содержат большое количество яиц гельминтов. На разных этапах очистки стоков используются такие виды установок: 1)механические: решетки, песколовки, отстойники, сита, барабанные сетки, нефтеловушки, фильтр-прессы, фильтр-патроны. 2)физико-химические: мешалки, усреднители, флотационные машины, фильтры с зернистой загрузкой, сепараторы и центрифуги, электролизеры, ионообменные фильтры, сорбционные блоки. 3)биологические: аэротенки, биореакторы, биофильтры, метантенки, станции биологической очистки. 4)доочистка воды: ультрафильтационные системы (мембранные установки), барабанные и дисковые фильтры. 5)дезинфекция: установки ультрафиолетового облучения, системы дозирования реагентов. 2 Оборудование и методы При механической очистке происходит отстаивание и фильтрация сточных вод. Но при этом не происходит очистки стоков от растворенных загрязнений. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей. Поэтому сооружений механической очистки недостаточно, и они являются предварительными. Химическая очистка основана на применении различных реагентов, которые переводят растворимые примеси в труднорастворимое состояние. Далее происходит осаждение этих веществ. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. Но ни химический, ни механический метод очистки не решает проблему утилизации отходов. Хозяйственно-бытовые сточные воды характеризуются большим содержанием органических веществ. Самый оптимальный способ очистки хозяйственно – бытовых сточных вод на сегодняшний день – биологическая очистка. Биологическая очистка с применением эффективной технологии может решить практически все проблемы сточных вод. Биологическая очистка сточных вод представляет собой биологическое окисление – широко применяемый на практике метод очистки сточных вод для хозяйственно-бытовой и производственной деятельности, позволяющий очистить их от многих органических примесей с использованием установки биологической очистки воды. Биологическая очистка воды происходит в результате жизнедеятельности сообщества микроорганизмов (биоценоза), включающего множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов — водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). 2.1 Решетки Применяются на механическом этапе, используются для грубой и тонкой очистки. Решетка – это фильтрующее полотно в прямоугольной раме, набранное из стержней. Расстояние между стержнями определяет эффективность очистки. Обычно размер прозоров колеблется от 2 до 8 мм. Если очищаются канализационные стоки, показатель не превышает 16 мм. Оборудование задерживает крупные органические и минеральные загрязнения, подготавливает стоки к следующим этапам очистки. Отбросы задерживаются фильтрующим экраном, который периодически прочищается граблинами. Виды решеток: − барабанная – вращающаяся корзина, состоящая из стержней. Работает в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала. − шнековая – винтовая конструкция. Обеспечивает тонкую очистку хозяйственно-бытовых и промышленных стоков целлюлозно-бумажных комбинатов, текстильных, пищевых предприятий. − ленточная – полотно из набора пластин, установленное на раму. Решетка постоянно движется. − ступенчатая – оборудование с двумя комплектами пластин, выполненных в виде ступенек. Первый комплект неподвижный, а второй постоянно совершает круговые движения в одной плоскости с фиксированными пластинами. − вертикальная – устанавливается на вертикальный трубопровод. 2.2 Отстойники Оборудование применяется для удаления крупных механических загрязнений или осаждения побочных продуктов очистки. Отстойники бывают первичными – в них воды попадают до биологической очистки. Там грубодисперсные вещества выпадают в осадок. На вторичные отстойники стоки поступают после аэробной очистки – в резервуаре происходит осаждение активного ила. Разновидности отстойников по режиму работы: 1)проточные – оседание примесей происходит при постоянном течении воды. 2)контактные (периодического действия) – стоки заливаются в резервуар и остаются неподвижными. Классификация отстойников по направлению движения воды: − горизонтальный – прямоугольный резервуар с несколькими отделениями. В нем находятся водораспределительные устройства, трубопроводы и приспособление для удаления осадка. Сточные воды движутся в горизонтальном направлении. Этот вид отстойников применяется в водопроводах с высокой производительностью. − вертикальный – резервуар, в сечении которого лежит круг или квадрат. Оборудован камерой хлопьеобразования, желобами для отвода воды, трубами для удаления осадка. Жидкость движется снизу вверх. Вертикальный отстойник подходит для очистки небольшого количества хозяйственно-бытовых стоков. − радиальный – округлый резервуар, в который жидкость подается снизу и движется от центра к сторонам. Загрязнения удаляются подвесным устройством. Осадок подается в приямок отстойника. 2.3 Фильтры Процессы фильтрования происходят в двух типах оборудования: Установки с неподвижной фильтрующей перегородкой: барабанные вакуум-фильтры, дисковые, картриджные фильтры патронного типа, ленточные вакуумные и листовые фильтры, фильтры-прессы. Установки с зернистым (несвязным) фильтрующим слоем: напорные и безнапорные фильтры. Оборудование первой группы улавливает крупные и мелкие частицы, часто их используют для выделения ценных веществ. Механические фильтры (сита, песко- и жироуловители) используются для грубой очистки. Установки с зернистым фильтром очищают большой объем промышленных сточных вод. Если нужно довести химический состав стоков до норм ПДК, используют методы ультрафильтрации. В фильтрующих установках высокоэффективна система обратного осмоса, оснащенная несколькими мембранами. В установке создается разница давлений, благодаря чему воды проходят через нанопоры, а примеси задерживаются. Полупроницаемые среды изготавливают из синтетических полимеров. Размер пор не превышает 0,2 мкм, что позволяет отсеивать большинство мелкодисперсных частиц. 2.4 Флотаторы Установки используются для физико-химической очистки, в ходе которой удаляются мелкодисперсные нерастворимые частицы. Во флотаторе образуется множество пузырьков воздуха или другого газа, которые поднимаются вверх и захватывают с собой примеси. Виды оборудования: Напорный флотатор – прямоугольный резервуар из нержавеющей или углеродистой стали. Перед ним расположен сатуратор, насыщающий сточные воды воздухом. По трубам смесь направляется в распределительное устройство, где перемешивается и равномерно распределяется по объему камеры. Там же с помощью воздушного эжектора вода дополнительно аэрируется. Электрофлотатор – установка, в которую помещены нерастворимые электроды. Пузырьки кислорода и водорода выделяются в процессе электролиза, который возникает при подключении оборудования к источнику электроэнергии. Механический флотатор – пузырьки газов генерируются вращающейся турбиной, специальными трубами или рабочим колесом с лопастями. 2.5 Флокуляторы Оборудование используется на этапе физико-механической очистки сточных вод. В жидкость добавляют специальные вещества (флокуляторы), которые объединяются с загрязнениями, образуют хлопья и выпадают в осадок. 2.6 Мембранный биореактор Оборудование предназначено для биологической аэробной очистки сточных вод. Биореактор представляет собой аэротенк с мембраной, через которую сточные воды проходят после взаимодействия с бактериями. Активный ил, твердые вещества, болезнетворные микроорганизмы остаются за мембраной, а отфильтрованная вода поступает на повторное использование. Применение мембранного биореактора упрощает технологическую схему и повышает эффективность биологической очистки. В оборудовании используются половолоконные ультрафильтрационные или микрофильтрационные материалы. Модуль состоит из 10-20 кассет с мембранами, каждая из которых задерживает частицы размером от 0,03-0,1 мкм. 2.7 Биофильтры Оборудование используется для биологической аэробной очистки. Биофильтр – это резервуар, в котором сточные воды фильтруются через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой. Последняя представляет собой колонию бактерий. Биофильтр состоит из: − фильтрующая загрузка (тело фильтра) – пористый материал с малой плотностью. В установках с объемной загрузкой используют щебень, гравий, керамзит, шлак, а в биофильтрах с плоскостной загрузкой – термостойкие пластмассы. На поверхности этих материалов развивается биологическая пленка, расщепляющая органические загрязнения. − водораспределительное устройство – равномерно орошает тело фильтра сточными водами. − дренажная система – удаляет очищенную воду. − аэратор – устройство подачи кислорода. Если в сточных водах высокая концентрация легкоразлагаемой органики (например, лактозы), биофильтры эффективнее, чем аэротенки. 2.8 Установки барботирования и аэрации На очистные сооружения часто поступают высококонцентрированные сточные воды, которые затрудняют работу оборудования. Чтобы снизить нагрузку на систему, стоки разбавляют, смешивая их с менее концентрированной жидкостью. Процесс происходит в резервуарах-усреднителях. Сточные воды перемешиваются с помощью сжатого воздуха. Для этого применяют усреднители барботажного типа. Барботерами служат перфорированные трубы, на которых есть отверстия диаметром 3 мм с шагом 8-16 см. Они укладываются горизонтально вдоль резервуара. Через отверстия подается сжатый воздух, и стоки перемешиваются. С помощью этого оборудования также осуществляется аэрация жидкости. Заключение В настоящее время при разработке прогрессивных экологически эффективных систем водоочистки следует учитывать большой объем научно-технической информации. Отдельные факторы, разносторонне характеризующие систему, должны обеспечивать комплексность оценки, поэтому приходится одновременно рассматривать множество факторов. Следует отдавать предпочтение системам с минимальной энергоемкостью на единицу отводимых и очищенных до требуемого качества стоков. Список использованных источников Канализация населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика/ Под ред. Самохина В. Н. - М: Стойиздат, 1982 г. - 637c 3. Вода и сочные воды в пищевой промышленности / Перевод с польского Каца В.М. - М: Пищевая промышленность, 1972 г - 383 с 4. А..с N 761427(CCCР) Устройство для очистки сточных вод / ЛИСИ; Авт. изобр.Шифрин С М, Мишунов Б Г, Феофанов Ю В, Калинина-Шувалова С Ф - заявл. 10.05.76; Опубл в Б Н, 1980, N33 МКИСО2F1/40//CO2F1/52 5. Пушкарев В .В, Южанинов А .Г., Мэн С. К. Очистка маслосодержащих сточных вод - М; Металлургия, 1980 - 200 с 6. Пазенко Т. Я., Халтурина Г. И., Мурашев И .М.Очистка маслоэмульсионных сточных вод// Журнал прикл. хим. - 1982 - Т55 - N4 - с 935-940 Мачигин ВС, Щербаков Л Н Очистка подмывного щелока// Маслосожировая промышленность - 1995 - N1-2 - c38-41 Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экологической биотехнологии. — М. Мир, 2003 г.,155 с. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками.-М.:АКВАРОС,2003.-512с. Ананьева Н.Д. Микробиологичексие аспекты самоочищения и устойчивости почв.-М.:Наука,2003.-223 с. Прикладная экобиотехнология в 2 т./Кузнецов и др.М.:БИНОМ.2010.- 1119 с. |