Розробка проекту реконструкції споруд очищення побутових стічних вод в умовах КОС м. Селидове.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Розрахунково-пояснювальна записка: с., рис., табл., додаток, посилань.

Об'єктом дослідження дипломного проекту спеціаліста є станція очищення побутових стічних вод.

Метою роботи є розробка проекту реконструкції споруд очищення побутових стічних вод в умовах КОС м. Селідове.

В дипломному проекті зроблений аналітичний огляд існуючих методів очищення побутових стічних вод і детально розглянутий, як найкращий, метод біохімічного очищення. Досліджені фізико-хімічні основи цього процесу. В роботі представлена технологічна схема очисних споруд м. Селидове. Розрахований матеріальний баланс основних етапів очищення, визначені показники якості води після очищення, виконані конструктивні розрахунки основних та допоміжних апаратів, які упорядковані контрольно-вимірювальними приладами. Описані заходи щодо охорони навколишнього середовища. Розроблені засоби охорони праці та виконані розрахунки системи вентиляції та аварійної ситуації.

Стічна вода, технологічна схема, відстійник, біохімічне очищення, аеротенк, активний мул, аналітичний контроль

ABSTRACT

Settlement explanatory statement: p., fig., tab., references, addition.

The object of study diploma project of specialist are the treatment plant wastewater.

The purpose of the work is the development of reconstruction project of installations treatment of domestic wastewater of Selydove city.

In the diploma project, made an analytical review of existing methods of treatment wastewater and thoroughly examined, as the best, method of biochemical purification. Are studied physico-chemical basis of this process. In work presents technological scheme treatment plants Selydove city. Calculated material balance of the main stages of purification, have been determined the parameters of water quality after cleaning, made the constructive calculations of basic and auxiliary machines that are ordered inspection equipment. The described measures to protect the environment. Tools for labor protection and calculations of ventilation and emergency.

Waste water, technological scheme, biochemical purification, aerotank, aeration, active sludge, analytical control

ЗМІСТ

• Вступ
• 1. Характеристика підприємства
• 2. Аналітичний огляд
• 2.1 Загальна характеристика стічних вод
• 2.2 Механічне і хімічне очищення стічних вод
• 2.3 Біологічне очищення на полях зрошення і полях фільтрації
• 2.4 Біологічне очищення стічних водв аеротенках
• 2.5 Біологічне очищення стоків із застосуванням мембранних фільтрів
• 2.6 Очищення стічних вод із застосуванням біофільтрів
• 2.7 Очищення методом біотехнології нітриденітрифікації
• 3. Характеристика вихідної сировини та готового продукту
• 4. Фізико-хімічні основи технологічного процесу
• 4.1 Суть методу біохімічного очищення
• 4.2 Склад активного мулу та біоплівки
• 4.3 Закономірності розпаду органічних речовин
• 5. Опис технологічної схеми
• 6. Матеріальний баланс технологічного процесу
• 7. Аналітичний контроль за стадіями процесу
• 8. Норми технологічного режиму
• 9. Конструктивні розрахунки апаратів
• 9.1 Решітки-дробарки
• 9.2 Піскоуловлювачі
• 9.3 Первинний відстійник
• 9.4 Аеротенк
• 9.5 Вторинний відстійник
• 9.6 Споруди знезараження стічних вод
• 10. Оптимізація конструктивних параметрів аерації від дози активного мулу
• 10.1 Визначення алгоритмічних задач та математичне забезпечення процесу
• 10.2 Ідентифікація пермінних
• 10.3 Аналіз результатів розрахунку
• 11. Вибір основного технологічного обладнання
• 11.1 Решітки-дробарки
• 11.2 Піскоуловлювачі
• 11.3 Первинний відстійник
• 11.4 Аеротенк
• 11.5 Вторинний відстійник
• 11.6 Контактні резервуари
• 12. Автоматичний контроль і регулювання технологічних процесів
• 13. Охорона довкілля
• 13.1 Охорона атмосферного повітря
• 13.2 Охорона гідросфери
• 13.3 Відходи виробництва і їх використання
• 14. Охорона праці та безпека при надзвичайних ситуаціях
• 14.1 Аналіз характеристик та потенціальних небезпек об'єкта дослідження
• 14.2 Вибір і обґрунтування заходів щодо нормалізації умов праці
• 14.2.1 Розрахунок системи вентиляції
• 14.2.2 Розрахунок аварійної ситуації
• 14.3 Забезпечення пожежної безпеки
• 14.4 Безпека при надзвичайних ситуаціях
• 15. Обґрунтування еколого-економічних збитків при впровадженні нових технологій
• Висновки
• Перелік посилань
• Додатки

ВСТУП

На сьогоднішній день гостро постала проблема забруднення навколишнього середовища. У зв'язку з цим існує потреба обов'язкового ретельного очищення компонентів середовища до санітарних норм. Особлива увага приділяється очищенню води у зв'язку з широким її використанням у більшості технологічних процесів, у життєдіяльності людей.

Кожну добу утворюється велика кількість, так званих, побутових стічних вод. В процесі використання води людиною вона змінює свої природні властивості і стає небезпечною в санітарному відношенні. Води забруднені мінеральними та органічними домішками. Для вирішення цієї проблеми в містах розташовані каналізаційні очисні споруди, на яких виконується очищення каналізаційних стоків перед скиданням їх у водойми. На цих спорудах застосовується цілий комплекс фізико-хімічних, механічних і біохімічних методів.

Метою дипломного проекту спеціаліста розробка проекту реконструкції споруд очищення побутових стічних вод в умовах КОС м. Селидове. Під реконструкцією розуміється заміна решіток з ручним видаленням сміття на решітки-дробарки та заміну знезаражуючого агента хлору на гіпохлорит натрія.

Відповідно з темою дипломного проекту можна висунути наступні завдання:

- розглянути існуючі методи очищення стічних вод міста;

- дослідити фізико-хімічні основи методу біохімічного очищення;

- представити технологічну схему очисних споруд з новим устаткуванням, обладнаних контрольно-вимірювальними приладами;

- навести розрахунки матеріального балансу основних процесів та конструктивні розрахунки апаратів;

- розробити заходи щодо охорони навколишнього середовища та охорони праці.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДПРИЄМСТВА

«Компанія «Вода Донбасу» - це найбільше підприємство сфери житлово-комунального господарства України. Воно являє собою унікальний комплекс гідротехнічних та водопровідних споруд і більше 10 тисяч висококваліфікованих спеціалістів, які забезпечують безперебійний процес водозабезпечення Донецької області.

Комунальне підприємство "Компанія "Вода Донбасу" (до 04.09.2007 р. державне виробниче підприємство по зовнішньому централізованому водопостачанню "Укрпромводчормет") створено в 1930 році у зв'язку з великим дефіцитом водних ресурсів у Донбасі для здійснення централізованого водопостачання гірничо-металургійного комплексу, інших галузей промисловості, комунальної сфери та населення [1].

Основними завданнями підприємства є транспортування, очищення води, безперебійне водопостачання області питною і технічною водою населених пунктів і підприємств області.

Джерелами водопостачання служать річка Сіверський Донець через канал «Сіверський Донець-Донбас», водосховища, артезіанські свердловини.

Виробничі об'єкти підприємства - більше 10000 км магістральних водоводів і мереж на території області, фільтрувальні станції, об'єкти енергозабезпечення та зв'язку.

КП «Компанія «Вода Донбасу»» займається різноманітною роботою. До напрямків діяльності підприємства належать:

- водозабір з метою подачі питної і технічної води в маловодні регіони;

- підготовка питної і технічної води;

- зовнішнє централізоване водопостачання питною і технічною водою;

- муніципальне водопостачання;

- збирання і оброблення стічних вод (централізоване водовідведення);

- збирання та знищення інших відходів;

- виробництво пари та гарячої води;

- технічний контроль та аналіз якості води;

- розробка і здійснення заходів щодо запобігання забрудненню водних джерел і зон санітарної охорони;

- інвентаризація земель;

- інженерно-геологічні, інженерно-гідрологічні та спеціальні види вишукувань;

- металеве лиття та оброблення металів;

- виробництво виробів з бетону, гіпсу, цементу;

- виробництво і реалізація трубопровідної арматури [1].

Централізована подача води здійснюється на відстань 260 км від річки Сіверський Донець по каналу Сіверський Донець-Донбас і далі по Південно-Донбаському водоводу до Маріуполя, при цьому підйом води здійснюється на висоту понад 250 м, що забезпечується насосними станціями 7-ми підйомів. Щодоби споживачам подається понад 1,1 млн. питної і 0,3 млн. м³ технічної води. Обробка води здійснюється на 18 фільтрувальних станціях, загальною продуктивністю близько 2 млн. м³ на добу. Подача води споживачам здійснюється по магістральних водоводах і мережах, протяжністю більше 10 тис. км.

До складу підприємства входять 8 регіональних виробничих управлінь, розташованих на території Донецької області, ремонтно-будівельні управління,інформаційно-обчислювальний центр, центральні ремонтно-механічні майстерні, центральна контрольно-дослідна проектно-дослідницька водна лабораторія, 18 виробничих управлінь водопровідно-каналізаційного господарства.

Якість води цілодобово контролюється спеціалізованими лабораторіями підприємства, що пройшли атестацію Міністерства промислової політики України, Донецького державного центру стандартизації і метрології, обласної санепідстанції та Держуправління екології та природоохоронних ресурсів Донецької області.

Одним із підрозділів підприємства є Селидівське виробниче управління водопровідно-каналізаційного господарства, до складу якого входять каналізаційні очисні споруди. На них здійснюється очищення побутових стоків до санітарних норм. Стічні води проходять відділення механічного, біологічного та хімічного очищення. В дипломному проекті передбачається спроектувати реконструкцію очисних споруд, яка включає заміну решіток з ручним видаленням сміття на решітки-дробарки та заміну знезаражуючого агента хлору на гіпохлорит натрія. Ці вдосконалення мають такі переваги:

- решітки-дробарки дозволяють повністю автоматизувати їх роботу, виключаючи контакт працівників з відкидами, що добре в санітарному відношенні;

- гіпохлорит натрію рекомендується застосовувати замість хлору через меншу токсичність у процесі зберігання і використання, меншу вартість і високу окислювальну здатність по відношенню до патогенних організмів.



2. АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД

2.1 Загальна характеристика стічних вод

Стічні води - це води, використані на побутові, виробничі або інші потреби і забруднені різними домішками, що змінили первісний хімічний склад і фізичні властивості, а також води, що стікають з території населених пунктів і промислових підприємств у результаті випадання атмосферних опадів або поливання вулиць.

Органічні речовини, що містяться в стічних водах, потрапляючи в значних кількостях у водойми або накопичуючись в грунті, можуть швидко загнивати і погіршувати санітарний стан водойм і атмосфери, сприяючи поширенню різних захворювань. Тому питання очищення, знешкодження та утилізації стічних вод є невід'ємною частиною проблеми охорони природи, оздоровлення навколишнього середовища людини і забезпечення санітарного благоустрою міст та інших населених місць [2].

Залежно від походження виду і складу стічні води підрозділяються на три основні категорії:

- побутові (компоненти продуктів життєдіяльності людини; забруднення від приготування їжі, прання білизни, прибирання приміщень тощо; тверді відходи, такі як поліетилен, папір та ін.; мікроорганізми, в тому числі патогенні та умовно- патогенні, яйця гельмінтів, цисти найпростіших);

- виробничі (води, використані в технологічних процесах, що не відповідають більше вимогам, що висуваються до їх якості); до цієї категорії вод відносять води, що відкачуються на поверхню землі при видобутку корисних копалин);

- атмосферні (дощові і талі; разом з атмосферними відводяться води від поливу вулиць, від фонтанів і дренажів) [3].

При характеристиці будь-яких стічних вод, у тому числі і побутових, велике значення має їх якісний склад. Забруднення побутових стічних вод за розміром поділяють на :

- нерозчинні, що утворюють великі суспензії (у яких розміри часток перевищують 0,1 мм);

- суспензії, емульсії і піни (у яких розміри часток складають від 0,1 мм до 0,1 мкм);

- колоїдні (з частками розміром від 0,1 мкм до 1 нм );

- розчинні (у вигляді молекулярно-дисперсних частинок розміром менше 1нм) [2].

Існує ще одна класифікація забруднень побутових стічних вод. Відповідно до неї розрізняють забруднення:

- мінеральні ;

- органічні ;

- біологічні.

До мінеральних забруднень відносяться пісок, частки шлаків, глинисті частки, розчини мінеральних солей, кислот, лугів та багато ін речовини.

Органічні забруднення бувають рослинного і тваринного походження. До рослинних відносяться залишки рослин, плодів, овочів, папір, рослинні масла та інші. Основний хімічний елемент рослинних забруднень - вуглець.

Забрудненнями тваринного походження є фізіологічні виділення людей і тварин, залишки тканин тварин, клейові речовини тощо. Вони характеризуються значним вмістом азоту.

До біологічних забруднень відносяться різні мікроорганізми, дріжджові і цвілеві грибки, дрібні водорості, бактерії, в тому числі хвороботворні (збудники черевного тифу, паратифів, дизентерії, сибірської виразки та ін.). Цей вид забруднень притаманний не лише побутовим стічних водам, а й деяким видам виробничих стічних вод, що утворюються, наприклад, на м'ясокомбінатах, бойнях, шкіряних заводах, біофабриках тощо. За своїм хімічним складом вони є органічними забрудненнями, але їх виділяють в окрему групу з огляду санітарної небезпеки, створюваної ними при попаданні у водойми [4].

У побутових стічних водах мінеральних речовин міститься близько 42% (від загальної кількості забруднень); органічних - близько 58%; осаджувані завислі речовини становлять 20%; суспензії - 20%; колоїди - 10%; розчинні речовини - 50%.

Кількість побутових стічних вод залежить в основному від норми водовідведення, яка, у свою чергу, визначається ступенем благоустрою будівель .

У зв'язку з таким складом стічних вод, існує необхідність їх очищення на міських очисних спорудах перед скиданням у водойми до необхідних санітарних норм. Ця проблема вирішується за допомогою застосування ряду методів очищення [2].

Для очищення стічних вод використовують механічні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні методи. При цьому використовують комлекс окремих споруд, в яких по ходу руху стічна вода стічна вода послідовно очищається спочатку від крупних, а потім від все менших за розмірами забруднень.

В спорудах для механічного очищення видаляються найбільш крупні та важкі забруднення, а потім основні маси нерозчинених забруднень; в наступних спорудах для біологічного очищення видаляються залишкові тонкі суспензії та колоїдні і розчинені органічні забруднення, після чого відбувається знезараження стічних вод (дезинфекція) [5].

Для того, щоб обрати найбільш правильну схему очищення стічних вод, потрібно мати інформацію щодо необхідного ступеня очищення стічних вод. На підставі обчисленого необхідного ступеня очищення стічних вод обирається метод очищення за даними таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Залежність методу очищення від необхідного ступеня очищення [5]

Рекомендовані методи очищення	Необхідний ступінь очищення, мг/дм3
	за завислими речовинами	за БПК
1	2	3
Механічне	80	-
Механічне і частково біологічне	25-80	25-80
Механічне і повне біологічне	15-25	15-25
Механічне, повне біологічне і доочищення	< 15	< 15

2.2 Механічне і хімічне очищення стічних вод

Розглянемо схему механічного очищення стічних вод (рис. 2.1)

Рисунок 2.1 - Схема механічного очищення стічних вод [3]: 1 - решітка; 2 - дробарка; 3 - піскоуловлювач; 4 - відстійник; 5 - метантенк; 6 - котельна; 7 - газгольдер; 8 - механічне фільтрування; 9 - хлораторна установка та контактні резервуари

На рисунку 2.1 вказана схема механічного очищення стічних вод з наступним розташуванням споруд: решітки для затримання крупних речовин органічного й мінерального походження; піскоуловлювачі для виділення важких мінеральних забруднень (головним чином піску); відстійники для виділення осаджуваних речовин (головним чином органічних); хлораторна установка з контактними резервуарами, в яких відбувається контакт освітленої води з хлором із метою знищення патогенних бактерій. Після дезинфекції вода може бути скинута у водойми.

Осад із відстійників прямує на мулові майданчики для підсушування або спочатку в метантенки для зброджування; газ, що при цьому утворюється, використовується для потреб очисної станції.

Збродженний осад з метантенків прямує для зневоднення на мулові майданчики, або в мулові ставки (на невеликих або середніх станціях), або на вакуум-фільтри (на великих станціях). Зневоднений осад складується в штабеля, звідки вивозиться на поля для добрива, а дренажна вода приєднується до загального потоку стічних вод і підлягає дезінфекції. в залежності від місцевих умов і обсягу очищуваних вод замість відстійників і метантенків можуть використовуватись двоярусні відстійники, в яких операції освітлення води і зброджування осаду та поєднані в одній споруді [3].

Схема хімічного очищення аналогічна схемі механічного очищення і відрізняється від неї тільки введенням перед відстійником змішувача і реагентного господарства.

Решітки і піскоуловлювачі розташовуються у тій же послідовності, що і в попередній схемі.

Із цих споруд стічна вода потрапляє в змішувач, де до неї додається реагент для коагулювання. Зі змішувача стічна вода потрапляє у відстійник для прояснення. Із відстійника стічна вода випускається або прямо у водойму, або спочатку до фільтру для додаткового прояснення, а потім у водойму. Перед випуском у водойму, якщо це потрібно за нормами, вода може бути ще й продизінфікована [3].

2.3 Біологічне очищення стоків на полях зрошення і полях фільтрації

Далі розглянемо метод біологічного очищення стічних вод на полях зрошення і полях фільтрації.

За схемою, що представлена на рисунку 2.2, стічна вода, що пройшла через решітки, надходить в піскоуловлювачі, а потім у відстійники для освітлення та дегельмінтизації, звідки вона надходить на поля зрошення або поля фільтрації, а потім у водойму. Застосування відстійників дозволяє збільшити навантаження на поля; крім того відстійники покращують якість стічної води з санітарно-гігієнічної точки зору. Осад з відстійників обробляють як і в вищеописаних схемах.

Рисунок 2.2 - Схема біологічного очищення стічних вод на полях зрошення і полях фільтрації [3]: 1 - решітка; 2 - дробарка; 3 - піскоуловлювач; 4 - відстійник; 5 - мулові майданчики; 6 - метантенк; 7 - поля зрошення; 8 - поля фільтрації

2.4 Біологічне очищення стічних вод в аеротенках

Наступним методом очищення побутових стоків є біологічне очищення в аеротенках.

За схемою наведеною на рисунку 2.3, попереднє очищення відбувається на решітках, у піскоуловлювачах, в преаераторах і відстійниках. Подальше очищення відбувається в аеротенках з механічною аерацією (або пневматичною), потім і у вторинних відстійниках і закінчується дезінфекцією, після чого вода скидається у водойму.

Рисунок 2.3 - Схема біологічного очищення в аеротенках з механічною аерацією [3]: 1 - решітка; 2 - дробарка; 3 - піскоуловлювач; 4 - первинний відстійник; 5 - аеротенк з механічною аерацією; 6 - вторинний відстійник; 7 - хлораторна установка та контактні резервуари; 8 - механічне фільтрування; 9 - метантенк; 10 - котельна; 11 - газгольдер

Осад із первинних відстійників оброблюється в метантенках і далі зневоднюється на мулових майданчиках або на вакуум-фільтрах.

Активний мул із вторинних відстійників перекачується в аеротенк (циркуляційний активний мул), а частина, що залишилась (надлишковий мул) передається в преаератор та мулоущільнювачі.

Після мулоущільнювачів мул надходить на утилізаційну установку або в метантенки, де оброблюється разом з осадом первинних відстійників [5].

Біологічне очищення стічних вод в залежності від вимог до скиду стічних вод у водойму може бути повна або неповна. Осад може оброблюватись і в аеробних (мінералізаторах) і в анаеробних умовах на станціях малої та середньої пропускної здатності.

Вибір типу споруд для біологічного очищення стічних вод залежить від цілого ряду факторів. До основних з них належать:

- потрібна ступінь очищення стічних вод;

- розмір площі для очисних споруд;

- характер грунтів, рельєф поверхні тощо.

При виборі схеми очисних споруд необхідно враховувати економічні показники - будівельну і експлуатаційну вартість споруд.

2.5 Біологічне очищення стоків із застосуванням мембранних фільтрів

Також приоритетним напрямком є проектування і будівництво очисних споруд побутових стічних вод із застосуванням сучасних технологій і обладнання, які передбачають: механічне і біологічне очищення, мембранну фільтрацію, знезараження і зневоднення осаду.

На першому этапі застосовується механічне очищення, яку оптимально проводити за двохступеневою схемою: спочатку видаляють тверді відходи за допомогою механізованою решітки з шириною прозору 6 мм, потім - більш дрібні включення розміром до 3 мм.

Другий етап - біологічне очищення в аеротенку, де відбуваються основні процеси обробки забруднюючих речовин - нітрифікація і денітрифікація. Оптимальна тривалість знаходження стічних вод в аеробних і анаеробних умовах визначається за допомогою спеціальних датчиків [6].

Далі стоки прямують на мембранні установки, де відбувається відділення води від мулової суміші, рециркуляція активного мулу, додаткове очищення, знезараження і насичення стоків киснем. Мембранна фільтрація дозволяє затримувати тонкодисперсні та колоїдні домішки, макромолекули, водорості, одноклітинні мікроорганізми, бактерії та деякі віруси і одразу направляють очищену та збагачену киснем на остаточне знезараження на установку ультрафіолетового опромінювання.

Збитковий мул для зневоднення направляється в центрифуги з дозаторами флокулянта. На виході отримують осад вологістю 70%.

Автоматизація системи керування процесом вирішує питання постійного моніторингу технологічного циклу, дає можливість змінення параметрів роботи через інтернет [6].

Застосування сучасного застосування і технологій дозволяє оптимізувати ряд етапів технологічного ланцюга, що суттєво зменшує площу, що займають споруди. Так використання мембранних установок дає можливість зменшити розмір аеротенка і відмовитись від будівництва вторинних відстійників за рахунок інтенсифікації процесу муловідокремлення і забезпечення повернення в аеротенк активного, насиченого киснем мулу. При застосуванні центрифуг для зневоднення досягається така вологість осаду на виході, при якій його одразу ж можна депонувати на спеціальних полігонах або використовувати як рекультивант, що виключає із технологічної схеми мулоущільнювач і мулонакоплювачі.

Зменшення площі і використання сучасних материалів і технологій веде до зменшення об'єма будівельно-монтажних робіт, а значить і сроків реалізації всього проекту. Наприклад, виконання аеротенку у вигляді земляних ємностей з ложем і відкосами, вкритих спеціальним водонепроникним матеріалом, зменшує сроки будівництва в 10-15 разів за рахунок виключення часу, необхідного на твердіння та набору міцності бетону.

Значне покращення техніко-економічних показників роботи аеротенку досягається за рахунок застосування енергозбережуючої аераційної системи пластинчатого типу, обладнаної спеціальними датчиками вмісту кисню, які подають сигнал про необхідність аерації.

Запропонована система очищення має беззаперечні переваги, обумовлені довгим терміном експлуатації, високою надійністю і екологічністю, економічністю витрати матеріальних ресурсів і електроенергії. Обладнання забезпечує стабільний і керований режим очищення стоків на всьому діапазоні робочих параметрів і протягом всього періоду служби, що гарантує відсутність понадлімітних скидів [6].

2.6 Очищення стічних вод із застосуванням біофільтрів

Процес очищення включає стадії: видалення механічних домішок на піскоуловлювачах, первинне відстоювання, біологічне очищення, вторинне відстоювання, доочищення на фільтрах з єршовим завантаженням і знезараження на ультрафіолетових бактеріцидних лампах.

Метод біологічного очищення відбувається із застосуванням біофільтрів і призначений для повного біологічного очищення.

Біологічне очищення відбувається завдяки наявності двох зон - аеробної і анаеробної зон. Процес нітрифікації (окислення амонійного азоту до нітратів) здійснюється хемоавтотрофними аеробними бактеріями, існування яких можливе тільки за наявності в муловій суміші розчиненого кисню в концентраціях більше 1,5 мг/дм³. Істотне насичення води киснем при обертанні барабанів біофільтра не забезпечує потрібного вмісту розчиненого кисню, що не дозволяє отримати нормативну якість води, перш за все за вмістом амонійного азоту. У зв'язку з цим необхідна додаткова аерація [7].

В присутності легкоокислюваних органічних домішок діяльність бактерій-нітрифікаторів інгібірується. Тому для нормального протікання процесу повинне забеспечуватись попереднє зниження легкоокислюваної органіки на 30-35%, що може бути виконане шляхом окислення при попередній аерації стічних вод. Таке рішення дозволяє знизити навантаження на активний мул по органіці і відповідно скоротити час, необхідний для повного окислення амонійноrо азота.

В схемі передбачається застосування попередньої аерації стоків шляхом установлення системи дрібнобульбашкової аерації в баці гасіння напору. Для нормалізації умов протікання нітрифікації організується дозування лужного агенту в піскоуловлювачі, так як на ефективність окислення з'єднань амонія впливає pH середовища.

Анаеробна зона також обладнана системою дрібнобульбашкової аерації з дисковими мембранами. Аераційна система розташована таким чином, щоб забезпечилось дотримання кисневого режиму по всій довжині зони зі зниженням інтенсивності аерації у кінці коридору, оскільки потреба у кисні по всій довжині змінюється від максимальної на початку до мінімальної наприкінці. Повітря на аерацію подається повітродувкою [7].

Виконані заходи дозволяють отримати нормативну якість очищеної води за вмістом азоту, але повного видалення фосфора в процесі біологічного очищення не відбувається. Необхідно відмітити, що зниження вмісту біогенного фосфора до нормативних показників на таких спорудах можна досягти тільки шляхом використання реагентів, наприклад, алюмінієвих коагулянтів. Дозування алюмінієвого коагулянта здійснюється в прояснені стоки при надходженні їх на блок доочищення з їршовою загрузкою.

Технологічна схема цього метода очищення побутових стоків представлена на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 - Схема очищення побутових стічних вод з використанням біофільтрів [7]

1 - каналізаційна насосна станція; 2 - витратомір; 3 - бак гасіння напору; 4 - піскоуловлювач; 5 - біофільтр; 6 - блок доочищення; 7 - бак чистої води; 8 - насоси чистої води; 9 - установка УФ-знезараження; 10 - ежектор; 11 - насоси осаду; 12 - повітродувка; 13 - дозуючий комплекс коагулянта; 14 - дозуючий комплекс лужного агенту

2.7 Очищення методом біотехнології нітриденітрифікації

Існуючі методи очищення стічних вод дозволяють провести очищення стічних вод від азоту на 10-30 %, що не зовсім відповідає вимогам, що висуваються до якості очищених стоків.

Збільшення ефективності очищення по загальному азоту можна досягти, якщо використовувати біотехнологію нітриденітрифікації, яка дозволяє ефективно видаляти органічні речовини та з'єднання азоту із побутових стоків. Якість очищенної води за цими показниками відповідає найжорсткішим вимогам.

Реалізація біотехнології пов'язана із створенням в аеротенку двох типів зон:

- аеробної зони (висока концентрація розчиненого кисню, більше 3 мг/дм³), де протікають процеси аеробного очищення від органічних речовин, нітрифікація;

- аноксидної зони (розчинений кисень практично відсутній, але є нітрати, а також органічні речовини), де відбувається процес денітрифікації.

При доповнені технологічної схеми аноксидною схемою паралельно з процесом нітрифікації відбувається процес денітрифікації - переведення нітратного азоту в азот молекулярний, що віддувається при аерації, в атмосферу. На стадії денітрифікації окислення органічних речовин відбувається не киснем, а нітратами, що дозволяє зменшити витрату повітря і затрати на аерацію. За окислювальною здатністю 1 г нітратного азоту еквівалентен 2,86 г молекулярного кисню [8].

Аноксидні умови створюються заміною аерації на механічне перемішування, що забезпечує підтримання активного мулу у завислому стані. Механічне перемішування вигідніше ніж аерація, однак для діючих очисних споруд реконструкція аеротенків із заміною аерації на механічне перемішування потребує значних капітальних витрат. Альтернативний підхід полягає у створенні аноксидних умов в аеротенку за рахунок низької (мінімально допустимої для запобігання осідання активного мулу) інтенсивності аерації.

Таким чином, результати застосування біотехнології нітриденітрифікації дозволяє суттєво зменшити вміст нітратного і загального азоту в очищеній воді [8].



3 . ХАРАКТЕРИСТИКА ВИХІДНОЇ СИРОВИНИ ТА ГОТОВОГО ПРОДУКТУ

Об'єктом дослідження проблеми очищення побутових стічних були обрані каналізаційні очисні споруди в місті Селидове.

Побутові стічні води міста Селидове надходять на каналізаційні очисні споруди. Вони були введені в експлуатацію в 1989 році і мають проектну продуктивність 23 тис.м³/доб. Але на даний момент їх продуктивність знижена до 5 тис.м³/доб.

Стічні води, що надходять на очищення мають наступну характеристику (таблиця 3.1).

Таблиця 3.1

Характеристика вихідної стічної води [9]

Показники	Од. вим.	Концентрація забруднюючих речовин
		мін.	макс.	серед.
ХСК	мг/дм3	265	490	378
БСК5	мг/дм3	182	340	251
Азот амонійний	мг/дм3	36,5	78,0	58,1
Нітрити	мг/дм3	н/в	н/в	н/в
Нітрати	мг/дм3	н/в	н/в	н/в
Фосфати	мг/дм3	6,3	15,7	8,8
Завислі речовини	мг/дм3	165	388	248
Хлориди	мг/дм3	194	236	210
Сульфаты	мг/дм3	195	282	239
Н/продукти	мг/дм3	0,9	1,3	1,0
СПАР	мг/дм3	2,7	5,8	3,5

Міські стічні води обробляються на спорудах механічного та біохімічного (біологічного) очищення.

При механічному очищенні із стічної води видаляються забруднення, що знаходяться в ній головним чином в нерозчиненому і частково колоїдному стані. У спорудах механічного очищення видаляються забруднення великого розміру (гілки дерев, листя, папір, різноманітне сміття і т.д); затримуються забруднення мінерального походження (пісок); видаляються завислі речовини, в залежності від щільності вони або осідають на дно відстійника, або спливають на поверхню [5].

Для подальшого очищення стічних вод від органічних забруднювачів на каналізаційних очисних спорудах застосовують біохімічне очищення, засноване на використанні життєдіяльності мікроорганізмів, які окислюють органічні речовини, що знаходяться в стічних водах. Біохімічним методом вдається майже повністю звільнитися від органічних забруднень, що залишаються у воді після механічного очищення. Серед споруд біологічного очищення в Селидовому застосовують трьохкоридорні аеротенки з регенерацією. Відокремлення очищеної води від активного мулу відбувається у вторинних радіальних відстійниках [3].

Остаточне знезараження води відбувається в контактних резервуарах. На Селидівських очисних спорудах як реагент застосовують хлор. В проекті пропонується замінити його на гіпохлорит натрію.

Після проведення всіх заходів щодо очищення побутових стоків утворюється очищена вода, що скидується в річку Солону та осад (осад з відстійників та збитковий активний мул). Вимоги до якості очищеної води наведені в таблиці 3.2 [9].

Таблиця 3.2 - Вимоги до якості води [9]

Показники складу зворотних вод	Затверджена допустима концентрація, мг/дм3
1	2
Завислі речовини	15,0
БСК5	15,0
ХСК	60
Азот амонійний	2,0
Нітрити	1,0
Нітрати	45
Сульфати	200
Хлориди	200
Мінералізація	1050
Фосфати	3,5
Залізо (загальне)	0,3
СПАР	0,35
Нафтопродукти	0,3
рН	6,5 - 8,5
Розчинений кисень	Не <4,0
Колі-індекс	Не більше 1000 КУО/дм3
Колі-фаги	Не більше 1000 БУО/дм3
Яйця гельмінтів	Відсутність



4. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Для очищення стічних вод використовують механічні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні методи. При цьому використовують комплекс окремих споруд, в яких по ходу руху стічна вода послідовно очищається спочатку від крупних, а потім від все менших за розмірами забруднень [5].

На каналізаційних очисних спорудах міст нашої країни (зокрема у місті Селидове) широке застосування отримав метод біохімічного очищення стічних вод.

4.1 Суть методу біохімічного очищення

Суть біологічного очищення стічних вод полягає у застосуванні природних біоценозів гідробіонтів для звільнення забрудненої води від небажаних домішок. До складу біоценозів гідробіонтів входять мікроогранізми та інші представники тваринного й рослинного світу, які проживають в активному мулі, біоплівці та в очищуваній воді [10].

Мікрооганізми активного мулу використовують розчинені органічні речовини стічних вод для живлення в процесі життєдіяльності.

Приймаючи участь у конструктивному і енергетичному обміні живої клітини, органічні речовини стічних вод зазнають складні хімічні та біологічні перетворення. В результаті катаболічних процесів відбувається розкладання цих речовин з утворенням більш простих органічних низькомолекулярних з'єднань, частина з яких підлягають подальшому окисленню до води та діоксиду вуглецю з виділенням енергії або перетворюється в продукти метаболізму, а друга частина використовується для біосинтезу в процесах анаболізму.

Біологічне вилучення домішок з води за допомогою мікроорганізмів може відбуватися як за наявності кисню (аеробні окисні процеси), так і без нього (анаеробні окисні процеси) [11].

Розглянемо аеробне біохімічне очищення. Аеробне очищення стічних вод може здійснюватися внаслідок насичення їх повітрям (або киснем) в аеротенках. При цьому мікроорганізми, що розвиваються, створюють легкоосідаючі пластівці активного мулу або біологічну плівку, яка утворюється під час фільтрування води завантаження зі щебеню в біофільтрах.

Сучасні біологічні способи можна використовувати для очищення води практично для всіх розчинених у ній органічних сполук у будь-яких концентраціях: від нітратів, сульфітів, хроматів, йонів важких металів та від небезпечних біологічних агентів - хвороботворних бактерій, вірусів та ін. Завдяки біологічному очищенню можна не тільки звільнитись від небажаних домішок, а й відновити якість води, що в іншому випадку є проблематичним [12].

Споруди біологічного очищення можна умовно розподілити на два види:

- з очищенням в умовах, близьких до природних;

- з очищенням в штучно створених умовах.

До першого виду належать поля фильтрації і зрошення (земельні дільниці, в яких очищення відбувається за рахунок фильтрації крізь шар грунту), а також біологічні пруди (неглубокі водойми, в яких відбувається очищення, засноване на самоочищенні водоймів).

Другий вид складають такі споруди, як біофільтри і аеротенки. Біофільтр - резервуар з фільтруючим матеріалом, поверхня якого вкрита біологічною плівкою (колонія мікроорганизмів, здатних сорбувати і окислювати органічні речовини із стічних вод). Аеротенк - резервуар, в якому очищувані стоки змішуються з активним мулом (біоценоз мікроорганізмів, здатних поглинати органіку зі стоків) [11].



4.2 Склад активного мулу та біоплівки

Активний мул є амфотерною колоїдною системою. Елементний хімічний склад активних мулів достатньо близький і для міських стічних вод має формулу - C₅₄H₂₁₂O₈₂N₈S₇.

Суха речовина активного мулу містить 70-90 % органічних і 10-30 % неорганічних речовин. Крім живих організмів, в мулі міститься субстрат - різноманітні тверді залишки, до яких кріпляться мікроорганізми.

По зовнішньому вигляду активний мул являє собою грудочки та пластівці розміром 3-150 мкм і високою питомою поверхнею - близько 1200 м² на 1 м³ мулу [11].

Спільнота живих організмів, що населяють активний мул або біоплівку, називають біоценозом. Біоценоз активного мулу представлений в основному 12 видами мікроорганізмів та найпростіших [12].

Біоценоз активних мулів складається з бактерій, найпростіших, плісневих грибів, дріжджів, актиноміцет, личинок комах, рачків, водоростей та ін. Основне руйнування органічних забруднень в стоках здійснюється бактеріями. В 1 м³ мулу міститься 2?10¹⁴ бактерій. В активному мулі вони містяться у вигляді скупчень, оточених слизовим шаром (зооглеї). Зовнішній вигляд бактерій, що містяться в активному мулі представлені на рисунку 4.1.

Рисунок 4.1 - Представники бактерій активного мулу [13]: 1 - зооглеї; 2 - нитчасті сіркобактерії; 3 - нитчасті хламідобактерії



Зооглеї (рис. 4.1(1) являють собою особливу форму флокуляції бактерій і можуть бути різної форми - кулеподібної, деревоподібної і т.д. При значному накопиченні зооглеї в активному мулі можливе порушення седиментаційних властивостей мулу.

Нітчасті сіркобактерії (рис. 4.1(2) зустрічаються в активному мулі, де на очищення надходять сірковмісні забруднюючі речовини. Їх основне завдання полягає в окисленні з'єднань сірки до елементарної сірки.

Особливу цікавість в активному мулі представляють нітчасті хламідобактерії (рис. 4.1(3), що складаються з тонких ниток, оточених слизовим захисним чохлом. Масові розростання ниток цих бактерій призводить до вспухання активного мулу. В силу того, що ці бактерії мають активний обмін речовин й високу окислювальну здатність, вспухлий мул значно ефективніше працює, ніж звичайний. Але при розвитку нітчастих бактерій всі інші організми витиснюються з аеротенку. Тому дуже важливо дотримуватись правил технологічного режиму [10].

В активному мулі зустрічаються представники трьох класів найпростіших: саркодові (Sarcodina), джгутикові (Mastigophora), та інфузорії з двома підкласами (Infusoria) - війчасті (Ciliata) та сисні (Suctoria), які поглинають велику кількість бактерій, підтримуючи їх оптимальну кількість. Одна інфузорія (рис. 4.2) в середньому поглинає від 20 до 40 тисяч бактерій. Вони сприяють осаджуванню мулу та освітленню стічних вод у вторинних відстійниках [12].

Рисунок 4.2 - Інфузорії (війчасті) [13]



З інших попутних організмів важливе значення мають коловертки (рис. 4.3) (Rotatoria), що живляться бактеріями та найпростішими [11].

Рисунок 4.3 - Коловертки [13]

Склад біоценозу мулу залежить від наявності і концентрації в стічній воді різноманітних органічних речовин. Тільки основна група бактерій (80-90%) бере участь у процесі очищення стічних вод, решту мулу становить супутні групи мікробів. При високому вмісті органіки в стічній воді переважають гетеротрофні бактерії, при зниженні поживних речовин збільшується кількість хижих найпростіших [12].

Якість мулу визначається швидкістю його осадження та ступенем очищення рідини. Стан активного мулу характеризує муловий індекс, який залежить від здатності мулу до осадження. Великі пластівці осідають швидше, ніж дрібні [11].

4.3 Закономірності розпаду органічних речовин

Процес руйнування складних органічних сполук відбувається в певній послідовності і в присутності каталізаторів цих реакцій - ферментів, які виділяються клітинами бактерій. Ферменти - складні білкові сполуки (молекулярна маса досягає сотень тисяч і мільйонів), що прискорюють біохімічні реакції . Ферменти бувають одно- і двокомпонентні. Двокомпонентні ферменти складаються з білкової (апофермент) і небілкової (кофермент) частини. Каталітичну активність має кофермент, а білковий носій збільшує його активність. Розрізняють ферменти, що виробляються бактеріями для позаклітинного розщеплення речовин - екзоферменти, і внутрішні травні ферменти - ендоферменти [11].

Особливість ферментів полягає в тому, що кожен з них каталізує тільки одне з багатьох перетворень. Існують шість основних ферментних класів: оксіредуктази, трансферази, гидралази, ліази, ізомерази і лігази. Для руйнувань складної суміші органічних речовин необхідно 80-100 різних ферментів, кожен з них має свою оптимальну температуру, вище якої швидкість реакції падає.

Процес біологічного окислення складається з безлічі ступенів і починається з розщеплення органічної речовини з виділенням активного водню. У цьому процесі особливу роль відіграють ферменти класу оксіредуктази: дегідрогенази (віднімають водень від субстрату), каталази (розщеплюють перекис водню) і пероксидази (що використовують активовану перекис для окислення інших органічних сполук) [11].

Існують речовини, які підвищують активність ферментів - активатори (вітаміни, катіони Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺), та інгібітори, які надають протилежну дію (наприклад, солі важких металів, антибіотики).

Сумарні реакції біохімічного окислення в аеробних умовах можна схематично представити в наступному вигляді:

C_xH_yO_zN + O₂ > CO₂ + H₂O + NH₃ + ?H; (4.1)

C_xH_yO_zN + NH₃ + O₂ > C₅H₇NO₂ + CO₂ + H₂O + ?H; (4.2)

C₅H₇NO₂ + O₂ > CO₂ + H₂O + NH₃ + ?H; (4.3)

NH₃ + O₂ > HNO2 + O2 >HNO3; (4.4)

де C_xH_yO_zN - усі органічні речовини стічних вод;

C₅H₇NO₂ - умовна формула клітинної речовини бактерій;

?H - енергія.

Реакція (4.1) показує характер окислення речовини для задоволення неенергетичних потреб клітини (катаболічний процес), реакція (4.2) - для синтезу клітинної речовини (анаболічний процес). Витрати кисню на ці реакції складають БПК_повн. стічної води. Реакції (4.3) і (4.4) характеризують перетворення клітинної речовини в умовах нестачі поживних речовин. Загальна витрата кисню на всі чотири реакції приблизно вдвічі більше, ніж на (4.1) і (4.2) [11].

Велика кількість біохімічних реакцій відбувається за допомогою коферменту А. Кофермент А є похідним b-меркаптоетіламіда пантотенової кислоти і нуклеотиду - аденозин-3,5-дифосфату (C₂₁H₃₆O₁₆₇P₃S) з молекулярною масою 767,56. КоА активує карбонові кислоти, утворюючи з ними ацилпохідні КоА.

Легко окислюються бензойна кислота, етиловий та аміловий спирти, гліколі, гліцерин, анілін, складні ефіри та ін. Погано окислюються нітросполуки, «жорсткі» ПАР, трьохатомні спирти та ін Наявність функціональних груп збільшує здатність до біологічного руйнування сполук в такій послідовності:

--CH₃; --OOCCH₃; --CHO; --CH₂OH; --CHOH; --COOH; --CN; --

NH₂; --OHCOOH; -- SO₃H [11]

4.4 Вплив різних факторів на ефективність процесу біохімічного очищення

Ефективність перебігу процесів біологічного очищення залежить від багатьох факторів: хімічного складу очищуваної води, наявності в ній біогенних елементів, вмісту кисню, токсичних речовин, значення pH середовища, температури тощо [2].

Для нормального розвитку гідробіонтів, що здійснюють очищення води, в середовищі має бути достатня концентрація поживних речовин - органічного вуглецю, азоту і фосфору. Крім основних елементів клітини (C, N, O, H) для її будови у невеликій кількості потрібні інші елементи, такі як марганець, мідь, цинк, молібден, селен, магній, кобальт, кальцій, натрій, калій та ін. Останніх у воді достатньо, щоб повністю задовольнити вимоги бактеріального метаболізму [10].

Здебільшого не вистачає нітрогену і фосфору, тому їх додають у воду у вигляді солей фосфатної та азотної кислот.

Достатня кількість елементів живлення для бактерій в очищуваній воді визначається співвідношенням БСК:N:P. Під час очищення міських вод воно має бути не менше 100:5:1. В комунально-побутових стічних вод це співвідношення становить приблизно 100:20:2,5.

Тобто вміст нітрогену і фосфору в них значно вищий, тому такі води розбавляють промисловими стічними водами, якщо останні не містять цих елементів [10].

В аеробних очисних спорудах вміст розчиненого кисню в очищуваній воді має бути не менш ніж 2 мг/дм³. Цього досягають додаванням повітря або повітря, насиченого киснем, чи додаванням чистого кисню. Система аерації також забезпечує перемішування води та постійне підтримування мулу у завислому стані [12].

Активна реакція середовища в процесі біологічного очищення повинна мати значення pH=5-9. Оптимальним вважається середовище з pH=6,5-7,5. За цих умов найкраще розвиваються мікроорганізми та досягається найбільший ефект очищення. Відхилення pH за межі оптимальних умов призводить до зменшення швидкості окислення внаслідок уповільнення обмінних процесів в клітці, порушення проникності її цитоплазматичної мембрани та ін., що призводить до погіршення біохімічного очищення. При pH нижче 5 і вище 10 відбувається загибель мікроорганізмів [10].

Оптимальною температурою для аеробних процесів в очисних спорудах є 20-30⁰С. За цієї температури біоценоз має найбільше різноманіття, а мікроорганізми - оптимальні умови розвитку. Однак оптимальний температурний режим для різних бактерій може змінюватись в широких межах: для психрофілів - 10-15⁰С, мезофілів - 25-37⁰С, термофілів - 50-60⁰С. Якщо температурний режим виходить за межі оптимального, то швидкість обмінних процесів у клітинах помітно зменшується. Підвищення температури води збільшує швидкість протікання процесу очищення в 2-3 рази (але тільки в межах 20-30⁰С). Але при цьому необхідно проводити більш інтенсивну аерацію, тому що розчинність кисню з підвищенням температури падає [10].

За наявності у стічних водах важких металів знижується біохімічна активність мулу і відбувається його спухання через інтенсивний розвиток нитчастих форм бактерій. За ступенем токсичності важкі метали можна розташувати у наступному порядку:

Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb >Cr³⁺ > V > Cd > Zn > Fe [11].

Отже, після розглянення основ методу біологічного очищення стічних вод, можна зробити наступні висновки. Широке використання методів біологічного очищення зумовлене їх перевагами:

- можливістю видаляти зі стічних вод різноманітні органічні сполуки, в тому числі токсичні;

- простотою апаратурного оформлення;

- відносно невеликими експлуатаційними витратами; висока ступінь видалення шкідливих речовин.

До недоліків методу слід віднести:

- високі капітальні витрати;

- необхідність суворого дотримання технологічного режиму очищення;

- токсичну дію на мікроорганізми ряду органічних та неорганічних сполук;

- необхідність розбавляти стічні води у випадках високих концентрацій домішок [3].



5. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ

В роботі розглянута технологічна схема каналізаційних очисних споруд м. Селидове, яка представлена на кресленні ПД.064429.14.01.СТ, а специфікація в додатку А.

Стічні води на КОС надходять каналізаційними насосними станціями і проходять через решітки з ручним очищенням (1), де звільняються від великих забруднень.

В схемі планується провести заміну решіток з ручним видаленням на решітки-дробарки. Введення саме решіток-дробарок має такі переваги: компактність, можливість повної автоматизації процесу і більш кращими санітарними умовами, так як практично повністю виключається контактування обслуговуючого персоналу з відкидами.

Після решітки стічні води подаються в горизонтальні піскоуловлювачі з круговим рухом рідини (2), для виділення піску та інших мінеральних домішок.

Пісок з піскоуловлювачів видаляється на піскові майданчики гідроелеваторами. З піскоуловлювачів стоки направляються в біокоагулятори (3), що працюють на станції за схемою первинних вертикальних відстійників [9].

Після біокоагуляторів стічні води надходять в первинні вертикальні відстійники (4) для затримання завислих речовин. Ефект прояснення стічних вод у первинних вертикальних відстійниках повинен становити 30-40 %. Концентрація завислих речовин у проясненій воді після первинних відстійників не повинна перевищувати 100 мг/дм³ при подачі її в аеротенки.

Осад з відстійників, за рахунок гідростатичного натиску, видаляється в резервуар сирого осаду (12), звідки насосами (19) перекачується на мулові майданчики, які розташовані за межами комплексу очисної станції.

Прояснені стоки після первинних вертикальних відстійників надходять в аеротенк-витиснювач (5) для біологічного очищення. В аеротенк подається активний мул із вторинних відстійників і повітря від повітродувної станції. Суміш активного мулу і стічних вод з аеротенків направляється у вторинні радіальні відстійники (7), де відбувається відділення активного мулу від очищених стоків.

Очищені стічні води після вторинних відстійників надходять до контактних резервуарів (22) для знезараження. Знезараження очищених стоків проводиться хлором для знищення збудників інфекційних захворювань в контактних резервуарах, при часі контакту хлорної води зі стічною водою не менше ніж 0,5 години. В роботі буде спроектована заміна хлору на гіпохлорит натрію. Процес приготування гіпохлориту простіший за підготування хлору для знезараження, а його окислювальна здатність не менша.

В якості контактних резервуарів на очисній станції міста Селидове застосовані чотири горизонтальних, прямокутних у плані, відстійника.

Пісок з піскоуловлювачів зневоднюється на піскових майданчиках (23), а сирий осад і надлишковий активний мул зневоднюються на мулових майданчиках.

Очищені і знезаражені стічні води скидаються в річку Солону [9].



6. МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Для розрахунку матеріального балансу технологічного процесу приймаються наступні вихідні дані:

Продуктивність установки - Q_СВ=5000 м³/год=208,3 м³/год. Вміст шкідливих речовин у стічній води перед очищенням: С_{зав.час.}=250 мг/дм³; БСК=250 мг/дм³; С_{азот.ам.}=58 мг/дм³.

Спочатку визначимо масу стічних вод, що надходить на біохімічну установку:

, (6.1)

кг/год.

Розрахуємо кількість речовин, що містяться у стічній воді. Маса завислих речовин знайдемо за наступною формулою:

(6.2)

Щоб знайти масу органічних речовин, припустимо, що

Тоді маса органічних речовин буде дорівнювати:

(6.3)

m_{орг.реч.}=208,3•250=52075,0 г/год=52,01 кг/год.

Знайдемо масу азоту амонійного у очищуваній воді:

, (6.4)

m_{азот ам.}= 208,3•58 = 12081,4 г/год = 12,1 кг/год.

Стічна вода, що потрапляє на каналізаційні очисні споруди, після очищення від крупних забруднень, потрапляє на пісковловлювачі для відділення піску та інших мінеральних домішок. Ефективність очищення в пісковловлювачі складає 20 % (Е=20 %), а вологість осаду - 60 % (ц=60 %). Маса завислих часток, що осіли розраховують за формулою:

(6.5)

Маса часток, що залишились у воді становить:

(6.6)

Тоді маса вологого осаду становить:

(6.7)

Маса освітленої води після видалення вологого осаду: