Очистка дебалансных стоков




В настоящее время нормативы допустимых сбросов (НДС) в реку Вязовка рассчитаны как для водных объектов хозяйственно - питьевого и культурно - бытового водопользования на основании разрешительных документов, но с 2020 г. эти нормативы будут более жесткими, так как река отнесена к водоемам рыбохозяйственного назначения. Так же увеличится плата за сброс сточных вод с превышением НДС загрязняющих веществ водные объекты.

Основные загрязняющие вещества в сбросе это: взвешенные вещества, нефтепродукты, фенолы, металлы (в ионной форме) – железо, медь, марганец, цинк.

Из очистных сооружений на реке Вязовка есть только прудок - осветлитель, нагрузка на который достаточно велика – в 2016 г. сброс составил 11425,4 тыс. м3, при проектной мощности 8760 тыс. м3/год.


В данной работе предлагается проводить дополнительную очистку дебалансовыхных технологических вод, сбрасываемых в прудок – осветлитель через промливневую канализацию, для снижения негативного влияния на водный объект.

 

Рисунок 2.2. Проектируемая схема очистки дебалансных вод

Изучив возможные варианты очистки промышленных стоков, считаем, что достаточно эффективно с данной задачей будут справляться радиальные отстойники с тонкослойными блоками и применением реагентной обработки (коагулянтов и флокулянтов) с последующим фильтрованием через напорный фильтр (рис. 2.2).

 

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

 

3.1 Расчет радиального отстойника

Основной параметр выбора отстойников - эффективность отстаивания. Этот параметр вычисляют по формуле [18]:

Э = ((С1 – С2)/С1) ∙ 100 (3.1)

где C1 - концентрация взвешенных частиц до отстаивания;

C2 – концентрация взвешенных частиц после отстаивания

Средний показатель при 1,5 часовом отстаивании составляет 40-60 %.

Основным уравнением скорости осаждения взвешенных частиц в воде является формула Стокса

u = d2ч – ρв) g / 18 µ (3.2)

где µ – динамическая вязкость жидкости; d – диаметр частиц; ρч – плотность частиц; ρв – плотность воды; g – ускорение свободного падения; u – расчетная скорость осаждения взвеси в стоячей воде (гидравлическая крупность).

Исходными данными для расчета отстойников являются:

- объем стоков Vк, м3/ч;

- начальная концентрация загрязняющих веществ (Снвзв - взвесей,

Снн/пр - нефтепродуктов), мг/дм3;

- конечная (до которой необходимо очистить) концентрация загрязняющих веществ (Сквзв - взвесей, Скн/пр - нефтепродуктов), мг/дм3;

- температура сточных вод t, оС

- эффективность очистки Э, %

- условная гидравлическая крупность частиц, которые необходимо удалить из сточных вод U0, мм/с.

- плотность тяжелых ρч и легких ρн/пр загрязнений, г/см3

В качестве исходных данных принимаем:

Vк = 350 м3

Снвзв = 70 мг/дм3;

Сквзв = 20 мг/дм3

Снн/пр= 10 мг/дм3;

Скн/пр= 1 мг/дм3

Т = 25 оС

ρч = 1,93 г/см3

ρн/пр = 0,85 г/см3

ρв = 0,997 г/см3

По заданным концентрациям взвешенных веществ в исходной и очищенной сточной воде определяем эффективность очистки Этр

Этр = 100 (70 – 20)/70 = 71%

Время отстаивания определяется экспериментально в лабораторных условиях в стеклянном цилиндре диаметром 120 мм при высоте слоя отстаивания h1 = 200 мм и h2 = 500 мм.

Без обработки коагулянтом осаждение длится более 20 часов, так как взвесь состоит из мелкодисперсных частиц dч = 0,01 мм. После обработки хлоридом железа (C FeCl3 = 25г/дм3) время осаждения составило t1 – 13 мин (780с), t2 – 17 мин (1020 с).

Показатель степени n2, который зависит от природы загрязнений, для промышленных стоков определяется по формуле (6) [Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85]

n2 = (lg t2 - lg t1) / (lg h2 - lg h1)

n2 = (lg 1020 - lg 780) / (lg 500 - lg 200) = 0,293

Определим гидравлическую крупность по формуле (30) из СНиП 2.04.03-85

где Hset – рабочая глубина отстойной части, м [табл.31 СНиП 2.04.03-85];

принимаем Hset = 2 м,

Kset – коэффициент использования объема проточной части отстойника [табл.31 СНиП 2.04.03-85];

Kset = 0,45

tset – продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h1;

n2 – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения;

U0 = (1000 ∙ 2 ∙ 0,45) / (1020 ∙ (2 ∙ (0,45/0,2))0,293) = 0,74 мм/с

Температура сточной воды в производственных условиях (Тср = 24оС) не отличается от температуры воды, при которой определялась кинетика отстаивания (Тл = 24оС), поэтому нет необходимости вводить поправку.

Предлагаемый радиальный отстойник – круглый железобетонный резервуар с диаметром 15 м, глубиной у периферии 2 м. Очищаемая вода подводится снизу в центр отстойника по трубопроводу, который уложен под отстойником и заканчивается воронкой, обращенной раструбом вверх. Вокруг воронки расположен цилиндр с глухим дном и перфорированными стенками, который служит для равномерного распределения воды в отстойнике. Вода в отстойнике движется в радиальном направлении и поступает в водосливной желоб, расположенный по окружности отстойника. Круговой желоб делают гребенчатым с затопленными отверстиями диаметром 25 – 30 мм.

Для удаления осадка служит металлическая ферма со скребками. Ферма медленно вращается, сгребая осадок к приямку, расположенному в центре отстойника, откуда он периодически удаляется насосом.

При проектировании очистных сооружений, обычно, используются типовые конструкции отстойников, поэтому основные расчетные параметры выбирают из таблицы 31 СНиП 2.04.03-85.

Используя данные из этой таблицы, за расчетную величину принимают производительность одного отстойника – qset м3/ч, которую рассчитывают:

для радиальных отстойников [по формуле (33) СНиП 2.04.03-85]

;

для отстойников с тонкослойными блоками при противоточной схеме [по формуле (36) СНиП 2.04.03-85]

,

где Kset = 0,45 – коэффициент использования объема проточной части отстойника [табл.31 СНиП 2.04.03-85];

vw = 5 мм/с – скорость рабочего потока [табл. 31 СНиП 2.04.03-85];

vtb турбулентная составляющая, мм/с, принимаем в зависимости от скорости прока в отстойнике vw по табл. 32 СНиП 2.04.03-85;

den диаметр впускного устройства, м

Dset – диаметр отстойника, м

Bbl – ширина тонкослойного блока, м;

Hbl высота тонкослойного блока, м;

В нашем случае производительность отстойника задана – 350 м3

Рассчитаем площадь радиального отстойника

(3.3)

где Fро – площадь радиального отстойника, м2;

a = 0,2 – коэффициент, учитывающий влияние вертикальной составляющей скорости потока;

q – расход воды, поступающей на очистку, м3/ч;

U0 – скорость выпадения взвеси, мм/с;

fвз – площадь вихревой зоны отстойника, м2 (радиус вихревой зоны – rвз принимают на 1м больше радиуса распределительного цилиндра – rрц, где осаждения взвеси не происходит из-за высокой турбулентности).

Примем скорость воды в центральной трубе wвп = 25 мм/c

Рассчитаем диаметр центральной трубы, м

(3.4)

где N = 1 – число отстойников,

den = √(350/3600) / (0,785 ∙ 0,025) = 2,23 м

Примем den = 2,3 м, rрц = 1,15 м

(3.5)

rвз = 1,15 + 1=2,15 м

Fро = 0,2 ∙ (350/0,74) 1,07 + 2,15 = 147,73 м2

Найдем внутренний радиус отстойника

, м (3.6)

R = √147,73 / 3,14 = 6,86 м

Расчетный радиус отстойника

, м (3.7)

Rрасч = √6,862 + 14,51/3,14 = 7,19 м

Принимаем Rрасч = 7,5 м, Dset = 15 м

Принимаем глубину отстойника у периферии hп = 2 м, уклон днища отстойника к иловому приямку i = 0,05

(3.8)

где hц – глубина отстойника в центральной части, м

hц = 2 + 7 ∙ 0,05 = 2,35 м

При дополнении отстойника тонкослойными блоками необходимо рассчитать: длину пластины в блоке – Lbl, высоту блока – Hbl, число ярусов в блоке – nti.

, м (3.9)

где vw – скорость потока в ярусе, мм/с;

hti – высота яруса, м

данные параметры задаются по табл. 31 СНиП 2.04.03-85.

Принимаем vw = 5 мм/с, hti = 0,1 м

Lbl = (5 ∙ 0,1) / 0,74 = 0,67 ≈ 0,7 м

, м (3.10)

где D1 – диаметр расположения блоков

Примем диаметр D1 = 13 м, определим высоту блока

Hbl = (350 ∙ 0,1) / (3,6 ∙ 0,45 ∙ 3,14 ∙ 13 ∙ 0,7 ∙ 0,74) = 1,02 ≈ 1 м

(3.12)

 

Тонкослойные элементы прямоугольного сечения, угол наклона пластин тонкослойных блоков α принимаем равным 45о

Тогда nti = 1 / (0,1 ∙ cos 45) = 14,1 ≈ 15 ярусов

Размер тонкослойного блока в радиальном отстойнике по вертикали определим по формуле

(3.13)

Hblв = 0,7 ∙ 0,7 + 1 ∙ 0,7 = 1,19 м

 

Количество выпадаемого осадка с влажностью 96% и плотностью 1,93г/см3 определим по формуле (37) СНиП 2.04.03-85

где qw – расход сточных вод, м3/ч;

Pmud – влажность осадка, %;

γ mud – плотность осадка, г/см3;

Cen – начальная концентрация взвешенных веществ, мг/дм3;

Cex – конечная концентрация взвешенных веществ, мг/дм3

Qmud = (350 (70 – 20)) / ((100 – 96) 1,93 ∙ 104) = 0,23 м3/ч.

Общая высота отстойника Нобщ складывается из глубины проточной части h1, высоты нейтральной зоны hз = 0,3 м и высота борта отстойника над поверхностью воды h2.= 0,3 м,

Нобщ = h1 + h2 + h3. (3.13)

Таким образом Нобщ = 2,35 + 0,3+0,3 = 2,95 ≈ 3м.

Распределительное устройство предложенного радиального отстойника расположено в центре и представляет собой цилиндрическую перфорированную перегородку с диаметром отверстий 40 мм, нижняя кромка которой находится ниже уровня воды на глубине равной глубине отстойника у периферии. Сюда же подается раствор коагулянта, перемешивание происходит за счет турбулентности потока.

В качестве коагулянтов могут применяться такие соединения [21]:

· сульфат алюминия Al2(SO4)3 ∙ 18 Н2О;

· алюминат натрия NaAlO3;

· хлорное железо FeCl3 ∙ 6H2O;

· железный купорос FeSO4 ∙ 7 H2O;

· сульфат железа Fe2(SO4)3 ∙ 2 H2O.

Наиболее распространены сульфат алюминия и хлорное железо. Дозы коагулянтов рассчитывают в зависимости от мутности очищаемых вод и содержания в них грубодисперсных взвесей. Концентрацию коагулянтов принимают от 25 до 80 г/м3.

Всплывающие на поверхность легкие нефтепродукты, удаляются специальным устройством, которое крепится к ферме, собираются в специальный маслосборный бункер и удаляются вместе с частью воды из отстойника.

Выбираем радиальный отстойник со следующими техническими характеристиками:

· производительность – 350 м3/ч;

· диаметр отстойника – 15 м;

· высота отстойника – 3 м;

· маслосборный бункер – 1 шт;

· режим работы непрерывный;

· тонкослойные блоки – 1,0 м х 0,7 м, по15 ярусов.

 

3.2 Подбор напорного фильтра

Производительность станции фильтрования должна составлять 350 м3/ч (или 8400 м3/ сут).

Одна из конструкций непрерывно действующего фильтра, которая была разработана филиалом института ВНИПИЧЕРМЕТЭНЕРГООЧИСТКА в городе Донецке, это – ЕПМ-7-3У-02. Данный фильтр предназначен для очистки сточных и природных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Фильтр состоит из корпуса, плавающей загрузки, распределительного устройства исходной воды, эжектора для отвода фильтрующей загрузки на регенерацию, устройств для отвода промывной воды и сбора фильтрата. Исходная вода по трубопроводу поступает в распределительное устройство, фильтруется сверху вниз через движущуюся противотоком фильтрующую загрузку, собирается дренажной системой и отводится по трубопроводу. Промывка фильтрующей загрузки осуществляется с помощью эжектора. Выделение твердой фазы из загрязненной промывной воды производится в диффузоре, отмытые гранулы загрузки всплывают в рабочую зону фильтра. Аппарат также может работать циклично, но в этом случае через 16 - 24 ч его ставят на кратковременную регенерацию, которая длится 20 минут [25].

Технические характеристики фильтра указаны в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Технические характеристики фильтра ЕПМ-7-3У-02 [25]

Производительность, м3 140 – 420
Скорость фильтрования, м/ч 20 – 70
Номинальная поверхность фильтрования, м2 7,06
Потери напора в загрузке, МПа ≤ 0,08
Объем фильтрующей загрузки, м3  
Степень очистки от нефтепродуктов, % до 50
Степень очистки от взвешенных веществ, %  
с размером частиц более 10 мкм 85 ± 10
с размером частиц 5 – 10 мкм 60 ± 10
Давление рабочее, МПа 0,6
Расход воды на регенерацию, % 1,5 – 2
Срок службы, лет ≥ 10

 


 

4 ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

 

Окружающая среда – это то, что находится вокруг нас, влияет на нашу жизнь, наше развитие. Она влияет не только на жизнь какого-либо определенного живого существа отрицательно или положительно, но и на развитие общества. Загрязненные воздух и вода, различные инфекции, некачественные продукты питания, природные катаклизмы представляют угрозу для человека. Но и сам человек, и его деятельность могут представлять опасность для окружающей среды.

Охрана окружающей среды — система мер, направленных на ограничение негативного влияния деятельности человека на природу.

В соответствии со Статьей 1 Федерального закона от 10.01.2002. №7–ФЗ «Об охране окружающей среды» «Охрана окружающей среды – деятельность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, общественных объединений и некоммерческих организаций, юридических и физических лиц, направленная на сохранение и восстановление природной среды, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов, предотвращение негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и ликвидацию ее последствий.»

Природопользование — использование природных ресурсов челове -чеством для удовлетворения своих потребностей в процессе хозяйственной деятельности. Рациональное природопользование снижает возможные негативные воздействия на окружающую среду, регулирует освоение и восстановление природных ресурсов. При нерациональном природополь- зовании возрастает негативное влияние на окружающую среду: истощаются природные ресурсы, увеличивается количество отходов, ухудшается экологическая обстановка.

 

5.1 Охрана водных объектов.

Вода – один из важнейших природных ресурсов на планете и основа жизни для растений, животных и человека. Для многих видов живых существ она является средой обитания.

По способу использования водных объектов водопользование подразделяется на [22 - №74 – ФЗ, Ст. 38]:

1) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов при условии возврата воды в водные объекты;

2) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов без возврата воды в водные объекты;

3) водопользование без забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов.

Промышленные предприятия являются основными потребителями и источниками загрязнения водных объектов. Вода в металлургии используется на различных этапах производства и загрязняется различными веществами: окалиной, маслами и нефтепродуктами, ионами металлов. Коксохимическое производство загрязняет воду цианидами, роданидами, аммиаком, фенолами и другими органическими веществами.

Очистка промышленных стоков – это комплекс различных мероприятий, направленных на удаление загрязнений, которые в них содержатся. Для снижения негативного влияния на водные объекты на предприятиях проводят модернизацию водного хозяйства. Для уменьшения объемов водозабора и сброса загрязненных вод создаются замкнутые циклы водоснабжения, модернизируются существующие и строятся новые очистные сооружения. В связи с кризисной обстановкой в экономике и санкциями со стороны западных государств, эти мероприятия проходят не в том объеме и не так быстро, как бы этого хотелось, но дела все-таки двигаются в нужном направлении. К тому же со стороны государства ведется контроль за соблюдением природоохранного законодальства.

Законодательством установлено три типа экологических загрязнений, за которые берется плата за негативное воздействие на окружающую среду:

1. выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух стационарными источниками;

2. сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

3. хранение, захоронение отходов производства и потребления (размеще- ние отходов)

Эти платежи, согласно законодательству РФ, должны платить все организации и предприятия различных видов собственности, если в результате своей деятельности они каким – либо негативным образом влияют на природные объекты. Тарифные ставки устанавливаются в зависимости от категории опасности загрязняющих веществ.

Предприятия должны иметь Разрешение на сброс загрязняющих веществ и Лицензию на водопользование. На каждые пять лет на предприятиях разрабатываются нормативы допустимых сбросов – нормативы сбросов загрязняющих веществ в составе сточных вод в водные объекты, которые определяются как объем или масса химических веществ либо смеси химических веществ, микроорганизмов, иных веществ, как показатели активности радиоактивных веществ, допустимые для сброса в водные объекты стационарными источниками [23 – №7-ФЗ, Ст. 1]. Расчеты этих нормативов делают специализированные организации, нанятые предприятием.

Также законом предусмотрены штрафные санкции в виде платежей за сверхлимитные загрязнения окружающей среды, т.е. плата за загрязнения увеличивается путем умножения на повышающий коэффициент. К видам наказания за постоянное негативное воздействие относятся и отзыв лицензии на право природопользования, изъятие Разрешения на сброс, приостановка деятельности предприятия сроком до 90 дней.

Для снижения уровня негативного воздействия металлургических предприятий на окружающую среду, необходимо разрабатывать, внедрять и применять новые технологии, безопасные с точки зрения экологии. Но к сожалению не на всех предприятиях есть очистные сооружения, которые отвечают всем современным требованиям.

В настоящее время в России начинается внедрение НДТ (наилучшие доступные технологии), применение которых направлено на комплексное предотвращение и (или) минимизацию негативного воздействия на окружающую среду [23 – №7-ФЗ Ст. 28.1]. Ужесточаются требования к качеству очистки сточных вод, сбрасываемых в водные объекты.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: