Биологическая очистка воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обоснование выбора технологического процесса и аппаратурного

оформления

2. Основные показатели технологического процесса

3. Описание технологической схемы

4. Материальный баланс установки

5. Расчет и выбор технологического оборудования

5.1 Расчет аэротенка-вытеснителя

5.2 Выбор насосов

6. Нормальная эксплуатация участка биологической очистки

6.1 Порядок нормального пуска участка

6.2 Нормальная эксплуатация участка

6.3 Особенности пуска, остановки и эксплуатации участка в зимнее время

7. Контроль и автоматизация процесса

8. Охрана труда

8.1 Санитарно-гигиеническая характеристика производства

8.2 Взрыво- и пожароопасные показатели материалов

8.3 Электробезопасность проектируемого производства

8.4 Индивидуальные средства защиты работающих

8.5 Правила техники безопасности при обслуживании установки

9. Монтажно-строительные решения проекта

Заключение

Список литературы

Приложение А План расположения оборудования

Перечень графического материала

Лист 1- Технологическая схема установки биологической очистки

Лист 2 - Аэротенк двухкоридорный пятисекционный

Введение

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве[1].

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. биологический очистка сточный вода

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды[2].

1. Обоснование выбора технологического процесса и основного аппарата

В настоящее биологической очистке подвергается большинство промышленных и бытовых сточных вод перед их сбросом в водоемы. Принцип биологической очистки стоков состоит в том, что при некоторых условиях микробы способны расщеплять органику до простых веществ, таких как вода и углекислый газ.

Биологические методы очистки сточных вод могут быть разделены на два типа, по типам микроорганизмов, участвующих в переработке загрязнителей стоков:

1. аэробные биологические методы очистки промышленных и бытовых сточных вод (микроорганизмам при их жизнедеятельности необходим кислород)

2. очистка стоков анаэробными микроорганизмами (которые живут без кислорода).

Методы очистки сточных вод с участием аэробных бактерий разделяются по типу емкости, в котором происходит окисление стоков. Емкостью может быть и биопруд, и биологический фильтр, и поле фильтрации. Однако суть самого метода очистки сточных вод, а именно минерализация органики остается неизменной. В естественных условиях очистка сточных вод происходит на полях фильтрации и в биопрудах.

Поля фильтрации - это специальные участки, отведенные для сброса загрязненных сточных вод и заселенные почвенными аэробными бактериями. При попадании в почву, вредная органика сточных вод подвергаются окислению микроорганизмов, с конечным образованием углекислого газа и воды. Одновременно с процессами переработки органики сточных вод, имеет место синтез биомассы бактерий.

Аэробное оксидация в биопрудах является процессом минерализации органики сточных вод под действием бактерий, живущих в воде. Биопруды являются водными объектами, в которых создано благоприятные для жизни микроорганизмов условия, такие как малая глубина, большое количество водорослей, насыщающих воду кислородом и т.п. Строительство биопрудов может быть использовано и для очистки производственных сточных вод, и для очистки рек, впадающих в водохранилища.

Препятствием более широкого использования биопрудов и полей фильтрации является их сезонная работа, небольшая производительность по очистке стоков, необходимость отвода крупных площадей земли.

В процессе очистки сточных вод в биологических фильтрах обработка стоков микробами проходит в искусственных сооружениях. В данных сооружениях в течение длительного времени могут поддерживаться оптимальные параметры для жизни микроорганизмов - значения температуры, рН, концентрации кислорода в воде и т.д. Очистка сточных вод в биологических фильтрах имитирует очистку микроорганизмами стоков на почве. Очистка сточных вод в аэротенках аналогична очистке в водоемах[3].

Аэротенк - это емкость глубиной до 5-6 метров, которая имеет устройство нагнетания воздуха. Внутри аэротенка живут колонии микроорганизмов - на хлопьях ила. Данные колонии перерабатывают органику сточных вод. После аэротенков чистая вода подается в отстойники. В отстойниках происходит осаживание активного ила с его последующим частичным возвращением обратно в резервуар.

Биологический фильтр - это заполненная крупно зернистым материалом емкость. На частицах данного материала живут колонии микроорганизмов. Биологические фильтры легче обслуживать, нежели аэротенки. Они более надежны и способны переносить перегрузки по загрязнению и объему сточных вод. Как для любых биологических сообществ, для устройств биологической очистки стоков существуют предельные концентрации загрязнений, при превышение которых микроорганизмы могут погибнуть[4].

В случае, если сточные воды содержат высокие концентрации органики, наиболее перспективным методом очистки стоков является анаэробный метод. Преимущество данного метода очистки заключается в меньших эксплуатационных расходах, так как в этом случае нет необходимости проводить аэрацию воды.

Анаэробные реакторы, как правило, представляют собой металлические резервуары, содержащие минимумальное количество сложного нестандартного оборудования. Однако жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов связан с выделением в воздух метана, что требует организации специальной системы наблюдения его концентрации. Указанные выше методы очистки сточных вод применимы, если концентрации определенных загрязняющих агентов не превышает допустимые величины. Как правило, необходимо проводить три-четыре ступени предварительной очистки стоков. Кроме этого для сброса очищенных сточных вод в водоемы после биоочистки бывает необходима их доочистка - например, при помощи озонирования.

Технологические схемы промышленной очистки сточных вод в аэротенках и их конструкции весьма разнообразны, что обусловлено специфичностью их состава и необходимостью подбора в каждом отдельном случае наиболее благоприятного варианта биохимического окисления.

Различные схемы и конструкции аэротенков классифицируют по двум направлениям:

-по способу подачи на аэротенки сточной воды и активного ила и отвода иловой смеси;

-по способу аэрации (обеспечения процесса и очистки кислородом).

Классификация по первому направлению позволяет разделить применяемые очистные сооружения на три основные группы:

· аэротенки, где поступающая сточная вода и активный ил практически не смешиваются с водой, уже находящейся в них (вытеснители);

· аэротенки, где происходит быстрое и полное перемешивание поступающих воды и ила со всем объемом жидкости (смесители);

· аэротенки с различными вариантами рассредоточения подачи воды и активного ила (неполного смешения).

· В каждой из этих групп возможны схемы с регенерацией или без регенерации активного ила. Кроме того, из аэротенков указанных групп можно комбинировать различные варианты двухступенчатой биологической очистки. Достаточно широкое распространение получили аэротенки, в основном смесители, совмещенные с отстойниками. Существуют также конструкции с фильтрами - фильтротенки и с заполнителями различного вида - биотенки[5].

Классификация аэротенков по системам аэрации позволяет выделить две основные группы: с пневматической аэрацией и с механической аэрацией.

Наряду с этими двумя группами встречаются и другие системы аэрации и обеспечения процесса подачи кислорода: пневмомеханическая аэрация, подача технического кислорода - окситенки, система с биодисками и пр. Таким образом, конструкцию аэротенков для очистки сточной воды определяют следующие факторы: способ подачи воды и активного ила; система аэрации; наличие или отсутствие регенераторов; совмещение аэротенков с другими очистными сооружениями. Аэротенки вытеснители для промышленной очистки сточных вод применяют сравнительно редко из-за присущих им недостатков. Они плохо воспринимают залповые сбросы сточной воды, особенно если в них содержатся тяжелые металлы. В таком случае возможно отравление активного ила, вследствие чего работа установки прекращается. Выделение части объема аэротенка под регенерацию активного ила уменьшает возможность его отравления, но не исключает полностью. Кроме того, неравномерное потребление кислорода по длине установки приводит или к созданию анаэробной зоны в начале аэротенка, или к перерасходу воздуха, если его подавать из расчета скорости потребления в начале аэротенка. Этот недостаток может быть устранен при дифференцированной подаче воздуха по длине аэротенка, но такое решение считается технически сложным. По этой причине аэротенки вытеснители применяют в тех случаях, если БПК сточных вод промышленных предприятий не превышает 500 мг/л. Аэротенки-вытеснители предпочтительнее применять при отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических веществ. Аэротенки с рассредоточенным впуском воды не имеют таких недостатков. В них меньше вероятность возникновения местных повышений концентрации токсичных веществ (тяжелых металлов, органических веществ и пр.) и более равномерна скорость потребления кислорода, особенно тогда, когда предусматривается дифференцированное распределение сточной воды по длине аэротенка, соответствующее изменениям в скорости потребления кислорода[4].

Однако наиболее равномерно потребляется кислород в аэротенках смесителях, а токсичные вещества (тяжелые металлы, органические загрязнения и пр.) очень быстро распределяются во всем объеме сточных вод. По этим признакам аэротенки смесители наиболее удобны для очистки концентрированных промышленных сточных вод. Их недостатком является возможность выноса части неокисленных органических веществ. Чтобы избежать этого, иногда применяют двухступенчатую биологическую очистку, где первой ступенью служат аэротенки смесители, а второй - вытеснители.

Системы пневматической аэрации с подачей воздуха через фильтросные пластины или дырчатые трубы получили широкое распространение во всех группах аэротенков коридорного типа. Коридорные аэротенки можно оборудовать и механическими, и пневмомеханическими аэраторами, но такой тип аэраторов чаще применяют для аэротенков, не разделенных на коридоры, круглых или прямоугольных в плане, аэротенков отстойников и других, которые устраивают на станциях очистки сточных вод небольшой производительности (до 10000 м3/сутки). Процесс биологической очистки основан на способности ряда микроорганизмов, использовать в качестве источников питания разнообразные неорганические и органические соединения, подвергая последние биохимическим превращениям. Процесс очистки на участке БХО производится аэробным методом, т.е. с использованием микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимо присутствие в воде кислорода. Очистка происходит в аэротенках - специальных резервуарах, в которых в циркулирующую жидкость производится постоянная подача воздуха из воздуходувной станции.

Микроорганизмы в аэротенках находятся в виде хлопьевидных скоплений - активного ила - взвешенных в сточной жидкости.

Активный ил состоит, прежде всего, из бактерий. Кроме того, в состав активного ила входит и довольно значительное количество разных групп микрофлоры и фауны: водоросли, грибы, амёбы, инфузории, коловратки, черви, паукообразные, тихоходки и др[6].

В процессе биологической очистки активным илом происходит окисление содержащихся в сточных водах большей части органических и ряда неорганических соединений серы и азота. При этом часть этих веществ используется в процессе наращивания биомассы активного ила, а другая превращается в безвредные продукты окисления: Н₂О, СО₂, NО₃^- и др.

Для эффективного использования микроорганизмов, в аэротенках необходимо создать максимум благоприятных условий для их жизнедеятельности. При неблагоприятных условиях биохимические процессы замедляются или совсем прекращаются. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов требуется присутствие подходящего источника углерода, кислорода, азота, фосфора и калия. На развитие микроорганизмов влияет температура, реакция среды, концентрация токсичных веществ.

Таким образом можно сделать вывод, что несмотря на некоторые недостатки, аэротенки-вытеснители по сравнению с другими установками биологической очистки имеют ряд преимуществ: возможность очистки сточных вод при начальной концентрации БПК до 500 мг/л, устойчивая рабочая доза активного ила в зоне аэрации и отсутствие «проскока» неокисленных загрязнений, высокая степень использования рабочего объема, простота аппаратурного оформления, эксплуатации и обслуживания.

2. Основные показатели технологического процесса

Процесс биологической очистки заключается в разложении большей части органических и ряда неорганических соединений, имеющихся в воде. Основной характеристикой данного процесса является биохимическое потребление кислорода (БПК). БПК - это количество кислорода, израсходованного за определенный промежуток времени на биологическое окисление (разложение) органических веществ, содержащихся в сточных водах.

Таблица 1 - Основные показатели технологического процесса

Показатель	Стоки до очистки	Стоки после очистки
БПКполн.	до 500 мг/л	не более 6 мг/л
Реакция среды(рН)	6,0-9,5	6,5-8,5
Температура	6-30 оС	6-30 оС
Концентрации растворенного кислорода	2-4 мг/л и более	2-3 мг/л
Концентрация взвешенных веществ	до 150 мг/л	до 30 мг/л
Концентрация нефтепродуктов	до 40 мг/л	до 1,1 мг/л
Концентрация токсичных веществ (сернистые загрязнения)	до 1 мг/л	до 0,65 мг/л
БПКполн.:азот:фосфор	100 мг/л:3 мг/л:0,5мг/л	-

В процессе биологической очистки осуществляется контроль, прежде всего за состоянием активного ила в аэротенках и распределительных камерах.

Показателями хорошего ила служат:

- его индекс в пределах 100 и качественный состав ила по соответствующим индикаторным формам. При постоянно повышенном индексе ила (в пределах 200) ил может считаться удовлетворительным, если надиловая жидкость прозрачна, с небольшим количеством взвешенных веществ.

Иловый индекс рассчитывается по формуле:

И = , где

И - иловый индекс;

V - объем, занимаемый активным илом в 1л иловой жидкости после 30 минут отстаивания в мл.;

С - количество активного ила по сухому весу в 1 литре иловой жидкости в граммах.

Изменение индекса ила обычного для аэротенка, в сторону его увеличения (вспухание ила) является показателем нарушения условий биологической очистки.

Увеличение индекса ила может быть связано как с появлением грибов и нитчатых форм бактерий, так и с изменением структуры ила.

В зависимости от причин вспухания активного ила в аэротенке, должны быть приняты соответствующие меры борьбы с этим явлением:

а) при недостатке кислорода - увеличить аэрацию в аэротенке;

б) при перегрузке - снизить нагрузку и провести регенерацию ила поступающего в аэротенк;

в) при повышенном количестве токсических веществ - снизить их концентрацию;

г) при низких рН воды - временно повысить реакцию среды до 9,5, поддерживая в дальнейшем в пределах нормы;

д) при ухудшении качества ила, связанного с залеганием ила в отстойниках - найти причину залегания и устранить ее.

Содержание нефтепродуктов в активном иле при нормальной работе может достигать 10-12%.

Количество возвратного активного ила, необходимое для поддержания в аэротенке рабочей концентрации должно быть в пределах 30-50% от очищаемой жидкости.

Подача воздуха в аэротенки должна производиться с такой интенсивностью, чтобы обеспечить содержание растворенного кислорода в каждой точке аэротенка порядка 2-3мг/л. Расход воздуха при этом колеблется в пределах от 15 до 60м³ на 1м³ сточных вод. Это связано с нагрузкой на аэротенк и скоростью окислительного процесса (времени аэрации).

Нормальная работа аэротенка может быть нарушена обильным пенообразованием, возникающим при поступлении в аэротенки избыточного количества нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАВ), рН ниже 5 и резким повышением количества активного ила в аэротенке. Необходимо срочно принять меры по устранению выявленных причин.

Первыми признаками нарушения работы аэротенков являются:

а) снижение или отсутствие растворенного кислорода в аэротенках и очищенной воде;

б) снижение интенсивности нитрификации;

в) смена индикаторных форм микроорганизмов и простейших, или их полное исчезновение. Для предотвращения более глубокого срыва процесса следует срочно выявить причины и принять меры к устранению неполадок.

Концентрация активного ила при нормальной работе аэротенков должна быть от 1 до 4гр. и суммарная окислительная мощность около 700г/м³ сутки.

3. Описание технологической схемы

Узел биологической очистки стоков I системы

Стоки I системы после флотационной очистки через распределительную камеру стоков I системы самотеком поступают в верхний (распределительный) канал 5-секционного аэротенка I системы. Аэротенк состоит из 5 параллельно работающих секций, объединенных распределительным и сборным каналами. Каждая секция представляет собой резервуар, разделенный перегородкой на два коридора. На верху перегородки находится распределительный лоток, оборудованный щитовыми затворами (шиберами) для распределения стоков. В каждой секции имеются устройства для аэрирования иловой смеси, системы трубопроводов для подачи сжатого воздуха и активного ила.

Стоки из верхнего канала поступают в распределительный лоток и через отверстия, регулируемые щитовыми затворами, переливаются в секции аэротенка.

Аэротенк рассчитан на схему работы, как аэротенк-вытеснитель с впуском сточных вод через два шибера в начало правого коридора каждой секции. В этот же коридор по трубопроводам через иловые задвижки поступает и циркулирующий активный ил.

Для подачи сжатого воздуха в аэротенк из воздуходувной станции предусмотрена система воздуходувов, состоящих из магистральных и распределительных трубопроводов, от которых отходят ответвления к аэраторам. Аэраторы представляют собой пористые полиэтиленовые трубы, уложенные на дне коридоров аэротенка. На входе в каждую секцию аэротенка на воздушном трубопроводе установлены задвижки, которые при нормальной работе аэротенка всегда открыты.

Иловая смесь в конце второго (левого) коридора через водослив переливается в нижний канал аэротенка, откуда трубопроводами отводится в распределительную камеру вторичных радиальных отстойников . Камера обеспечивает деление потока на 4 отстойника. В отстойниках происходит разделение иловой смеси. Активный ил оседает на дно отстойников и удаляется при помощи илососов самотеком через иловые камеры в приемную камеру активного ила. Осветленная вода через переливную гребенку переходит в сборный лоток и отводится по трубопроводу на буферные пруды цеха.

Узел биологической очистки стоков II системы

Промстоки II системы и хоз.фекальные сточные воды, после смешения в смесителе , направляются в аэротенки 1 ступени II системы, где происходят процессы биологической очистки при интенсивной аэрации. В аэротенках 1 ступени так же происходит отдувка сероводорода и легких фракций углеводородов. Из аэротенков 1 ступени смесь стоков поступает в распределительную камеру и вторичные радиальные отстойники.

Во вторичных отстойниках происходит отделение от стоков активного ила для дальнейшей циркуляции.

Циркулирующий активный ил через иловые камеры отстойников поступает в приемную камеру активного ила и насосами насосной активного ила возвращается в аэротенки 1 ступени аэрации. Смесь сточных вод после вторичных отстойников поступает на полную биологическую очистку в аэротенки II ступени аэрации.

Принцип действия аэротенков и отстойников аналогичен подобным сооружениям узла биологической очистки стоков 1 системы.

В аэротенках II ступени происходит дальнейшее окисление, содержащихся в сточных водах органических соединений в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила при наличии кислорода, растворенного в воде.

После аэротенков II ступени стоки в смеси с активным илом, через распределительные камеры, направляются в третичные радиальные отстойники. В третичных отстойниках происходит разделение: активный ил садится на дно, а очищенная вода через переливные лотки собирается в общий коллектор и самотеком направляется в 1 и 2-ю секцию буферного пруда. Активный ил со дна каждого отстойника через илососы за счет гидростатического давления жидкости переходит в иловые камеры отстойников, из которых самотеком направляется в приемную камеру насосной активного ила, откуда насосами возвращается в аэротенки для поддержания непрерывного процесса биологической очистки стоков.

Технологической схемой участка БХО предусмотрена возможность перевода стоков I системы на узел биологической очистки стоков II системы. Распределение стоков осуществляется в распредкамере, расположенной на выходе с установки флотации I системы

Осветленные стоки после биологической очистки самотеком направляются в буферный пруд, где происходит доокисление (естественная доочистка) верхних слоев воды.

4 Материальный баланс установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Q₁- количество сточной воды, поступающей в аэротенк;

Q₂-смесь (стоки+активный ил) подаваемая из аэротенка в отстойник;

Q₃-очищенная вода;

Q₄-избыточный активный ил;

Q₅-рециркуляционный активный ил

Исходные данные:

Расход стоков 300м³/час;

Доза ила в аэротенке 2г/л

Таблица 2 - Состав стоков до и после очистки:

Компонент	Содержание г/м3
	до очистки	после очистки
БПК	300	3
Взвешенные вещества	100	30
Нефтепродукты	40	1,0
Сульфиды (сернистые загрязнения)	1	0,65

· Масса БПК_полн. в поступающей сточной воде:

Q_{бпк полн.}=Q₁*C_{бпк до}=300*300=90000 г/час=90 кг/час;

· Масса взвешенных веществ в поступающей сточной воде:

Q_взв.в.=300*100=30000 г/час=30 кг/час;

· Масса нефтепродуктов в поступающей сточной воде:

Q_нефт..=300*40=12000 г/час=12 кг/час;

· Масса сульфидов в поступающей сточной воде:

Q_сул.=300*1=300 г/час=0,3 кг/час;

· Масса воды в поступающих стоках:

Q_воды=300000-90-30-12-0,3=299867,7 кг/час

· Степень рециркуляции активного ила:

R=0,3 ;

Q₅=Q₁*R=300000*0,3=90000кг/час=90 м³/час

· Прирост активного ила:

Р=170 мг/л;

· Расход сухого вещества ила, образующегося в процессе:

q=Q₁*P=300*170*10^-3=51 кг/час

· Концентрация активного ила в рециркулирующем потоке:

а^'=(Q₁+Q₅)*a₁/Q₅=Q₂*a₁/Q₅=(300+90)*2/90=8,6 кг/м³

· Общий расход избыточного активного ила:

Q₄=q*1000/a'=51*1000/8,6=5930,2325 м³/час;

с=1

· Масса воды, содержащаяся в избыточном иле:

Q₄-q=5930,2325-51=5879,23 кг/час

· Расход очищенной воды составляет:

Q₃=Q₁-Q₄ = 300000-5879,2325=294069,77кг/час

· Масса БПК_полн. в очищенной воде:

Q'_{бпк п.}= 294,07 *3=882,36 г/час=0,88 кг/час

· Масса взвешенных веществ в очищенной воде:

Q'_взв.в.= 294,07 *30=8823,6 г/час=8,8 кг/час

· Масса нефтепродуктов в очищенной воде:

Q'_н..пр.= 294,07 *1=294,120 г/час=0,29 кг/час

· Масса сульфидов в очищенной воде:

Q'_сул.= 294,07 *0,65=191,178 г/час=0,19 кг/час

· Масса воды в очищенных стоках:

Q'_воды=294069,77-0,88-0,29-0,19=294110,6 кг/час

Таблица 3 - Материальный баланс аэротенка:

Наименование компонента	приход	расход
	кг/час	%	кг/час	%
вода	299867,7	99,956	294059,61	98,02
БПК полн.	90	0,03	0,88	0,0003
взвешенные вещества	30	0,01	8,8	0,003
нефтепродукты	12	0,003	0,29	0,0001
Сульфиды	0,3	0,001	0,19	0,00006
Иловая смесь	-	-	5930,23	1,9776
итого	300000	100	300000	100

5. Расчет и выбор технологического оборудования

5.1 Расчет аэротенка-вытеснителя[7]

Расчет аэротенков включает определение вместимости сооружения, объема требуемого воздуха и избыточного активного ила, удаляемого из аэрационной системы для последующей обработки.

Исходныеданные: расчетный часовой расход сточных вод q_W= 300 м³/ч; величина БПК_полн исходной воды L_en= 300 мг/л; требуемая величина БПК_полн очищенных вод L_вх = 3 мг/л.

· Величина БПК_полнводы, поступающей в начало аэротенка-вытеснителя:

L_mix= ;

где R_i - степень рециркуляции активного ила, определяемая по формуле:

R_i= = = 0,25 ;

L_mix= = 231 мг/л ;

· Период аэрации:

T_atv = * [(c₀-K₀)*(L_mix - L_ex)+K_i* c₀* ln]*K_p ,

где K_p = 1,5 , при L_eх < 15 мг О₂/л ;

значения констант и коэффициентов для рассматриваемого примера по табл. 40 СНиП 2.04.03-85 имеют следующие значения:

с_max = 59 мг БПК/г*ч - максимальная скорость окисления ;

K_i = 24 мг БПК/л - константа, характеризующая свойства загрязняющий веществ ;

K₀ = 0,35 - мг/л константа, характеризующая влияние О₂;

ц = 0,158 л/г - коэффициент ингибирования распада активного ила;

s = 0,35 - зольность ила.

· Удельная скорость окисления:

с= с_max**;

с=59**=4, 48 БПК/1 г беззольного вещ-ва, тогда T_atv=*[(2-1,66)*(231-3)+24*2ln]=3,85 часа;

· Продолжительность обработки воды в аэротенке:

T_at=* lg;

T_at=* lg=3,5 часа

· Вместимость аэротенка:

W=T_at*(1+R_i)*q_w , где q_w-расчетный расход сточной воды м³/час;

W=3,85(1+0,3)*300=150,1 м³

· Прирост активного ила:

Р_i=0,8*С_cdp+K_g* L_en,

где С_cdp-концентрация взвешенных вещ-тв в сточной воде, пoступающей в аэротенк;

K_g=0,3 - коэффициент прироста, тогда Р_i=0,8*100+0,3*300=170 мг/л

· Удельный расход воздуха:

q_air=,

где

q₀ - удельный расход кислорода мг/1 мг БПК;

К₁=0,175-коэффициент, учитывающий тип аэротенка;

К₂=2,52 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора;

К₃=0,7-коэффициент качества воды;

К_т - зависит от температуры сточных вод:

К_т=1+0,02*(Т_w-20) ,

где Т_w-среднемесячная температура воды за летний период;

К_т=1+0,02*(25-20)=1,1, тогда

q_air= = 26 м³/м³

· Растворимость кислорода воздуха в воде:

С_а=(1+)*С_т, где С_т-растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры (при t=20⁰ С С_т=9,02); С_а =(1+)*9,02=10,77

· Интенсивность аэрации:

I_a= = =29,7 м³/м²*ч

Таким образом выбираем аэротенк-вытеснитель, имеющий следующие параметры:

-ширина коридоров В=4 м,

-рабочая глубина аэротенка Н=4,5 м,

-число коридоров 2,

-количество секций 5,

-длина секции l=36 м,

-объем аэротенка 1500 м³

5.2 Выбор насосов

В насосной станции активного ила находятся:

-центробежные насосы активного ила Й системы марки СМ-250-200-400/6, производительностью 530 м³/час (3 шт),

-центробежные насосы по перекачке активного ила стоков ЙЙ системы марки СД 450/22,5, производительностью 450 м³/час (3 шт.),

-насосы марки СМ-250-200 производительностью 520 м³/час (3 шт.)

В шламовой насосной станции находятся центробежные насосы по перекачке избыточного активного ила на иловые пруды, марка которых СД 80/18, производительностью 80 м³/час (2 шт.)

6. Нормальная эксплуатация участка биологической очистки

6.1 Порядок нормального пуска участка

Перед пуском сточных вод необходимо провести обкатку сооружений на чистой воде. Пуск аэротенков желательно приурочивать к теплому времени года, когда температурные условия воды позволяют в течение месяца накопить рабочую концентрацию активного ила.

При пуске сооружений в осенне-зимний период, температуру воды поступающей на очистку поддерживать в пределах 15-18⁰С.

При несоблюдении необходимых температурных условий период накопления активного ила растягивается на несколько месяцев, что отражается на эффективности работы участка биологической очистки.

Накопление активного ила может быть осуществлено на хозяйственно-бытовой воде с постепенным добавлением нефтесодержащих вод.

При пуске может быть использован активный ил, завозимый с других очистных сооружений, а также прудовой или речной ил.

При наращивании активного ила аэротенк заполняется сточной жидкостью с концентрацией загрязнений по БПК _полн порядка 100-150 мг/л и аэрируется до начала нитрификации и образования небольших хлопьев ила.

После этого аэротенк перевести на проток с возвратом в аэротенк активного ила, осаждающегося во вторичных, третичных отстойниках. Первоначально через аэротенк пропустить только часть расчетного количества сточной жидкости.

По мере накопления активного ила и получения не загнивающей очищенной воды, а также появления в ней нитритов и нитратов, увеличить нагрузку на аэротенк за счет увеличения количества подаваемой воды или уменьшения ее разбавления.

При пуске в эксплуатацию аэротенка является обязательным постепенное приспособление (адаптация) микроорганизмов активного ила к окислению различных веществ, находящихся в окисляемой сточной жидкости.

Продолжительность периода адаптации микроорганизмов к предельно-допустимым концентрациям органических веществ, имеющихся в сточных водах, может достигать, особенно для трудноокисляемых и токсичных веществ, несколько месяцев.

6.2 Нормальная эксплуатация участка

Участок БХО обслуживается вахтовым персоналом во главе со старшим оператором участка, согласно действующим инструкциям и правилам.

В процессе эксплуатации вахтовому персоналу необходимо:

1. Постоянно следить за количеством и качеством стоков, поступающих на участок визуально и на основании анализов, используя проектные возможности сооружений, не допуская их перегрузки.

2. Постоянно следить за качеством очистки стоков по отдельным ступеням, регулируя при необходимости распределение стоков, циркулирующего активного ила и воздуха по аэротенкам и отстойникам.

3. Следить за исправностью и нормальной эксплуатацией технологического оборудования, сооружений трубопроводов, арматуры, сетей канализации, систем вентиляции и отопления, средств КИП и А пожаротушения защиты.

4. Производить отбор и доставку проб в лабораторию согласно инструкциям и графику.

5. Своевременно получать результаты анализов и производить изменения или операции для улучшения качества очистки.

6. Вести постоянный контроль уровней во всех прудах и резервуарах участка и своевременно принимать меры для поддержания уровня в них, не допуская переливов на рельеф.

7. По распоряжению руководства цеха вести сбор нефтепродукта с поверхности прудов участка и откачку его на другие участки цеха.

8. Тщательно вести вахтовую документацию.

9. Поддерживать чистоту и порядок на рабочих местах и территории участка.

10. В случае аварийных ситуаций на участке действовать согласно инструкций и плана ликвидации аварий.

6.3 Особенности пуска, остановки и эксплуатации участка в зимнее время

Перед пуском участка все трубопроводы и аппаратура должны быть проверены, отогреты и находиться в полной исправности.

Включение в работу аппаратов и трубопроводов с замерзшими дренажами не разрешается.

Приборы КИП и А с коммуникациями, трубопроводы должны иметь обогрев.

Воздух, подаваемый на приборы КИП и А должен быть осушен.

Обогрев замерзших трубопроводов можно производить только паром или горячей водой, при этом отогреваемый участок должен быть отключен от работающей системы. При отогревании замёрзшего участка, дренажи и вентили на нем должны быть закрыты.

Запрещается пользоваться ломами и трубами для открытия замерзших задвижек, вентилей и других запорных приспособлений.

При эксплуатации участка в зимнее время необходимо:

Усилить контроль за состоянием отопления и вентиляции на участке. При снижении температуры воздуха в какой либо насосной ниже 0 ^о С - принять меры, чтобы не допустить замораживания оборудования и трубопроводов.

Регулярно чистить от снега, а при обледенении посыпать песком все дорожки, подходы к зонам обслуживания на участке.

Не допускать значительных обледенений на крышах зданий (в первую очередь, на иловой насосной) - вовремя обивать накапливающийся лёд и снег.

При работе насосной ливнёвых вод:

перекачки производить меньшими порциями, чем в летних условиях,

обязательно опоражнивать верхнюю часть линии откачки ливнёвых вод. Не допускать работы снегоочистителей на приводах илососов отстойников участка вхолостую - они должны работать только во время осадков. По завершению снегопада их необходимо поднять и закрепить.

В иловой насосной стоков I системы после пользования технической водой, трубопровод технической воды перекрыть, разъединить, отсоединённый участок - сдренировать.

После откачки избыточного активного ила с аэротенков 2-ой ступени II системы в аэротенки 1-ой ступени, трубопровод, по которому происходила откачка - сдренировать. Участок трубопровода откачки избыточного ила до задвижки должен находиться на протоке. Держать заданный уровень в ПКАИ-1 не ниже 75%, с целью недопущения замораживания трубопровода откачки фугата с установки обезвоживания избыточного активного ила.

7. Контроль и автоматизация процесса

Автоматическое регулирование, контроль и управление процессом предусматривается из операторной насосной активного ила с использованием средств оперативного контроля и управления на лицевых панелях Ремиконтов Р-130, а также из ЦДП с помощью ПЭВМ.

Если в приемной камере уровень ниже заданного значения (0,3 м), то срабатывает блокировка, запрещающая пуск насосов. Пуск насосов производится оператором только при заполнении камеры выше заданного значения.

Регулирующие клапаны (поз.LV402в, LV402д) установлены в исполнении НО (т.е. при отсутствии воздуха - клапан открывается), с целью не допустить перелив приёмных камер активного ила при отключении воздуха КИП.

При включении насосов и повышении давления в напорном трубопроводе более 0,2 МПа автоматически открывается задвижка с пневмоприводом на нагнетательной линии этого насоса.

Если при работающем насосе уровень в приемной камере снизился ниже заданного значения (0,3м), или если давление на выкиде насоса, определяемое приборами поз. PRSA 201 (поз.PRSA 202, 203, 204) упало ниже заданного (0,15 МПа) значения, то работающий насос автоматически отключается, закрывается задвижка с пневмоприводом на выкиде насоса и, во 2-ом случае при уровне в ПКАИ-1 выше 0,3м, происходит автоматическое включение резервного насоса. Срабатывает аварийная сигнализация.

Если показания датчиков уровня в приемной камере поз.LRSA 401 и поз. LRCA 402 отличаются друг от друга более чем на 5%, то срабатывает сигнализация о рассогласовании (поз. LDA 401,402).

При отказе какого-либо контроллера Ремиконта или при исчезновении питания цепей входов и выходов Р-130 срабатывает сигнализация.

При снижении давления воздуха КИП в коллекторе ниже 0,25МПа срабатывает аварийная сигнализация (поз. PRA 210).

При нажатии кнопки "Пожарный останов" на щите в операторной или ЦДП (в случае пожара в насосной) отключаются двигатели всех насосов и срабатывает сигнализация.

При нормальной эксплуатации насосной задвижки З-1,2,35,4 открыты всегда, задвижки с пневмоприводами З-9,10,11,12 открыты только на работающих насосах, задвижки З-5,27,36,37,13,14,15,16 должны находиться в открытом положении.

Если в приёмной камере ПКАИ-2.1 или ПКАИ-2.2 уровень понижается ниже 0,3м, срабатывает аварийная сигнализация. Во всех случаях, кроме повышенной загазованности, аварийная сигнализация представляет собой световой и звуковой сигнал в операторной насосной активного ила и ЦДП.

Если в насосной активного ила II системы концентрация взрывоопасных газов и паров ЛВЖ поднимется выше заданного предела (20% от нижнего концентрационного предела воспламенения), то срабатывает сигнализация (красный фонарь перед входом в насосную активного ила и прерывистый звуковой сигнал, а также звуковой сигнал в операторной насосной активного ила и ЦДП). Аварийный сигнал передается также в военизированный газоспасательный отряд (ВГСО). При неисправности сигнализатора СТМ-10 срабатывает световая и звуковая сигнализация в операторной насосной активного ила и ЦДП.

При снижении давления воздуха КИП в коллекторе ниже 0,25МПа срабатывает аварийная сигнализация (поз. PRA 210).

При нажатии кнопки "Пожарный останов" на щите в операторной или ЦДП (в случае пожара в насосной) отключаются двигатели, срабатывает сигнализация.

При отказе какого-либо контроллера Ремиконта или при исчезновении питания цепей входов и выходов контроллеров Ремиконтов срабатывает сигнализация.

При выключении вентиляторов насосной активного ила П-24, П-26, В-30, а также при отключении сразу обоих вентиляторов П-25 и П-25а, срабатывает сигнализация.

В результате естественного размножения микроорганизмов и сорбирующей способности активного ила его количество в аэротенках все время возрастает. Большой избыток активного ила может тормозить процесс очистки, поэтому его излишек удаляется либо на установку обезвоживания избыточного активного ила, либо на илонакопители, откуда опять же ил поступает на установку обезвоживания. На установке ил разделяется на фугат (воду), которая возвращается на очистку в ПКАИ-1 I-ой системы стоков и кек (твёрдую фракцию), который складируется на иловых картах.

Для откачки избыточного ила с сооружений I-ой системы необходимо открыть задвижки и дополнительно включить в работу второй насос в насосной тит.250/200; причём один из насосов должен работать как основной, поддерживающий циркуляцию ила, а второй насос должен работать и на циркуляцию и на откачку ила.

Для откачки избыточного ила с сооружений 1-ой ступени II-ой системы необходимо помимо основного насоса, поддерживающего циркуляцию ила 1-ой ступени, включить дополнительно второй насос, который будет только откачивать избыточный ил. Откачка избыточного ила на илонакопители или установку обезвоживания должна обязательно согласовываться с операторами установки обезвоживания. При необходимости откачки избыточного активного ила со 2-ой ступени II системы, он откачивается в аэротенк 1-ой ступени, путем открытия отводящей задвижки на общем напорном трубопроводе подачи ила в аэротенки 2-ой ступени.

Для возможности обмена активным илом между узлами биологической очистки стоков I и II систем предусмотрен трубопровод, идущий от выкидного коллектора насосов в насосную стоков I системы.

В случае необходимости перекачки ила с II системы на I-ую, в насосной стоков I системы циркуляция активного ила должна осуществляться либо только по верхнему трубопроводу, либо по нижней линии насосами.

Технологической схемой участка БХО предусмотрена возможность перевода стоков I системы на узел биологической очистки стоков II системы. Распределение стоков осуществляется в распредкамере, расположенной на выходе с установки флотации I системы

Осветленные стоки после биологической очистки самотеком направляются в буферный пруд, где происходит доокисление (естественная доочистка) верхних слоев воды.

8. Охрана труда

8.1 Санитарно-гигиеническая характеристика производства

Таблица 4 - Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемого производства:

Санитарная классификация производства по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03	Санитарно-защитная зона по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03	Группа производственного процесса по СНиП 2.0904-87	Основные меры предупреждения отравления
Й класс	1000 м	ЙЙЙ б	СЗЗ, применение средств индивидуальной защиты

Таблица 5 - Токсикологическая характеристика исходных веществ и продуктов производства:

Наименование вещества	Агрегатное состояние	Характер воздействия на человека	ПДК в водном объекте	Класс опасности	Средства индивидуальной защиты
			питьевого и хоз.-бытового назначения	рыбо-хоз.назначения
нефте-продукт	жидкость	Пары вызывают судороги, хронические отравления, изменение состава крови	0,3	0,05	ЙЙ	Спецодежда и спецобувь, защитные мази, пасты

8.2 Взрыво- и пожароопасные показатели веществ и материалов

Таблица 6 - Категории помещений, зданий и сооружений по взрыво- и пожарной опасности:

Наименование зданий, сооружений, помещений	Категория пожарной опасности объекта	Степень огнестойкости зданий и сооружений
Аэротенки	Д	ЙЙ
Вторичние и третичные отстойники	Д	ЙЙ
Иловая насосная	Д	ЙЙ
Шламовая насосная	Д	ЙЙ

8.3 Электробезопасность проектируемого объекта

Таблица 7 - Характеристика производственных помещений и установок по опасности поражения электрическим током:

Помещения, сооружения, установки	Характеристика используемой электроэнергии	Категория помещения по опасности поражения электрическим током	Способы защиты от поражений электрическим током
Насосная активного ила и шламовая насосная	Переменный ток с частотой 50 Гц и напряжением 220/380 В	Помещение с повышенной опасностью	Защитное заземление, зануление, блокировки

8.4 Индивидуальные средства защиты работающих

Индивидуальные средства защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов: Для защиты обслуживающего персонала от механических повреждений, термических и химических ожогов, от вредного действия нефтепродуктов, обслуживающий персонал участка снабжается по установленным нормам спец.одеждой, спец.обувью, защитными перчатками и другими средствами индивидуальной защиты. Для предупреждения получения травмы головы работники участка должны пользоваться защитными касками. Работники обязаны следить за исправностью средств индивидуальной защиты, их чистотой и использовать их по назначению. Хранить средства индивидуальной защиты нужно в гардеробных помещениях цеха в специально отведённом индивидуальном шкафу. Для защиты органов дыхания от вредного воздействия углеводородных газов, паров нефтепродуктов каждый работник снабжен фильтрующим противогазом с коробкой марки БКФ (зеленая коробка). Кроме того, имеются 5 комплектов аварийных фильтрующих противогазов. Для проведения газоопасных работ I группы на участке имеются 4 комплекта шланговых противогазов (2 рабочих и 2 аварийных).

Личные и аварийные фильтрующие противогазы, а также шланговые противогазы хранятся в помещении операторной участка.

Средства пожаротушения на участке:

Для ликвидации возникших очагов загорания на участке применяются:

1. Порошковые огнетушители (ОП-8), углекислотные огнетушители (ОУ-2, ОУ-3), асбестовое одеяло или кошма - для тушения всех видов загорания, кроме электрооборудования находящегося под напряжением более 1000В;

2. Песок для тушения пожаров классов А и В;

3. В насосной станции ливневых вод установлены пеногенераторы ГПС-600 и пожарные краны.

Способы обезвреживания и нейтрализации продуктов производства при разливах и авариях.

При вероятном розливе нефтепродуктов, необходимо:

в случае небольшого розлива удалить нефтепродукт с помощью ветоши;

в случае розлива на больших площадях необходимо выполнить обвалование из песка ( для ограничения площади растекания нефтепродукта), затем нефтепродукт смыть в канализацию, или перемешать с речным песком и удалить с территории участка .

Пропитанная нефтепродуктом ветошь складируется в полиэтиленовых мешках в специальных контейнерах, а песок вывозится на площадку для сбора промышленного мусора.

8.5 Правила техники безопасности при обслуживании установки

1. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по правилам охраны труда, пожарной и газовой безопасности и сдавшие экзамен на допуск к самостоятельной работе.

2. Работать только в спец.одежде, спец.обуви, в надетой каске; при себе иметь личный фильтрующий противогаз.

3. При выполнении работ возле оборудования (или при его обслуживании) с повышенным уровнем шума, необходимо применять противошумные наушники или беруши.

4. Рабочие места и подходы должны содержаться в чистоте, быть хорошо освещены, не загромождены посторонними предметами.

5. Приточная и вытяжная вентиляция должна постоянно находиться в работе.

6. Все сооружения, находящиеся ниже нулевой отметки, а также все площадки обслуживания должны иметь надёжные ограждения, соответствующие по конструкции требованиям безопасности; лестницы площадок и переходные мостики должны иметь исправные перила и ступени.

7. При работе обслуживающий персонал обязан соблюдать правила охраны труда, газобезопасности, пожаробезопасности, правила эксплуатации оборудования, промсанитарии.

8. Перед началом работ необходимо проверить исправность индивидуальных средств защиты, наличие и исправность первичных средств пожаротушения, работу вентсистем, аварийной сигнализации, средств контроля и управления процессом.

9. Всё электрооборудование должно быть надёжно заземлено, вращающиеся узлы оборудования должны иметь защитные ограждения.

10. Запрещается работать неисправными или не прошедшими в срок техническое освидетельствование грузоподъёмными механизмами.

11. Колодцы сетей промышленной канализации должны быть закрыты, а крышки колодцев засыпаны слоем песка высотой не менее 10 см.

12. В зимний период дороги, лестницы, переходы должны быть расчищены от снега и посыпаны песком.

13. После окончания смены необходимо произвести уборку на рабочих местах, сдать вахту и доложить старшему оператору цеха об окончании работы.

14. Все рабочие должны знать правила оказания первой медицинской помощи пострадавшим и уметь их применять, знать телефоны экстренного вызова служб завода.

9. Монтажно-строительные решения проекта

Сооружения биологической очистки (аэротенки, отстойники, буферные пруды) располагаются на открытом воздухе, в помещениях находятся только насосная активного ила, шламовая насосная, воздуходувная станция.

Так как сточная вода движется из одного сооружения к другому самотеком, все сооружения установки расположены на разных отметках.

Материалом сооружений биологической очистки - аэротенков, отстойников, приемных камер, распределительных камер - является сборный железобетон, иловые и буферные пруды представляют собой земляные дамбы. Все сооружения насосных станций изготовлены из стали.

Марка бетона для железобетонных конструкций по прочности должна быть не менее указанных на рабочих чертежах (М-200). Марка бетона по водонепроницаемости принята В-6 (бетон повышенной прочности). Марка бетона по морозостойкости принимается в зависимости от расчетной средней температуры в зимний период, в данном проекте принята марка бетона по морозостойкости М/З 200 (при температуре -40 ⁰С).

В качестве мероприятий из защитного оборудования от коррозии предусмотрено покрытие его деталей слоем алюминия толщиной 200 мкм, наносимого методом металлизации, с последующим покрытием составом ЭП-00-10.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана технологическая схема установки биологической очистки сточных вод ОАО «Славнефть-ЯНОС» (цех №12).

В качестве основного аппарата биологической очистки был выбран аэротенк, который имеет ряд достоинств: возможность очистки сточных вод при начальной концентрации БПК до 500 мг/л, устойчивая рабочая доза активного ила в зоне аэрации и отсутствие «проскока» неокисленных загрязнений, высокая степень использования рабочего объема, простота аппаратурного оформления, эксплуатации и обслуживания.

В проекте так же приводится расчет основного технологического оборудования установки биологической очистки, материальный баланс аэротенка, представлены данные о контроле и автоматизации процесса, о нормальной эксплуатации установки, порядок пуска-остановки.

Разработан раздел охраны труда и монтажно-строительные решения проекта.

Список литературы:

1. Гальперин С.Б. Много ли в России чистой воды? // С.Б. Гальперин, П.Х. Зайдфудим, С.П. Матафонов, С.Н. Голубчиков // Энергия. - 2009. - № 9. - 112 с.

2. Кузнецов И. Водные проблемы России / И. Кузнецов // Экология и жизнь. - 2008. - № 5 (78). - 86 с.

3. Очистка производственных сточных вод : Учеб. пособие для ВУЗов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.И. Лесков, Ю.В. Воронов; Под ред. С. В. Яковлева.-2ое изд., перераб. и доп. - М.:Стройиздат, 1985-335 с., ил.

4. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Жуков В.Н., Филин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках.-М.:Стройиздат, 1973-223 с.

5. Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств.-М.:Химия, 1975-256 с.

6. Очистка сточных вод // Экология: учебное пособие / под ред. проф. В.В. Денисова. - 2-е изд., исправленное и дополненное. - М.; Ростов-на-Дону, 2004. - 512 с.