ВКР Киселевой Марины. Утилизация осадков сточных вод на очистных сооружениях пао Северский трубный завод
 Скачать 0.8 Mb.
|
|
Аэробная стабилизация заключается в продолжительной обработке ила в аэрационных сооружениях с пневматической, механической или пневмомеханической аэрацией. В результате такой обработки происходит распад (окисление) основной части биоразлагаемых органических веществ (до С02, Н20 и NH3). Оставшиеся органические вещества становятся неспособными к загниванию, т.е. стабилизируются. Расход кислорода на процесс стабилизации приблизительно равен 0,7 кг/кг органического вещества. Аэробную стабилизацию можно проводить и для смеси осадков из первичного отстойника и избыточного активного ила. Эффективность процесса аэробной стабилизации зависит от его продолжительности, интенсивности аэрации, температуры, состава и свойств окисляемого осадка. Стабилизацию можно проводить по двум схемам (рисунок 1.7). В схеме, на рисунке 1.7 а, в стабилизатор подают уплотненный избыточный активный ил, а стабилизированный осадок поступает на последующую обработку. В схеме, на рисунке 1.7 б, в стабилизатор подают избыточный ил из вторичных отстойников. Из стабилизаторов осадок поступает в уплотнитель. Часть осадка возвращают в стабилизатор.  Рисунок 1.7 – Схемы установок (а, б) аэробной стабилизации активного ила 1 – аэротенки; 2 – вторичные отстойники; 3 – илоуплотнители; 4 – стабилизаторы 1.4.3 Обезвоживание осадков Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом. Иловые площадки - это участки земли (корты), со всех сторон окруженные земляными валами. Если почва хорошо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине, иловые площадки устраивают на естественных грунтах. При залегании грунтовых вод на глубине до 1,5 м фильтрат отводят через специальный дренаж из труб, а иногда делают искусственное основание. Рабочая глубина площадок – 0,7-1 м. Площадь иловых площадок зависит от количества и структуры осадка, характера грунта и климатических условий. Иловую воду после уплотнения направляют на очистные сооружения. Иловые площадки-уплотнители сооружают глубиной до 2 м с водонепроницаемыми стенами и дном. Принцип их действия основан на расслоении осадка при отстаивании. При этом жидкость периодически отводят с разных глубин над слоем осадка, а осадок удаляют специальными машинами. Для механического обезвоживания осадка могут быть применены вакуум-фильтрация, центрифугирование и фильтропрессование [2]. Вакуум-фильтрация. Из обезвоживающих аппаратов наибольшее распространение получили барабанные вакуум-фильтры, представляющие собой горизонтально расположенный барабан, боковая поверхность которого имеет перфорированную обечайку и обтянута сверху фильтровальной тканью. Внутренняя полость барабана продольными радиальными перегородками делится на несколько изолированных секторов – самостоятельных камер. Барабан вращается на валу, совершая один оборот за 4– 7 мин. На конце вала установлена распределительная головка фильтра, соединенная с вакуум-насосом и линией сжатого воздуха. Примерно на 1/3 диаметра барабан погружен в корыто, куда поступает подлежащий обезвоживанию осадок. При вращении барабана часть секций погружается в фильтруемый осадок. Через распределительную головку эти секции подключаются к линии вакуума, значение которого зависит от вида обезвоживаемого осадка. Под действием вакуума осадок налипает на фильтровальную ткань. В этих же камерах (при выходе их из корыта), а также под действием вакуума происходит отделение воды от твердого вещества, т. е. собственно процесс обезвоживания осадка. Фильтрат проходит через фильтровальную ткань внутрь секции барабана, откуда отводится в ресивер для отделения от воздуха. Затем фильтрат перекачивается на биологическую очистку, так как содержит 300– 600 мг/л взвешенных веществ и БПК его достигает 400– 600 мг/л. Камеры соединяются с линией сжатого воздуха, который отделяет обезвоженный осадок, налипший на фильтровальную ткань. Обезвоженный осадок влажностью 70– 80%, снятый с поверхности барабана специальным ножом, поступает на транспортер, откуда его направляют на последующую сушку или к месту использования.  Рисунок 1.8 – Схема механического обезвоживания осадка 1—метантенк; 2—сборный резервуар; 3—плунжерный насос; 4 — подача воды; 5—подача сжатого воздуха; 6 — промывка осадка; 7 — уплотнитель; 8 — резервуар уплотненного осадка; 9 — подача коагулянта; 10—отделение коагулирования; 11-вакуум-фильтр; 12 — транспортер; 13 — подача в отделение термической сушки Таким образом, за один оборот барабана происходит непрерывное автоматическое чередование процессов образования кека, его обезвоживания, подсушки и снятия с поверхности барабана. Центрифугирование. Для обезвоживания осадков применяют горизонтальные оса – длительные центрифуги со шнековым устройством для выгрузки осадка Типа НОГШ. Схема центрифуги показана на рисунке 1.9. Основными элементами ее являются конический ротор со сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Под действием центробежной силы частички твердой фазы отбрасываются к стенкам ротора и вследствие разности частоты вращения ротора и шнека перемещаются к отверстию в роторе, через которое обезвоженный осадок попадает в бункер кека. Образовавшаяся в результате осаждения твердых частиц жидкая фаза (фугат) отводится через отверстия, расположенные с противоположной стороны ротора.  Рисунок 1.9 – Схема устройства центрифуги типа НОГШ 1 — труба для подачи осадка; 2 —- отверстия для выгрузки фугата; 3 — бункер для выгрузки фугата; 4—отверстие для поступления осадка в ротор; 5 — бункер для выгрузки кека; 6—ротор, 7—полый шнек; 8 — отверстия для выгрузки кека Высокая эффективность обеспечивается добавлением к обрабатываемому осадку высокомолекулярных полиэлектролитов. Для каждого вида осадков опытным путем подбирается соответствующий полиэлектролит. Обезвоженный осадок имеет влажность 65– 75%. Фильтрпрессование. Отечественной промышленностью серийно выпускается автоматизированный фильтрпресс с горизонтальными камерами ФПАКМ, разработанный Укрниихиммашем. Фильтр состоит из нескольких 2 фильтровальных плит и фильтрующей ткани, протянутой между ними с помощью направляющих роликов. Поддерживающие плиты связаны между собой четырьмя вертикальными опорами, воспринимающими нагрузку от давления внутри фильтровальных плит. В натянутом состоянии ткань поддерживается с помощью гидравлических устройств [1].  Рисунок 1.10 – Схема действия автоматизированного фильтропресса с горизонтальными камерами (ФПАКМ) 1— фильтровальные плиты; 2 — направляющие ролики; 3 — фильтровальная ткань; 4 — поддерживающие плиты  Рисунок 1.11 – Автоматизированный фильтрпресс с горизонтальными камерами (ФПАКМ) 1 — верхняя часть плиты; 2 — перфорированный лист; 3—Камера для приема фильтрата; 4 — нижняя часть плиты в виде рамы; 5 — камера для суспензии и осадка; 6 — эластичная водонепроницаемая диафрагма; 7— фильтровальная ткань; 8, 10, 13 — каналы; 9— коллектор для подачи суспензии; 11 — коллектор для отвода фильтрата и воздуха; 12 — полость для воды В камеру 5 по коллектору 9 подается осадок и воздух (положение А). По каналам 13 фильтрат и воздух отводятся в коллектор 11. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость 12 нагнетается вода под давлением (положение Б). После этого плиты раздвигаются (положение В), фильтровальная ткань передвигается и кек снимается с нее ножами. Ткань промывается и очищается в специальном устройстве. Перед обезвоживанием предусмотрена обработка осадка химическими реагентами – 10 %-ным раствором FeCl3 и известковым молоком. В расчете на сухое вещество осадка доза FeCl3 принимается равной 5 %, Са(ОН)2– 20 %. Обезвоживание осадка на фильтрпрессах позволяет получить кек влажностью 70– 75 %. 1.4.4Обеззараживание осадков сточных вод Исследования санитарного состояния осадков, образующихся в процессах очистки сточных вод населенных мест, показывают, что не только первичные, но и сброженные в мезофильных условиях смеси содержат большое количество гельминтов и патогенных микроорганизмов. Попадая в благоприятные условия, яйца гельминтов проходят инвазионную стадию развития и становятся способными заражать людей и животных [2]. Обеззараживание осадков сточных вод достигается разными методами: термическими – прогревание, сушка, сжигание; химическими – обработка химическими реагентами; биотермическими – компостирование; биологическими – уничтожение микроорганизмов простейшими, грибками и растениями почвы; физическими воздействиями – радиация, токи высокой частоты, ультразвуковые колебания, ультрафиолетовое излучение и т. п. 2. Анализ основных проблем очистки сточных вод предприятия ПАО «СТЗ» 2.1 Общие сведения о предприятии Северский трубный завод является одним из старейших металлургических предприятий России. Он основан в 1739 году. Предприятие специализируется на выпуске – горячекатаных и электросварных стальных трубы, как круглых, так и профильных. Трубы СТЗ широко используются в нефтегазовой промышленности, при строительстве трубопроводов различного назначения, в машиностроении, строительстве, коммунальном хозяйстве. Состав производственных цехов и вспомогательных служб ПАО «СТЗ»: Электросталеплавильный цех – плавка металла, изготовление слитков для выработки трубной заготовки; Трубопрокатный цех №1 – производит горячекатаные стальные бесшовные, обсадные и муфтовые трубы для трубопроводов общего и специального назначения различного сортамента, химического состава и механических свойств по отечественным стандартам (ГОСТ и ТУ) и международным стандартам (АРI, DIN, TC); Трубоэлектросварочный цех №2 – цех производит электросварные прямошовные, горячередуцированные, волоченные и оцинкованные трубы различного сортамента, химического состава и механических свойств. Трубы производятся для трубопроводов общего назначения, автомобильной и теплоэнергетической промышленности в соответствии с государственными и международными стандартами и стандартами АРI, DIN и другой нормативно-технологической документацией, согласованной с заказчиком в установленном порядке; Фасонно-литейный цех ООО «ПТС» – обеспечение цехов и подразделений завода сменным оборудованием, запасными частями литых деталей из чугуна, стали и цветного металла; Теплосиловой цех – своевременное и рациональное теплоснабжение цехов завода и сторонних потребителей и своевременное выполнение заданий по обеспечению известью и мазутом цехов завода и сторонних потребителей; Энергетический цех – производство гашеной извести, защитного газа, фильтрация и обеззараживание питьевой воды, очистка и обезвреживание сточных вод; Электрический цех – бесперебойное обеспечение электроэнергией цехов завода и сторонних организаций; Ремонтно-механический цех ООО «ПТС» – обеспечение цехов и подразделений завода запасными частями, металлоконструкциями, технологическим инструментом, сменным оборудованием, поковками, а также выполнение работ по восстановлению и упрочнению деталей механооборудования; ООО Ремонтно-строительный центр – изготовление и расфасовка теплоизолирующей смеси (смесь перлита и графита), производство цементно-песчанного раствора и бетона, асфальта, пиломатериалов для завода и ремонтно-строительных организаций города; Железнодорожный цех – структурное подразделение ПАО «СТЗ», предназначен для обеспечения железнодорожными перевозками производственных цехов завода и клиентуры; Цех подготовки производства и автоперевозок – своевременное выполнение заявок по технологическому обеспечению сырьем и материалами подразделений завода, организация погрузочно-разгрузочных работ с учетом требований действующих инструкций, площадей складирования, правильность учета товарно-материальных ценностей; Цех по ремонту металлургического оборудования ООО «ПТС» – в состав цеха входит участок изготовления уплотнительных изделий, отделение вулканизации, деревообрабатывающие и заточные станки; Копровый цех – подготовка вторичных черных металлов для использования в качестве металлической шихты для электросталеплавильной печи, а также переработка вновь поступающих и отвальных шлаков ЭСПЦ с целью получения песка и товарного щебня определенного фракционного состава; Управление коммунальных и социальных объектов – включает в себя котельную детского оздоровительного лагеря «Городок Солнца» и котельную базы отдыха «Трубник». В составе предприятия имеются сооружения очистки сточных вод: станция аэрации и биологической очистки сточных вод (САБО); бионжинерная система доочистки промышленно-ливневых и бытовых стоков (БИС). На САБО осуществляется очистка хозяйственно-бытовых сточных вод предприятия и северной части города Полевской. На БИС направляются производственные, ливневые сточные воды и хозяйственно-бытовые сточные воды после очистки на САБО [3]. 2.2 Формирование стока
Северная часть (пос.Северский), включающая в себя также пос. Красная Горка, Косой Брод и Станционный Полевской, отводят образующиеся сточные воды на систему очистных сооружений, находящуюся на балансе ОАО «Северский трубный завод». Соотношение потоков от города и от предприятия примерно составляет 1:2. Таблица 2.1 – Объемы сточной воды, поступающие на очистные сооружения и при выпуске в реку Северушка, тыс м3/год. Характерной особенностью отведения сточных вод в систему канализации и дальнейшая очистка отводимых стоков на очистных сооружениях ПАО «СТЗ» является принадлежность различным собственникам системы сбора и транспортировки стоков, включающие в себя канализационные сети, и очистные сооружения. Биологические очистные сооружения принадлежат ПАО «СТЗ», а система канализации по большей части находится в ведении ОАО «Полевская коммунальная компания». В канализационную сеть и далее на САБО поступают сточные воды из системы бытовой канализации северной части города Полевского, охватывающей всю благоустроенную жилую застройку района, Северский трубный завод и другие предприятия. На очистные сооружения поступают загрязнения минерального, органического и бактериального происхождения. К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, шлак. Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей, бумаги, растительные масла. Основной химический элемент, входящий в состав этих загрязнений – углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных. В бытовых сточных водах содержится примерно 60% загрязнений органического происхождения и 40% минерального. К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых стоках содержатся болезнетворные бактерии (патогенные) – возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерий, сибирской язвы, а также гельминты. Поступающая на очистные сооружения сточная вода имеет неприятный запах, грязно-серый цвет, характерный для фекальных вод. Станция аэрации и биологической очистки рассчитана на полную механобиологическую очистку поступающих на нее стоков. 2.3 Выпуск очищенных сточных вод Приемник сточных вод – р. Северушка – левобережный приток р. Чусовой на 529 км от устья. Количество сбрасываемых ингредиентов – 19. Ежегодный объем водоотведения 10-16 млн. м3/год [3]. В бассейне р. Северушки расположено пять водохранилищ (Полевское (Верхнее), Штанговое, Верхне-Железянское, Нижне-Железянское и Северское), осуществляющих сезонное и многолетнее регулирование. Самое крупное на реке Северское водохранилище построено в 1727 г. Его плотина располагается в 7 км от устья р. Северушки. Площадь водосбора реки к створу плотины составляет 167 км2. Водохранилище предназначено для обеспечения производственного водоснабжения промпредприятий г. Полевского, для рыбного хозяйства и культурно-бытовых целей. Ниже плотины водохранилища р. Северушка протекает по территории принадлежащей ПАО «Северский трубный завод» на протяжении более 3 км в искусственном канализованном русле, местами в бетонной отмостке. Формирование химического состава воды в реке происходит под влиянием многочисленных естественных факторов, большую роль играют также антропогенные факторы, обусловленные хозяйственной деятельностью, влиянием загрязнений, поступающих с площади водосбора. Фоновый створ расположен в 3,4 км выше устья реки, ниже плотины Северского водохранилища и в 1,6 км выше выпуска №1 СТЗ. Основной вклад в антропогенное загрязнение оказывают точечные выпуски промпредприятий, расположенных выше плотины Северского водохранилища, загрязненный поверхностный сток с селитебных территорий и исторически сформированных техногенных образований в районе ранее функционировавших рудников. ПАО «Северский трубный завод», производит забор воды из Северского водохранилища, а также из р. Чусовой у с. Косой Брод. Для р.Чусовой характерны концентрации превышающие рыбохозяйственные ПДК по большинству из контролируемых металлов (железо, алюминий, цинк, марганец) а также нефтепродуктам и БПКполн. Это подтверждает природное происхождение повышенного содержания ингредиентов, превышающих ПДК. Для Северского водохранилища к указанным веществам добавляются фтор и сульфаты, что обусловлено спецификой хозяйственного воздействия на водоем. Наблюдается плавное увеличение минерализации воды в Северском водохранилище, что сказывается на работе технологических процессов предприятия. С другой стороны, по ряду загрязняющих веществ (взвешенные вещества, железо и др.) фоновые концентрации ниже плотины Северского водохранилища ниже, чем это характерно для региона. Это в первую очередь связано с фактором отстаивания речных вод в каскаде водохранилищ. Выпуск сформирован очищенными производственными, ливневыми и хозбытовыми сточными водами прошедшими полную биологическую очистку с последующей доочисткой на биоинженерной системе [2]. |