Усовершенствование локальной системы очистки сточных вод от нефтепродуктов и моющих средств и грунтов, загрязненных нефтепродуктами
Основные достоинства и недостатки биологического метода очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений. Описание работы очистных сооружений БИО–25 КС "Кармаскалы". Установка обеззараживания сточных вод. Выделение и активация аборигенных микроорганизмов.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.11.2012 |
Размер файла | 344,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Предложено разместить коагуляционную установку для очистки вод от фосфатов и сделать систему очистки цикличной: часть воды сбрасывать в водоем (реку Караелга), а часть возвращать на предприятие для дальнейшего использования.
2.1.1 Промышленные загрязненные стоки
Приход: 25 м3/сут.
2.1.2 Смеситель
В смесители стоки смешиваются с биогенными добавками.
Суточная потребность в фосфоре nР - 3 мг/л по чистому веществу.
Фосфор поступает в сточные воды в виде раствора суперфосфата Са(Н2Р04)2*H2O.
Суточная потребность в суперфосфате nСа(Н2Р04)2*H2O:
, (2.1)
г/м3;
n=13,06*10-3*25=0,33 кг/сут;
где 270 г/моль - молекулярный вес суперфосфата;
31 г/моль - молекулярный вес фосфора.
Суточная потребность в азоте nN - 15 мг/л по чистому веществу.
Азот поступает в сточные воды в виде аммиачной селитры NH4NO3.
Суточная потребность в аммиачной селитре :
г/м3;
n=42,86*10-3*25= 1,07 кг/сут;
где 80 г/моль - молекулярный вес аммиачной селитры;
14 г/моль - молекулярный вес азота.
Коэффициент активной части биогенных добавок 0,6. Соответственно суперфосфата и аммиачной селитры потребуется .
n Са(Н2Р04)2*H2O =0,33/0,6=0,55 кг/сут;
n NH4NO3 =1,07/0,6=1,8 кг/сут;
Рассчитаем объем биогенных добавок.
с Са(Н2Р04)2*H2O =1050 кг/м3;
с NH4NO3=1014 кг/м3;
V Са(Н2Р04)2*H2O =0,55/1050= 0,00052 м3/сут;
V NH4NO3 =1,8/1014= 0,0018 м3/сут;
Таким образом, материальный баланс смесителя:
Приход: Расход:
сточная вода 25 м3/сут; сточная воды с биогенными
биогенные добавки 0,0023 м3/сут. добавками 25,0023 м3/сут.
2.1.3 Аэротенк
В аэротенке происходит процесс окисления органических соединений микроорганизмами активного ила при интенсивной аэрации. Расход воздуха - 30 м3/м3 стоков, т.е.:
25,0023*30 = 750,07 м3/сут;
На регенерацию ила расходуется 60% от общего количества воздуха, поступающего в аэротенк:
750,07 *0,6 = 450,04 м3/сут;
Количество активного ила, поступающего в аэротенк, составляет 70% от поступающих стоков:
25,0023*0,7 = 17,5 м3/сут;
Прирост активного ила Пр:
Пр = 0,7*(0,8*В+0,3* La), мг/л; (2.2)
где В - среднее значение концентраций взвешенный веществ по потокам, поступающим в аэротенк, мг/л;
La - БПК поступающей воды.
Концентрация взвешенных веществ (В) составляет 9,75 мг/л,
БПК - 230 мгО2/л;
Пр = 0,7*(0,8*9,75+0,3*230) = 53,76 мг/л;
Количество избыточного активного ила по сухому веществу:
Исух = 53,76*1,2*25,0023*10-6 = 0,0016 т/сут;
Количество избыточного активного ила влажностью W = 99,2% и удельным весом 1,1 т/м3:
И = 0,0016*100/((100-99,2)*1,1) = 0,18 м3/сут;
Приход: Расход:
стоки - 25,0023 м3/сут; стоки во вторичные
активный ил - 0,18 м3/сут; отстойники - 78,9 м3/сут;
прирост активного ила - 53,76 м3/сут.
Всего: 78,9 м3/сут.
2.1.4 Иловая площадка с аэротенка
Влажность поступающего ила 99,2%.
Влажность уплотненного ила 96%.
Количество уплотненного ила:
53,76*(100-99,2)/(100-96) = 10,75 м3/сут;
Количество иловой воды:
53,76 - 10,75 = 43 м3/сут.
Приход: Расход:
ил - 53,76 м3/сут; уплотненный осадок 10,75 м3/сут;
иловая вода 43 м3/сут;
Всего: 53,75 м3/сут.
2.1.5 Вторичные отстойники
Вторичные отстойники предназначены для отделения очищенной воды от активного ила.
Приход: Расход:
активный ил 53,93 м3/сут; стоки в биофильтр 25,0023 м3/сут;
стоки 25,0023 м3/сут: возврат активного ила 53,76 м3/сут;
активный ил на площадки 0,18 м3/сут.
Всего: 78,94 м3/сут.
2.1.6 Биофильтр
Расход воздуха 12 м3/м3 сточной воды:
78,94*12 = 947,28 м3/сут;
На регенерацию активного ила расходуется 60% воздуха:
947,28*0,6 = 568,37 м3/сут;
Количество активного ила, поступающего в аэротенк, составляет 70% от поступающих стоков:
78,94*0,7 = 55,26 м3/сут;
Концентрация взвешенных веществ:
В = 9,75*0,5 = 4,875 мг/л;
Прирост активного ила:
Пр = 0,7*(0,8*4,875 + 0,3*115) = 26,88 мг/л;
Количество избыточного активного ила по сухому веществу:
И сух = 26,88*1,2*78,94*10-6 = 0,0025 т/сут;
Количество избыточного активного ила влажностью W = 99,2%:
И = 0,0025*100/(100-99,2) = 0,3 м3/сут;
Приход: Расход:
стоки 78,94м3/сут; стоки 106,12 м3/сут.
активный ил 0,3 м3/сут;
прирост активного ила 26,88 м3/сут.
Всего: 106,12 м3/сут.
2.1.7 Третичный отстойник
Возврат активного ила в аэротенк 97,2%.
0,3*0,972 = 0,29 м3/сут;
Приход: Расход:
стоки 133,3 м3/сут; возврат активного ила 0,29 м3/сут;
ил на площадки 26,88 м3/сут;
стоки 106,12 м3/сут.
Всего: 133,3 м3/сут.
2.1.8 Хлораторная
2.1.8.1 Установка обезвоживания осадка
Количество стоков 25 м3/сут.
Влажность уплотненного ила 95%.
Количество уплотненного ила:
Vуп.ил = 25*(100-99,2)/(100-95) = 4 м3/сут;
Количество иловой воды:
25 - 4 = 21 м3/сут;
Приход: Расход:
стоки 25 м3/сут; уплотненный осадок 4 м3/сут;
иловая вода 21 м3/сут.
2.1.8.2 Термическая обработка обезвоженного осадка
Термическая обработка проводится для обеззараживания и снижения влажности осадка.
Расход термически обработанного осадка составит:
4*(100-80)/(100-10) = 0,89;
Удаляемая влага:
4- 0,89= 3,11 м3/сут;
Приход: Расход:
осадок 80% влажности высушенный осадок 0,89 м3/сут;
4 м3/сут; удаляемая влага 3,11 м3/сут.
2.2 Материальный баланс
Таблица 2.1 - Материальный баланс сточных вод
Приход |
м3/сут |
Расход |
м3/сут |
|
Стоки |
25 |
Высушенный осадок |
0,89 |
|
Биогенные добавки |
0,0023 |
Ил из аэротенка |
53,76 |
|
Прирост активного ила в аэротенке |
53,76 |
Ил из биофильтра |
26,88 |
|
Прирост активного ила в биофильтре |
26,88 |
Иловая вода |
21 |
|
Удаляемая влага |
3,11 |
|||
Потери |
0 |
|||
Итого |
105,64 |
Итого |
105,64 |
2.3 Расчет оборудования
2.3.1 Смеситель
Расход сточных вод, поступающих в смеситель, составляет 25 м3/сут, следовательно, в час:
25/24 = 1,04 м3/ч;
Продолжительность смешения - 12 минут. Для смешения сточных вод и биогенов используется воздух в объеме 5 м3/м3.
Требуемый объем смесителя:
V = 1,04*12/60 = 0,2 м3;
Vвозд = 25*5 = 125 м3/сут;
2.3.2 Аэротенк
Период аэрации tatm , ч, в аэротенках, следует определить по формуле
tatm = (Len - Lex)/( ai (1-s) p); (2.3)
где Len - БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;
Lex - БПКполн очищенной воды, мг/л;
ai - доза ила, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников, a=3,2 г/л;
s -зольность ила, принимаемая 0,3;
p - удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:
p = p max*(( Lex*CO)/ (Lex*CO + Kl*CO + КО* Lex))* 1/(1+ц*ai); (2.4)
где p max -максимальная скорость окисления, мг/(г*ч), принимаемая 85 мг/(г*ч);
CO - концентрация растворенного кислорода, мг/л;
Kl - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, принимаемая 33 мг/л;
КО - константа, характеризующая влияние кислорода, принимаемая 0,625 мгО2/л;
j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый 0,007 л/г.
p = 85*(( 35*2)/ (35*2 +33*2 +0,625*35))* 1/(1+0,07*3,2) = 36,8 мг/(г*ч);
t = (230-35)/(3,2*(1-0,3)*36,8) = 2,36 ч;
Степень регенерации активного ила Rt:
Rt = ai/(1000/J - ai); (2.5)
где J - иловый индекс, г/см3;
По таблице 41 [30] находим J = 130 см3/ч.
Rt = 3,2/ (1000/130 - 3,2) = 0,71;
Доза ила в регенераторе ap:
ap = 0,5*R*ai; (2.6)
ap = 0,5*0,71*3,2 = 1,136г/л;
Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке с учетом разбавления циркулирующим раствором ta:
ta = (2,5/ai0,5)*lg (Len'/Lex); (2.7)
Len' = (Len+Lex*R)/1+R; (2.8)
Len' =(230+35*0,71)/(1+0,71) = 149 мг/л;
ta = (2,5/3,20,5)*lg (149/35) = 0,88 ч;
Расчетные параметры аэротенка БИО-25 приведены в таблице 2.
Таблица 2.2 - Расчетные характеристики аэротенка БИО-25
Число монтажных элементов |
Длина, м |
Ширина, м |
Высота, м |
Объем аэротенка, м3 |
Объем отстойника, м3 |
|
1 |
5,6 |
3,5 |
3,0 |
28 |
10,5 |
2.3.3 Иловая площадка
Суточный объем сброженного осадка из осветлителей - перегнивателей определяется их его объема за счет уплотнения и сбраживания:
Vc = Vn/(a*b); (2.9)
где Vn - суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель - перегниватель, Vn = 2,1 м3/сут [30];
а - коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при сбраживании, а=2;
b - коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%, b = 2.
Vc = 2,1/(2*2) = 0,525 м3/сут;
Полезная площадь иловых площадок:
Fпол = (Vc*366)/(Д*n); (2.10)
где Д - среднегодовая загрузка на иловые площадки, Д=2 м3;
n - климатический коэффициент, n = 1;
Fпол = (0,525*366)/(2*1) = 96,075 м2;
Принимаем 2 карты площадью
96,075/2 = 48,03м2;
каждая размером 12*4 м.
Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами:
Fдоп = k1*Fпол; (2.11)
где k - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной.
Принимаем k1 = 0,3.
Fдоп = 0,3*96,075 = 28,82 м2;
Общая площадь иловых площадок:
F = 96,075+28,82 = 124,9 м2;
Принимаем рабочую глубину карт 0,5 м, высоту оградительных валиков 0,8 м, ширину валиков по верху 0,5 м, уклон дна разводящих лотков 0,01 м.
Иловые площадки проверяются на намораживание:
hнам= (Vc*T*k3)/(Fпол*k2); (2.12)
где Т - продолжительность периода намораживания, число дней в году со среднесуточной температурой воздуха не ниже 10єC, Т=150 дней;
k2, k3 - коэффициенты, учитывающие уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации k2 = 0,8 и испарения k3 = 0,75.
hнам= (0,525*150*0,75)/(96,075*0,8) = 0,77 м;
Объем подсушенного осадка (влажностью 80%) за год:
V = (0,525*366*(100-96))/(100-80) = 38,43 м3;
Уборка подсушенного осадка осуществляется экскаватором Э-352 с заменой ковша стругом и дальнейшей нагрузкой осадка на самосвалы типа ГОВ-93. Производительность экскаватора - 35 т/ч. В течение года экскаватор будет работать:
38,43/35 = 1,1 ч.
2.3.4 Вторичные радиальные отстойники
После аэротенков сточная вода поступает во вторичные радиальные отстойники. Они предназначены для выделения активного ила из иловой смеси, поступающей из аэротенка.
Общий расчетный объем отстойников при продолжительности отстаивания 2 часа:
Vобщ2 = Qmax'*T; (2.13)
где Qmax' - максимальный расход потока, равный 4,85 м3/ч;
Vобщ2 = 4,85*2 = 9,7 м3;
Конструктивные характеристики вторичного радиального отстойника примем согласно пп 6,61 - 6,63 [30]
Hset - рабочая глубина части, принимаемая 1,5 м (по таблице 3 [30]);
at - концентрация ила в осветленной воде следует принимать 10 мг/л;
Kss - коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников - 0,4;
ширина Bset - 3 м;
зона отстаивания Z - 3 м3;
скорость рабочего потока vw = 5 мм/с;
количество отстойников - 3 шт;
Dss - диаметр отстойника, Dss = 2,5 м;
den - диаметр впускного устройства, den = 1,5м;
u 0 - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, u0 = 1,4 мм/с;
нt - турбулентная составляющая, принимаемая в зависимости от u0, нt = 0 мм/с;
Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке qssa , м3/(м2 Чч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке ai , г/л, его индекса J, см3/г, и концентрации ила в осветленной воде at , мг/л, по формуле:
qssa = (4,5Kss*Hset0,8)/(0,1J*ai)0,05-0,001at; (2.14)
qssa = (4,5*0,4*1,50.8)/(0,1*130*3,2)0,04 = 1,61 м3/(м3*ч);
Производительность отстойника qset , м3/ч:
qset = 2,8*Kss(Dss-dдоп)*(u0-нt); (2.15)
qset = 2,8*0,4(2,5-1,5)*(1,4-0) = 1,57 м3/ч;
Количество отстойников (N) должно быть не менее трех рабочих.
Фактическая продолжительность отстаивания Tf:
Tf = N*Z/Qmax'; (2.16)
Tf = 3*3/4,85 = 1,86 ч;
В отстойнике происходит снижение БПК на 20%:
La = 230*0,8 = 184 мг/л;
Снижение концентрации взвешенных веществ - на 50%:
В = 78*0,5 = 39 мг/л;
Выбираем радиальные отстойники, параметры которых приведены в таблице 3.
Таблица 2.3 - Параметры выбранного радиального отстойника
Диаметр, м |
Количество отстойников, шт |
Общий объем, м3 |
Фактическая продолжительность отстаивания, ч |
|
2,5 |
3 |
9,7 |
1,86 |
2.3.5 Биофильтр
Характеристика доочистки сточных вод:
- расход неочищенной воздухом воды, % от объема иловой смеси 6
- расход неочищенной воздухом воды, м3\ч 94
- необходимый рабочий объем биофильтра, м3 18
- принятая рабочая глубина, м 1,2
- количество секций, шт. 2
- ширина всех секций, м 4,2
- необходимая расчетная длина флотатора, м 1,8
- принятая длина флотатора, м 2
- базовая длина, м 2,1
- количество вставок (по 3 м), шт. 2
- количество рабочих насосов, шт. 2
- необходимая рабочая емкость напорных баков при принятом времени насыщения 4 мин., м3 16
- напорные баки емкостью 10 м3, шт. 2
- фактическое время насыщения, мин. 5
2.3.6 Коагуляционная установка
Объем рабочей зоны Wф:
Wф = 0,025*Q*tф; (2.17)
где Q - расход сточных вод,
tф - продолжительность осаждения (2-3 часа).
Wф = 0,025*25*2,5 = 1,56 м3.
По СНИП 2.03.04-85 выбираем прямоугольную камеру отстаивания с горизонтальным движением воды.
Характеристики камеры отстаивания:
глубина рабочей зоны - 1,5 м;
зона осадка (глубина) - 0,3 м;
гидравлическая нагрузка - 3 м3/(м2*ч).
Дозу комплексообразователя «Ферикс - 3» принимаем согласно табл. 55 [30]. Доза Fe2(SO4)3 = 45 г/м3.
Коэффициент растворимости при 20єC, КFe2(SO4)3 = 0,44.
Расход реагента в сутки:
n = (45*25)/0,44 = 2557 г/сут.
2.3.7 Установка обеззараживания сточных вод
Расчетную дозу активного хлора после полной биологической очистки следует принимать 3 г/м3 [30].
Количество гипохлорита кальция:
nCa(OCl)2 = 3*142,8/40 = 10,71 г/м3
где 142,8 - г/моль - молекулярный вес гипохлорита кальция;
40 г/моль - молекулярный вес хлора.
В сутки потребуется:
25*10,71 = 267,75 г;
Количество осадка Qo, выпадающего после биологической очистки в контактных резервуарах, следует принимать - 0,5 л/м3 сточной воды, при влажности 98 %:
Qo = 0,5*25 = 12,5 л/сут.
2.3.8 Третичный радиальный отстойник
Общий расчетный объем отстойника при продолжительности отстаивания 1,5 часа:
м3; (2.18)
где Qmax - часовой приход сточных вод из аэротенков, м3/ч;
T - продолжительность отстаивания, ч (T = 1,5 часа),
Vобщ3 = 4,85*1,5 = 7,28 м3;
Так как количество отстойников должно быть не меньше трех рабочих, то принимаем N=3.
Объем зоны отстаивания V з.о.:
N = Vобщ3/Vзо; (2.19)
V з.о. = 7,28/3 = 2,43 м3.
В аэротенке БПК снижается на 70-80%, т.е. на входе в третичный радиальный отстойник БПК будет:
La = 115*0,3 = 34,5 мг/л
В третичном радиальном отстойнике БПК снизится еще на 20%:
La = 34,5*0,8 = 27,6 г/л
Концентрация взвешенных веществ при эффекте осветления
Э = 50%:
В = 4,875/2 = 2,44 мг/л
Выбираем отстойник с параметрами, приведенными в таблице 4.
Таблица 2.4 - Параметры третичного радиального отстойника
Диаметр, м |
Количество, шт |
Фактический объем, м3 |
Фактическая продолжительность отстаивания, ч |
|
2,5 |
3 |
12 |
1,8 |
2.3.9 Илоуплотнитель
Илоуплотнитель предназначен для уменьшения влажности, а следовательно, и объема избыточного активного ила. Продолжительность уплотнения - 10 ч.
Необходимый объем уплотнителя:
Vn = qmax*T; (2.20)
qmax = (Пmax*Q)/(24*C); (2.21)
где qmax - максимальный расход активного ила;
Пmax - концентрация избыточного активного ила.
Пmax = 1,38*Пр; (2.22)
Пmax = 1,38*53,76 = 74,2 г/л;
qmax = (74,2*25)/(24*4000) = 0,019 м3/ч;
Vn = 0,019*10 = 0,19 м3;
Нагрузка на зеркало уплотнителя:
q0 = qmax/N*р*R; (2.23)
где N - количество уплотнителя, принятое 0,017;
R - радиус отстойника, м;
q0 = 0,04/0,0017*3,14*112 = 0,0062 м3/(м2*ч);
Нагрузка находится в допустимых пределах для радиальных уплотнителей.
биологический очистка сточный вода
2.3.10 Характеристика воды
Состав сточной воды до и после очистки проводили в лаборатории Кармаскалинского ЛПУ МГ.
Таблица 2.5 - Характеристика воды до и после биологической очистки Кармаскалинского ЛПУ МГ
N,п\п |
Наименование вещества |
Ед.измер. |
ПДКв |
Фактический сброс загрязняющего вещества до биологической очистки |
Фактический сброс загрязняющего вещества после биологической очистки |
|
1 |
Взвешенные вещества |
мг/л |
10 |
9,75 |
7,43 |
|
2 |
Сухой остаток |
мг/л |
1000 |
591 |
401 |
|
3 |
Хлориды (Cl-) |
мг/л |
350 |
14,18 |
23 |
|
4 |
Сульфаты |
мг/л |
500 |
31 |
38 |
|
5 |
БПК |
мг/л |
3 |
23,8 |
2,89 |
|
6 |
Нефть и нефтепродукты |
мг/л |
0,3 |
0,11 |
0,09 |
|
7 |
Нитриты |
мг/л |
3,3 |
0,17 |
0,04 |
|
8 |
Нитраты |
мг/л |
45 |
14,02 |
26,4 |
|
9 |
Железо (по Fe) |
мг/л |
0,1 |
0,2 |
0,09 |
|
10 |
ХПК |
мг/л |
15 |
23 |
14,3 |
|
11 |
Ион аммония |
мг/л |
1,5 |
1,3 |
0,05 |
|
12 |
Фосфаты (по Р) |
мг/л |
0 |
0,22 |
0 |
|
13 |
СПАВ |
мг/л |
0,5 |
0,21 |
0,08 |
Таким образом, после внедрения в установку биологической очистки сточных вод Кармаскалинского ЛПУМГ коагуляционной установки, обеспечивается приемлемое качество воды для хозяйственно-бытовых нужд.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
На фоне кризиса состояния окружающей среды все большее значение приобретают способы биологической очистки нефтезагрязненных земель как наиболее эффективные и экологически безопасные.
Комплекс методов очистки грунтов с использованием метаболического потенциала биологических объектов называется биоремедиацией.
К преимуществам биоремедиации относят недеструктивный характер в отношении окружающей среды, возможность целенаправленного и дозированного применения технологии в нужном месте в нужное время, высокая скорость и эффективность усвоения и переработки микроорганизмами органических отходов и загрязнений, искусственно заданные характеристики процесса утилизации, учет индивидуальных особенностей загрязнений, почвенной микрофлоры и климата [31].
3.1 Выделение и активация аборигенных микроорганизмов
3.1.1 Идентификация аборигенных микроорганизмов
В качестве объекта исследования использовали нефтезагрязненный грунт, отобранный в районе Туймазинского месторождения (Республика Башкортостан).
Выделение чистой культуры проводили методом Коха путем высева на агаризованные питательные среды - мясо-пептонный агар (МПА) [32].
Метод заключался в следующем: проводили предварительную стерилизацию МПА в автоклаве в течение 30 минут при температуре 110єC, давлении 0,2 МПа и стеклянной посуды в суховоздушном шкафу при температуре 160 єC.
Нефтезагрязненный грунт в количестве 1 г вносили в пробирку с 9 мл водопроводной стерильной воды - это первое разведение (10-1). Полученное разведение тщательно перемешивали стерильной пипеткой, отбирали 1 мл суспензии и переносили во вторую пробирку, получая второе разведение (10-2). Таким же образом готовили последующее разведение (10-3).
Высев на плотную среду проводили из двух последних разведений. В чашки Петри вносили 0,05 мл суспензии соответствующего разведения и распределяли стерильным стеклянным шпателем по поверхности среды.
Культивирование проводили в термостате в течение 3 суток при температуре 28-30єC. Предварительную идентификацию типичных колоний микроорганизмов проводили по культурально - морфологическим признакам (рост на плотных средах, способность к спорообразованию, форма и размер клеток, окраска по Граму).
Рост на плотных средах: круглые колонии неправильной формы, выпуклые, пастообразные, цвет от грязно-белого до желтого.
Из полученной колонии выделили чистую культуру микроорганизмов. Морфологическую характеристику клеток бактерий изучали на микроскопе МИКМЕД - 2 с цифровой системой. Клетки имели форму прямых и слабоизогнутых палочек, подвижны.
Способность к спорообразованию осуществляли следующим образом:
суспензию 5-7 - суточной культуры аборигенных микроорганизмов в количестве 2 мл переносили в стерильную пробирку. Эту пробирку и пробирку с таким же объемом воды и термометром ставили на водяную баню. Режим пастеризации проводили в течении 10 минут при 80єC. По прошествии этого времени суспензию высевали на поверхность скошенной среды МПА. Инкубирование проводили в термостате в течении 3 суток при температуре 28-30єC [33].
В результате отмечали отсутствие спор; выделенная культура бактерий относится к неспорообразующим.
Для идентификации также провели окраску по Граму.
На одном обезжиренном стекле делали мазки разных микроорганизмов: в центре - мазок исследуемой культуры, слева и справа, соответственно, грамотрицательные микроорганизмы рода Pseudomonas и грамположительные микроорганизмы рода Rhodococcus. Мазки высушивали на воздухе и фиксировали над пламенем горелки.
В течении 1-2 минут, мазки окрашивали карболовым генциановым фиолетовым, затем краситель сливали и обрабатывали раствором Люголя в течении 1-2 минут до почернения. Сливали раствор Люголя и обрабатывали препарат для обесцвечивания - 0,5 - 1,0 минут 96%-ным этиловым спиртом с добавлением йода (2 мл 10%-го спиртового раствора йода на 100 мл этанола).
Препарат промывали водой и дополнительно окрашивали водным фуксином в течении 1-2 минут. Краситель сливали, препарат промывали водой, высушивали и микроскопировали с иммерсионной системой [33].
Наблюдали красный цвет фуксина, что свидетельствует о грамотрицательном характере микроорганизмов.
В результате, штаммы бактерий предположительно являются представителями родов Pseudomonas.
Способность выделенных микроорганизмов использовать нефть в качестве единственного источника углерода определяли по методу лунки. В стерильной чашке Петри с твердой питательной средой Раймонда в центре вырезали лунку. В лунку вносили 2-3 капли нефти. Микроорганизмы высевали радиальными штрихами от лунки к периферии чашки. Чашки помещали в термостат строго горизонтально, не переворачивая. Через 5-7 суток отметили наличие роста по штриху в сравнении с контролем - ростом на среде без нефти [32], что указывает на их принадлежность к нефтеокисляющим бактериям.
3.1.2 Наработка суспензии аборигенных микроорганизмов
Наработку суспензии аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов проводили в колбах на 250 мл со средой Маккланга следующего состава:
дистиллированная вода - 1 л;
NaNO3 - 2.0 г;
K2HPO4 - 1.0г;
MnSO4 - 0.013 г;
MgSO4*7H2O - 0.5 г;
ZnSO4 - 0.002 г;
pH среды доводим до 6,8-7,0.
В колбы вносили 1 г нефтезагрязненного грунта, отобранного в районе Туймазинского месторождения (Республика Башкортостан).
В качестве фактора роста использовали дрожжевой автолизат в количестве 0,05мл. В качестве единственного источника углерода и энергии использовали нефть Туймазинского месторождения в количестве 1% масс.
Культивирование микроорганизмов проводили на термостатированной качалке при частоте вращения 100 об/мин при температуре 28 - 30єC в течение 3 суток.
Наработанную суспензию аборигенных микроорганизмов использовали для дальнейшего исследования биологического разложения нефти.
3.2 Биоремедиация нефтезагрязненных грунтов
На следующем этапе работы проводили изучение процесса биодеструкции нефти наработанной суспензией аборигенных микроорганизмов и известным углеводордокисляющим штаммом Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д.
Для этого в 3 контейнера добавили по 99 г почвы и внесли по 1% масс нефти. В первый контейнер внесли наработанную суспензию в количестве 3% масс; во второй - монокультуру Rhodococcus erythropolis AС 1339 Д в количестве 3% масс; третий контейнер служил контролем, без внесения микроорганизмов. Культивирование проводили в течение 5 суток при комнатной температуре. Влажность грунта в контейнерах составляла 60%.
О нефтеокисляющей способности микроорганизмов судили по убыли нефти. Содержание нефти определяли весовым методом [33], результаты расчета представлены в таблице 3.1 и на рисунке 3.1.
Таблица 3.1 - Расчет количества нефти
Название |
Вес пустого бюкса, г |
Вес бюкса с нефтью, г |
Вес нефти, г |
|
1 |
14,6981 |
15,2148 |
0,5167 |
|
2 |
15,4938 |
15,5938 |
0,1 |
|
3 |
15,6315 |
16,4986 |
0,8671 |
Рисунок 3.1 - Степень биодеградации: консорциум - аборигенные микроорганизмы; RQ - монокультура Rhodococcus erythropolis AC 1339 Д; контроль - без микроорганизмов.
Косвенно о степени биодеструкции судили по приросту нефтеокисляющих микроорганизмов. Численность микроорганизмов определяли по методу Коха путем высева на твердую питательную среду Раймонда [33].
Статистическая обработка данных проводилась в соответствии с методическими рекомендациями [34].
Таблица 3.2 - Прирост численности микроорганизмов, растущих на питательной среде Раймонда
№ № |
Серия |
Численность микроорганизмов, кл/г абс.сух.почвы |
||
Начальная |
Конечная (через 5 суток) |
|||
1 2 3 |
Аборигенные микроорганизмы Rhodococcus erythropolis AC 1339 Д Контроль |
(3 ± 0,1)*106 (1 ± 0,1)*106 (2 ± 0,3)*102 |
(5 ± 0,5)*107 (1 ± 0,2)*107 (3 ± 1,3)*103 |
Активированные аборигенные нефтеокисляющие микроорганизмы, разлагают нефть в среднем на 9-12% эффективнее, чем известный углеводородокисляющий штамм Rhodococcus erythropolis AС 1339 Д.
3.3 Подбор стимуляторов роста нефтеокисляющих микроорганизмов
В качестве стимуляторов роста аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов, использовали: органический экстракт, полученный из активного ила; активный ил; избыточный активный ил (возраст 1 год); избыточный активный ил (возраст 5 лет).
Получение органического экстракта описано ниже.
Для проведения исследования готовились экстрагенты путем добавления к дистиллированной воде 25%-го гидроксида аммония. Добавления проводились до концентрации 10%-го раствора гидроксида аммония. Для этого в термостойком стакане смешивались навески:
40 мл 25% раствора гидроксида аммония + 60 мл дистиллированной воды. Затем, в колбу на 250 мл вносилась навеска - 10г подготовленной пробы избыточного ила, туда же наливали 100 мл 10%-го раствора гидроксида аммония и ставили для перемешивания на магнитную мешалку с подогревом на 30 минут. Подогрев производили до 60-70°С.
После 30 минут перемешивания полученную суспензию фильтровали для отделения иловой воды. Полученный фильтрат нейтрализовали фосфорной кислотой до нейтральной реакции (pH 7,0).
Эксперимент проводили следующим образом: в 5 контейнеров добавили по 100 г почвы, вносили по 3% масс. нефти и по 3% масс аборигенных микроорганизмов (кроме контрольного контейнера).
В первый контейнер прилили 1% масс активного ила; во второй - 1% масс избыточного ила (возраст 1 год); в третий - 1% масс избыточного ила (возраст 5 лет); в четвертый - 1% масс органический экстракт, полученный из активного ила (5 мл).
Контролем служил контейнер без внесения микроорганизмов.
Культивирование проводили в течение 7 суток при комнатной температуре, поддерживая влажность грунта 60%.
Остаточное содержание нефти определяли методом ИК - спектрометрии на приборе ИКН - 025 [35].
Результаты представлены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Содержание нефти, мг/дм3
№ |
Серия |
Концентрация нефти, мг/ дм3 |
||
Начальная |
Конечная (через 7 суток) |
|||
1 2 3 4 5 |
Активный ил Избыточный активный ил (1 год) Избыточный активный ил (5 лет) Органический экстракт Контроль |
26,7 26,7 26,7 26,7 26,7 |
4,1 6,9 5,3 2,3 20 |
Степень биодеградации представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Степень разложения нефти: АИ - активный ил; ИАИ 1 год - избыточный активный ил, возраст которого 1 год; ИАИ 5 лет - избыточный активный ил, возраст которого 5 лет; ГВ - экстракт гуминовых веществ; контр - контроль, без микроорганизмов.
Как видно из рисунка, наибольшая степень биодеструкции нефти достигается при использовании органического экстракта в качестве стимулятора роста нефтеокисляющих микроорганизмов.
Вывод: аборигенные нефтеокисляющие микроорганизмы, выделенные из нефтезагрязненного грунта (Туймазинское месторождение, РБ) могут быть использованы для очистки нефтезагрязненных почв.
Использование органического экстракта в качестве фактора роста повышает степень биодеструкции нефти. Степень биодеструкции нефти без гуминового экстракта составляет 86,2%, с гуминовым экстрактом - 91,38%, что повышает эффективность разложения на 5,18%.
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
В данной дипломной работе предлагается усовершенствование существующей системы очистки сточных вод БИО-25 на предприятии ООО «Газпром трансгаз Уфа» (рисунок 1.1) - внедрение коагуляционной камеры с использованием коагулянта «Ферикс-3», с помощью которого можно очистить сточную воду от фосфатов до показателей, позволяющих использовать очищенную воду в оборотном водоснабжении.
4.1 Расчет капитальных затрат
Капитальные затраты - это единовременные вложения по созданию основных фондов строящегося объекта. Исчисление предстоящих капитальных вложений в объект принято называть определением сметной стоимости (цены) оборудования [36].
Затраты на приобретение оборудования приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Стоимость оборудования
Наименование |
Марка прибора |
Стоимость единицы, руб |
Количество, шт |
Сумма, руб |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Коагуляционная камера |
CO-25\1-V |
41600 |
1 |
41600 |
Стоимость основных фондов проектируемой коагуляционной камеры CO-25/1-V равна 41600 руб.
Сметная стоимость оборудования складывается из следующих элементов [37]:
- отпускных цен.
- расходов по доставке оборудования от завода-изготовителя до приобъектного склада стройки, включая транспортные и погрузочно-разгрузочные расходы (принимаются 5 % к отпускной цене оборудования):
41600·0,05=2080 руб.
- расходов на тару и упаковку (принимаются 1 % к цене оборудования):
41600·0,01=416 руб.
- наценок снабженческих или сбытовых организаций (принимаются 10% к цене оборудования):
41600*0,1=4160 руб.
- расходов на комплектацию (принимается 0,5% к цене оборудования):
41600·0,005=208 руб.
- заготовительно-складских расходов (принимается 1% к цене оборудования):
41600·0,01=416 руб
- запасных частей (принимается 2% к цене оборудования):
41600·0,02=832 руб.
- сметная стоимость работ по монтажу принимается в размере 15% от стоимости оборудования в отпускных ценах:
41600* 0,15=6240 руб.
Таким образом, сметная стоимость нового оборудования составляет:
К = Ц +++++ Рзч + + Рмонт, (4.1)
К=41600+2080+416+4160+208+416+832+6240 = 55952 руб.
- затраты на заработную плату:
Монтаж ведут 3 слесаря 5 разряда в течение 14 дней. Продолжительность рабочего дня - 8 часов. Часовая тарифная ставка ЧТС-45 руб/час.
Оплата по тарифу 14 дней работы трех рабочих 3зп составляет:
3зп = ЧТС*Д*Н*Р, (4.2)
где Д - продолжительность рабочего дня, ч;
Н - число рабочих дней;
Р - число рабочих.
руб.
По действующему премиальному положению предусматривается премия в размере 70 % от оплаты по тарифу:
, (4.3)
руб.
Заработная плата рабочих за 14 дней составляет:
, (4.4)
руб.
Заработная плата с учетом районного коэффициента 1,15:
Ззп =Зпр0 *1,15 = 25704*1,15 = 29560 руб.
Учитываем то, что с заработной платы рабочих Ззп платится единый социальный налог в размере 34 %:
, (4.5)
руб,
Ззп=29560 + 10051 = 39611 руб.
Результаты расчета сметной стоимости оборудования приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Результаты расчета сметной стоимости оборудования
Расходы |
% к цене оборудования |
Сумма, руб. |
|
Отпускная цена оборудования |
- |
41600 |
|
Расходы по доставке |
5 |
2080 |
|
Расходы на тару и упаковку |
1 |
416 |
|
Наценки снабженческих, сбытовых организаций |
10 |
4160 |
|
Расходы на комплектацию |
0,5 |
208 |
|
Складские расходы |
1 |
416 |
|
Запасные части |
2 |
832 |
|
Стоимость работ по монтажу |
15 |
6240 |
|
Затраты на оплату труда |
- |
29560 |
|
Отчисления на социальные нужды |
- |
10051 |
|
ИТОГО |
- |
95563 |
4.2 Определение годовых эксплуатационных расходов
Годовые эксплуатационные расходы определены по следующим элементам [38]:
- затраты на коагулянт
- затраты на электроэнергию;
- затраты на воду;
- фонд заработанной платы;
- отчисления на социальные нужды;
- амортизационные отчисления;
- РСЭО (расходы на содержание и эксплуатацию оборудования);
- прочие расходы.
4.2.1 Затраты на коагулянт «Ферикс-3»
Стоимость коагулянта за год:
Зк=365*n*C, (4.6)
где 365 - количество дней в году;
n - количество коагулянта, затрачиваемого в сутки, n = 2,557 кг;
C - стоимость одного килограмма раствора коагулянта «Ферикс-3», С = 17 руб,
Зк = 365*2,557*17 = 15866 руб.
4.2.2 Затраты на электроэнергию
Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле:
Зэл = На * Ц; (4.7)
Зэл =36163*2=72326 руб,
На - количество потребляемой электроэнергии, КВт/ч;
Ц - цена за ед. руб;
4.2.3 Затраты на воду
Зв = Цв* Vст.вод, (4.8)
где Цв - тариф на водоснабжение (23 руб/м3);
Vст.вод - объем сточных вод;
Vст.вод = 365*Q, (4.9)
где Q - количество сточных вод, проходящих через БОС, Q = 25 м3/сутки;
Vст.вод =25*365=9125 м3,
Зв = 23 * 9125= 209875 руб.
4.2.4 Фонд заработной платы
Исходными данными к расчету фонда заработной платы являются: законодательные положения по труду и заработной плате; штатное расписание; элементы тарифной системы; положения о премиальных системах; элементы балансов рабочего времени по режимам труда и продолжительности рабочего дня [38].
Расчет производится из условия, что на установке действует восьмичасовой рабочий день, затраты на заработную плату оператора 5 разряда рассчитываются на 1 оператора 5 разряда. Часовая тарифная ставка ЧТС =100 рублей за час [39].
Оплата по тарифу за год работы одного оператора 3зп составляет:
, (4.10)
где Д - продолжительность рабочего дня, ч;
Н - число рабочих дней;
Р - число рабочих.
руб/год.
Заработная плата с учетом районного коэффициента 1,15:
Ззп =Ззп *1,15=220000*1,15=253000 руб.
Премия оператору 5 разряда за 100% выполнение плана составляет 30 % от оплаты по тарифу:
, (4.11)
руб.
Заработная плата оператора составляет:
, (4.12)
руб.
4.2.5 Отчисления на социальные нужды
Учитываем то, что с заработной платы рабочих Ззп платится единый социальный налог в размере 34 % [40]:
, (4.13)
руб,
Ззп=319000+108460=427460 руб/год.
4.2.6 Отчисления на амортизацию
Отчисления на амортизацию рассчитываются по формуле:
, (4.14)
где ОФ - основные фонды, руб.;
- норма амортизации, %.
Норма амортизации принимается равной 3 %. Стоимость основных фондов установки ОФ = 55952 руб.
А = 55952*0,03 = 1679 руб.
4.2.7 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО)
Затраты на текущий ремонт Зтр составляют 4 % от капитальных затрат:
Зтр = 0,04*К, (4.15)
где К - капитальные затраты;
Зтр = 0,04*95563 = 3823 руб.
Затраты на обслуживание 3об составляют 1,5 % от капитальных затрат:
3об = 0,015*К; (4.16)
3об = 0,015*95563= 1434 руб;
Отчисления в ремонтный фонд Зрем составляют 14 % от капитальных затрат:
Зрем = 0,14*К, (4.17)
Зрем = 0,14*95563= 13379 руб,
Итого:
Зрсэо= 3тр + 3об + Зрем , (4.18)
Зрсэо = 3тр + 3об + Зрем == 3823+1434+13379 = 18636 руб.
4.2.8 Прочие затраты
Прочие затраты составляют 3 % от фонда заработной платы:
ФЗП *0,03=319000*0,03=9570 руб.
4.2.9 Общехозяйственные расходы
Общехозяйственные расходы (ОХР) составляют 30% от эксплуатационных затрат:
ОХР = 0,3*755412 = 226624 руб.
где 755412 руб - затраты на вспомогательные материалы, энергию, воду, оплату труда, отчисления на социальные нужды, амортизация, РСЭО и прочие затраты.
Таблица 4.3 - Эксплуатационные затраты на работу системы биологической очистки сточных вод после внедрения установки
Статья затрат |
Сумма, руб. |
|
Затраты на вспомогательные материалы |
15 866 |
|
Затраты на энергию |
72 326 |
|
Затраты на воду |
209 875 |
|
Затраты на оплату труда |
319 000 |
|
Отчисления на социальные нужды |
10 8460 |
|
Амортизация |
1 679 |
|
РСЭО |
18 636 |
|
Прочие затраты |
9 570 |
|
Общехозяйственные расходы |
226 624 |
|
ИТОГО |
982 036 |
Себестоимость очистки 1 м3 сточных вод:
Соч = 982036/(25*365) = 108 руб/м3.
4.3 Оценка предотвращенного экологического ущерба от антропогенного воздействия
Оценка предотвращенного экологического ущерба от антропогенного воздействия рассчитывается по формуле [41]:
У впрr n= (Увуд rj *Мвnk) * Квэг, (4.19)
где У впрr - предотвращенный экологический ущерб водным ресурсам в рассматриваемом r-том регионе, в результате осуществления n-го направления природоохранной деятельности по к-му объекту (предприятию) в течение отчётного периода времени, руб.;
Увудrj - показатель удельного ущерба (цены загрязнения) водным ресурсам, загрязняющих веществ на конец отчётного периода для j-гo водного объекта в рассматриваемом r-том регионе, (9750,10 руб./усл.т.);
Мвnk - приведенная масса загрязняющих веществ, не поступивших (не допущенных к сбросу) в j-й водный источник с к-го объекта в результате осуществления n-го направления природоохранной деятельности в r-м регионе в течение отчётного периода времени, тонн;
Квэг - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов по бассейнам основных рек (1,10).
Приведенная масса загрязняющих веществ рассчитывается по следующей формуле:
для к-го конкретного объекта (или водоохранного мероприятия)
Мвnк =miв Квэi,
где m вi - фактическая масса снижаемого (недопущенного к попаданию в водный источник) i-ro загрязняющего вещества или группы веществ с одинаковым коэффициентом относительной эколого-экономической опасности на к-том объекте (или в результате осуществления к-гo водоохранного мероприятия) в течение отчётного периода времени, тонн;
Квэi - коэффициент относительной эколого-экономической опасности для i-гo загрязняющего вещества или группы веществ;
i-вид загрязняющего вещества или группы веществ;
к - количество объектов (предприятий, производств), осуществляющих водоохранную деятельность или количество водоохранных мероприятий, не допускающих (снижающих) сбросы загрязняющих веществ в водные источники;
N - количество учитываемых загрязняющих веществ.
Величина предотвращенного экологического ущерба П после внедрения коагуляционной установки [42]:
П = 9750,10*1,10 *( Мвдоnк - Мвдоnк), (4.20)
где Мвдоnк - приведенная масса загрязняющих веществ до внедрения коагуляционной установки;
Мвдоnк - приведенная масса загрязняющих веществ после внедрения коагуляционной установки;
П = 9750,10*1,10*((0,00000975-0,00000743)*0,15 + (0,000591 -
- 0,000401)*0,05 + (0,00001418 - 0,000023) * 0,05 + (0,000031 -
-0,000038)*0,05 + (0,0000238 - 0,00000289)*0,30 + (0,00000011 -
-0,00000009)*20,0 + (0,00000017 - 0,00000004)*0,20 + (0,00001402 - - 0,0000264)*0,20 + (0,0000002 - 0,00000009)*1 + (0,000023 -
- 0,0000143)*0,30 + (0,0000013 - 0,0000005)*1,00 + (0,00000022 -
- 0)*1,00 + (0,00000021 - 0,00000008)*11,00) = 193 руб/тонн.
Согласно табл. 2.5 в 1 м3 воды содержится 709 г. Следовательно в 25м3 воды - 0,018 тонн. Величина предотвращенного экологического ущерба:
П' = 193*0,018*365 = 1269 руб.
4.4 Экономическая эффективность предложенной коагуляционной установки
Для расчета экономической эффективности внедрения предлагаемой коагуляционной установки сначала определим все виды эффектов от использования данного оборудования [43].
1. Предотвращенный экологический ущерб от антропогенного воздействия:
Пг = 1269 руб/год.
2. Стоимость экономии воды за счет использования оборотного цикла водоснабжения (используется до 70% сточной воды) составляет в год при суточном объеме 25 м3 и стоимости 1м3 воды - 36 рублей:
Эв = (25*0,7*36)*365 = 229 950 руб/год,
Принимая во внимание вышеназванные виды эффекта, которые получает предприятие от внедрения коагуляционной установки, можно рассчитать эффективность внедрения данного оборудования для предприятия и срок его окупаемости [44].
Эффективность внедрения данного оборудования равна:
Е = (Пг +Эв)/( КВ*0,12 + Сэз), (4.21)
где КВ - капитальные вложения в оборудование (коагуляционную установку);
Сэз - сумма эксплуатационных затрат;
Е = (1269 + 229950)/(982036 + 95563*0,12) = 0,23.
Если учесть, что Ен = 0,1, то предлагаемое мероприятие эффективно.
Срок окупаемости Ток предлагаемого мероприятия составит:
Ток = КВ/ Эобщ, (4.22)
где КВ - капитальные вложения в оборудование;
Эобщ - общая экономия после внедрения коагуляционной установки;
Ток = 95563/229950 = 0,42 года.
Рентабельность издержек производства:
Р = (Эв /Сэз)*100% ; (4.23)
Р = (229950/982036)*100% = 23,4%.
4.5 Выводы по экономической части
В экономическом разделе проведен расчет основных технико-экономических показателей проектируемой установки. Результаты расчетов сведены в таблицу 4.5.
Таблица 4.5- Основные технико-экономические показатели
№ |
Наименование |
Значение |
|
1 |
Капитальные затраты, руб |
95563 |
|
2 |
Эксплуатационные затраты, руб |
982036 |
|
3 |
Экономическая эффективность, % |
23 |
|
4 |
Срок окупаемости, год |
0,42 |
|
5 |
Предотвращенный экологический ущерб, руб |
1269 |
|
6 |
Рентабельность издержек производства, % |
23,4 |
Результаты расчетов показали, что внедрение коагуляционной установки является выгоднее, чем простой сброс загрязненных сточных вод в водоем, т.к. суммарный эффект, получаемый от использования установки покроет все затраты на её монтаж и эксплуатацию за 0,42 года
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА
В данном разделе приведена программа расчета аэротенка, иловой площадки и вторичного радиального отстойника с использованием программного обеспечения Delphi 7.
5.1 Описание формул
5.1.1 Расчет аэротенка
Расчет ведем для аэротенка-отстойника.
Период аэрации tatm , ч, в аэротенках, следует определить по формуле
(5.1)
где Len - БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), Len = 230 мг/л; Lex - БПКполн очищенной воды, Lex = 35 мг/л; ai - доза ила, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников, a=3,2 г/л; s -зольность ила, принимаемая 0,3; p - удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:
(5.2)
где p max - максимальная скорость окисления, мг/(г*ч), p max = 85 мг/(г*ч); CO - концентрация растворенного кислорода,Co = 2 мг/л;
Kl - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, Kl =33 мг/л;
КО - константа, характеризующая влияние кислорода, КО = 0,625 мгО2/л;
ц - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила,
ц = 0,007 л/г.
Степень регенерации активного ила R:
(5.3)
где J - иловый индекс, г/см3; J = 130 г/см3.
Доза ила в регенераторе ap:
(5.4)
Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке ta, с учетом разбавления БПК циркулирующим раствором:
(5.5)
(5.6)
Расчетные параметры аэротенка БИО-25 приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Расчетные характеристики аэротенка БИО-25
Число монтажных элементов |
Длина, м |
Ширина, м |
Высота, м |
Объем аэротенка, м3 |
Объем отстойника, м3 |
|
1 |
5,6 |
3,5 |
3,0 |
28 |
10,5 |
5.1.2 Иловая площадка
Суточный объем сброженного осадка из осветлителей - перегнивателей определяется их его объема за счет уплотнения и сбраживания:
(5.7)
где Vn - суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель - перегниватель, Vn = 2,1 м3/сут;
а - коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при сбраживании, а=2;
b - коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%, b = 2.
Полезная площадь иловых площадок:
(5.8)
где Д - среднегодовая загрузка на иловые площадки, Д=2 м3;
n - климатический коэффициент, n = 1.
Принимаем 2 карты площадью:
(5.9)
Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами:
(5.10)
где k1 - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной.
Принимаем k1 = 0,3.
Общая площадь иловых площадок:
(5.11)
Принимаем рабочую глубину карт 0,5 м, высоту оградительных валиков 0,8 м, ширину валиков по верху 0,5 м, уклон дна разводящих лотков 0,01 м.
Иловые площадки проверяются на намораживание:
(5.12)
где Т - продолжительность периода намораживания, число дней в году со среднесуточной температурой воздуха не ниже 10єC, Т=150 дней;
k2 - коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации, k2 = 0,8;
k3 - коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие испарения, k3 = 0,75.
Объем подсушенного осадка (влажностью 80%) за год, м3:
(5.13)
Уборка подсушенного осадка осуществляется экскаватором Э-352 с заменой ковша стругом и дальнейшей нагрузкой осадка на самосвалы типа ГОВ-93. Производительность экскаватора - 35 т/ч. В течение года экскаватор будет работать, ч:
(5.14)
5.1.3 Вторичные радиальные отстойники
После аэротенков сточная вода поступает во вторичные радиальные отстойники. Они предназначены для выделения активного ила из иловой смеси, поступающей из аэротенка.
Общий расчетный объем вторичного отстойника при продолжительности отстаивания 2 часа:
Vобщ2 = Qmax*T, (5.15)
где Qmax - максимальный расход потока, Qmax = 4,85 м3/ч.
Конструктивные характеристики вторичного радиального отстойника примем согласно пп 6,61 - 6,63 [30].
Hs - рабочая глубина части, Hs = 1,5 м;
at - концентрация ила в осветленной воде, at = 10 мг/л;
Ks - коэффициент использования объема зоны отстаивания, для радиальных отстойников, Ks = 0,4;
Bset -ширина, Bset = 3 м;
Z -зона отстаивания, Z = 3 м3;
vw - скорость рабочего потока, vw = 5 мм/с;
N - количество отстойников, N = 3 шт;
Ds - диаметр отстойника, Ds = 2,5 м;
d - диаметр впускного устройства, d = 1,5м;
u 0 - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, u0 = 1,4 мм/с;
нt - турбулентная составляющая, принимаемая в зависимости от u0, нt = 0 мм/с.
Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке qs , м3/(м2 Чч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке ai , г/л, его индекса J, см3/г, и концентрации ила в осветленной воде at , мг/л, по формуле:
(5.16)
Производительность отстойника qо, м3/ч:
(5.17)
Количество отстойников (N) должно быть не менее трех рабочих.
Фактическая продолжительность отстаивания Tf:
(5.18)
В отстойнике происходит снижение БПК на 20%:
(5.19)
Снижение концентрации B1 (B1 =78 мг/л) взвешенных веществ на 50%:
(5.20)
Выбираем радиальные отстойники, параметры которых приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Параметры выбранного радиального отстойника
Диаметр, м |
Количество отстойников, шт |
Общий объем, м3 |
Фактическая продолжительность отстаивания, ч |
|
2,5 |
3 |
9,7 |
1,86 |
5.2 Таблица констант неизвестных параметров
Описание констант неизвестных параметров программы расчета аэротенка-отстойника, иловой площадки, вторичного радиальные отстойника, приведено в таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Константы неизвестных параметров
Название |
Обозначение |
||
В блок-схеме |
В программе |
||
1 |
2 |
3 |
|
Продолжительность аэрации |
tatm |
Tatm |
|
Объем поступающей сточной воды |
Q |
Q |
|
БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды |
Len |
Len |
|
БПКполн очищенной воды |
Lex |
Lex |
|
Доза ила с учетом работы вторичных отстойников |
ai |
Ai |
|
Удельная скорость окисления |
p |
P |
|
Зольность ила |
s |
S |
|
Максимальная скорость окисления |
p max |
Pmax |
|
Концентрация растворенного кислорода |
CO |
C |
|
Константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ |
Kl |
Ki |
|
Коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила |
ц |
Fi |
|
Степень регенерации активного ила |
R |
R |
|
Иловый индекс |
J |
J |
|
Доза ила в регенераторе |
ap |
Ap |
|
Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке с учетом разбавления циркулирующим раствором |
ta |
Ta |
|
Суточный объем сброженного осадка из осветлителей - перегнивателей |
Vc |
Vc |
|
Суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель |
Vn |
Vn |
|
Коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при сбраживании |
а |
a |
|
Полезная площадь иловых площадок |
Fпол |
Fpol |
|
Среднегодовая загрузка на иловые площадки |
Д |
D |
|
Климатический коэффициент |
n |
n1 |
|
Площадь карты |
f |
f |
|
Дополнительная площадь иловых площадок |
Fдоп |
Fdop |
|
Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной. |
k1 |
k1 |
|
Общая площадь иловых площадок |
F |
Frez |
|
Намораживание иловых площадок |
hнам |
H |
|
Продолжительность периода намораживания |
Т |
T |
|
Коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения |
k2 |
k2 |
|
Объем подсушенного осадка |
V |
V |
|
Продолжительность работы экскаватора |
Тр |
Tp |
|
Общий расчетный объем отстойников |
Vобщ2 |
Vob |
|
Максимальный расход потока |
Qmax |
Qmax |
|
Рабочая глубина части |
Hs |
Hs |
|
Коэффициент использования объема зоны отстаивания |
Ks |
Ks |
|
Гидравлическая нагрузка вторичных отстойников |
qs |
Qs |
|
Производительность вторичного отстойника |
qо |
Qo |
|
БПК во вторичном отстойнике |
La |
La |
|
Фактическая продолжительность отстаивания |
Tf |
Tf |
|
Концентрация взвешенных веществ до вторичных отстойников |
B1 |
B1 |
|
Концентрация взвешенных веществ после вторичных отстойников |
В |
В |
|
Количество секций вторичного отстойника |
N |
Nsec |
|
Зона отстаивания вторичного отстойника |
Z |
Zona |
|
Диаметр отстойника |
Ds |
Dss |
|
Диаметр впускного устройства |
d |
Den |
|
Гидравлическая крупность задерживаемых частиц |
u 0 |
Uo |
|
Турбулентная составляющая |
нt |
Vt |
|
Концентрация ила в осветленной воде |
at |
At |
|
БПК сточной воды после разбавления циркулирующим раствором |
Len' |
Len1 |
5.3 Блок - схема программы
Блок - схема программы расчета аэротенка-отстойника, иловой площадки, вторичного радиальные отстойника, коагуляционной установки, установки обеззараживания сточных вод, третичного радиального отстойника представлена на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 - Блок схема программы
5.4 Текст программы
// Заголовок и перечень используемых библиотек. К стандартным добавляется библиотека Math для расчета сложных степеней и извлечения корня.
unit Dautova;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls, Math, Menus;
//Конструктор используемых объектов графического окна. TLabel - статичные надписи, TEdit - окно текста с изменяемым содержимым для вывода результатов расчета, TButton - кнопка запуска расчета.
type
TForm1 = class(TForm)
lbl1: TLabel;
lbl2: TLabel;
edt1: TEdit;
edt2: TEdit;
btn1: TButton;
lbl3: TLabel;
lbl4: TLabel;
edt3: TEdit;
edt4: TEdit;
lbl5: TLabel;
edt5: TEdit;
lbl6: TLabel;
lbl7: TLabel;
edt6: TEdit;
lbl8: TLabel;
edt7: TEdit;
lbl9: TLabel;
edt8: TEdit;
lbl10: TLabel;
edt9: TEdit;
lbl11: TLabel;
edt10: TEdit;
lbl12: TLabel;
edt11: TEdit;
Label1: TLabel;
edt12: TEdit;
lbl13: TLabel;
edt13: TEdit;
lbl14: TLabel;
edt14: TEdit;
lbl15: TLabel;
edt15: TEdit;
lbl17: TLabel;
edt17: TEdit;
lbl18: TLabel;
edt18: TEdit;
lbl16: TLabel;
edt16: TEdit;
procedure FormCreate (Sender: TObject); //Конструктор процедуры создания диалогового окна.
procedure btn1Click(Sender: TObject); // Конструктор процедуры обработки нажатия на кнопку в диалоговом окне.
// Объявление переменных
private
{ Private declarations }
public
D, Q, Len, Lex, Pmax, C, Ki, J, a, n1, B1, T, Nsec, Zona, At, Vt :Integer;
B, La, Tf, Qo, Qs, Ks, Vob, Qmax, Frez, H, Hs, V, Tp, P, Tatm, Ai, S, Ko, fi, R, Ap, Len1, Ta, x, k2, k3, Vc, Vn, Fpol, f, Fdop, k1, Dss, Den, Uo :Real;
end;
// Начало программы.
var
Form1: TForm1;
implementation
{$R *.dfm}
// Процедура создания основного окна программы, основной текст программы.
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
// Вывод окна стандартных размеров 1024*768
Form1.Width := 1024;
Form1.Height := 768;
// Присвоение значений переменным для расчетов.
Len:=230; Lex:=35; Ai:=3.2; S:=0.3; Pmax:=85; C:=2; Ki:=33; Ko:=0.625;
K:=0.44; D:=45; Qmax:=4.85; Ks:=0.4; Fi:=0.007; J:=130; k1:=0.3; a:=2; k3:=0.75; k2:=0.8; Vn:=2.1; D:=2; n1:=1; T:=150; Hs:=1.5; B1:=78; Nsec:=3; Zona:=3;
At:=10; Dss:=2.5; Den:=1.5; Uo:=1.4; Vt:=0;
// Формулы расчета
P:=Pmax*((Lex*C)/(Lex*C+Ki*C+Ko*Lex))*(1/(1+Fi*Ai));
Tatm:=(Len-Lex)/(Ai*(1-S)*P);
R:=Ai/(1000/J-Ai);
Ap:=0.5*R*Ai;
Len1:=(Len+Lex*R)/(1+R);
Ta:=2.5/sqrt(Ai)*Log10(Len1/Lex);
Vc:=Vn/4;
Fpol:=Vc*366/(D*n1);
f:=Fpol/2;
Fdop:=k1*Fpol;
Frez:=Fdop+Fpol;
H:=(T*Vc*k3)/(Fpol*k2);
V:=Vc*366*4/20;
Tp:=V/35;
Vob:=Qmax*2;
Qs:=4.5*Ks*(Power(Hs, 0.8))/(Power(0.1*J*Ai, 0.05-0.001*At));
Qo:=2.8*Ks*(Dss-Den)*(Uo-Vt);
Tf:=(Nsec*Zona)/Qmax;
La:=Len*0.8;
B:=B1*0.5;
end;
// Процедура нажатия на кнопку. Запускает вывод расчетов в окна TEdit.
procedure TForm1.btn1Click(Sender: TObject);
begin
edt1.text:=floattostr(Tatm);
edt2.text:=floattostr(P);
edt3.Text:=FloatToStr(R);
edt4.Text:=FloatToStr(Ap);
edt5.Text:=FloatToStr(Ta);
edt6.Text:=FloatToStr(Vc);
edt7.Text:=FloatToStr(Fpol);
edt8.Text:=FloatToStr(Fdop);
edt9.Text:=FloatToStr(Frez);
edt10.Text:=FloatToStr(V);
edt11.Text:=FloatToStr(Tp);
edt12.Text:=FloatToStr(H);
edt13.Text:=FloatToStr(Vob);
edt14.Text:=FloatToStr(Qs);
edt15.Text:=FloatToStr(Qo);
edt16.Text:=FloatToStr(Tf);
edt17.Text:=FloatToStr(La);
edt18.Text:=FloatToStr(B);
end;
end. // Конец программы.
5.5 Результаты расчета
Период аэрации Tatm = 2.36
Удельная скорость окисления Р = 36.86
Степень регенерации активного ила R = 0.71
Доза ила в регенераторе Ap = 1.14
Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке Ta = 0.87
БПК сточной воды после разбавления Len1 = 149.00
Суточный объем сброженного осадка Vc = 0.52
Полезная площадь иловых площадок Fpol = 96.07
Площадь одной карты f = 48.03
Дополнительная площадь иловых площадок Fdop = 28.82
Общая площадь иловых площадок Frez = 124.89
Высота намораживания иловых площадок H = 0.76
Объем подсушенного осадка V = 38.43
Продолжительность работы экскаватора Tp = 1.09
Объем вторичного отстойника Vob = 9.70
Гидравлическая нагрузка вторичных отстойников Qs = 1.61
Производительность вторичного отстойника Qo = 1.56
Фактическая продолжительность отстаивания сточной2 воды во вторичном отстойнике Tf = 1.85
БПК во вторичном отстойнике La = 184.00
Подобные документы
Определение концентрации загрязнений сточных вод. Оценка степени загрязнения сточных вод, поступающих от населенного пункта. Разработка схемы очистки сточных вод с последующим их сбросом в водоем. Расчет необходимых сооружений для очистки сточных вод.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.01.2012Физико-химические свойства воды. Основные типы ее загрязнений и методы их удаления. Выбор места расположения очистных сооружений и определение требуемых площадей. Электрофизический способ очистки и обеззараживания питьевой воды с помощью нанотехнологий.
научная работа [350,7 K], добавлен 17.03.2011Круг проблем в области очистки химически загрязненных сточных вод предприятий метизной промышленности. Анализ системы формирования, сбора, очистки сточных вод ОАО "Северсталь-метиз", разработка технических решений по достижению их нормированного качества.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.03.2013Особенности обеспечения самоочищения загрязненных вод. Блок-схема очистных сооружений канализации. Очистка воды от загрязнителей хлорированием, электролитами, механическим и физико-химическим методом. Очищающее начало аэротенков. Выбор схемы очистки.
реферат [1,3 M], добавлен 17.11.2011Механическая очистка сточных вод на канализационных очистных сооружениях. Оценка количественного и качественного состава, концентрации загрязнений бытовых и промышленных сточных вод. Биологическая их очистка на канализационных очистных сооружениях.
курсовая работа [97,3 K], добавлен 02.03.2012Состав сооружений, расположенных на окраине п. Белый Яр и технологическая схема. Количественная и качественная характеристика стоков. Зарубежный опыт использования искусственных водно-болотных экосистем для очистки сточных вод в условиях холодного климата
дипломная работа [223,4 K], добавлен 02.07.2011Характеристика расположения нефтебазы, физико-географических и климатических условий района. Воздействие производства на окружающую среду и человека. Состав сточных вод нефтебазы и cхема очистных сооружений. Меры безопасности при работе на установках.
дипломная работа [286,1 K], добавлен 09.03.2012Особенности организации производственного контроля качества воды. Характеристика технологической системы очистки сточных вод на очистных сооружениях базы отдыха "Жемчужина". Роль болот в биосфере. Анализ негативного воздействия на болотные системы.
презентация [4,9 M], добавлен 15.04.2015Источники загрязнения внутренних водоемов. Методы очистки сточных вод. Выбор технологической схемы очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов. Отделение взвешенных частиц от воды.
реферат [29,9 K], добавлен 05.12.2003Характеристика современной очистки сточных вод для удаления загрязнений, примесей и вредных веществ. Методы очистки сточных вод: механические, химические, физико-химические и биологические. Анализ процессов флотации, сорбции. Знакомство с цеолитами.
реферат [308,8 K], добавлен 21.11.2011