Локальные очистные сооружения для очистки промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод до нормативов сброса в водоем рыбохозяйственного назначения

1.6 Описание реконструкции технологии очистки ливневых и талых сточных вод

Общая часть.

Реконструкция очистных сооружений поверхностного стока завода производится в связи:

- с расширением территории завода и увеличением площадей сбора поверхностных вод, подвергающихся очистке на существующих очистных сооружениях;

- с превышением ПДК очищенного стока по нефтепродуктам, взвешенными частицами и содержанию железа на сборе в мелиоративный канал.

Завод является пищевым производством и относится к предприятиям I группы.

Основными примесями, содержащимися в стоке с территории предприятий первой группы, являются грубодисперсные примеси, сорбированные главным образом на взвешенных веществах, минеральные соли и органические примеси естественного происхождения.

Расчетный состав поверхностного стока принят в соответствии с "Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок промпредприятий и определению условий выпуска его в водные объекты" для предприятий I группы и представлен в таблице 12.

Таблица 12

Дренажные сточные воды содержат железо с концентрацией загрязнений до 5 мг/л.

Технология очистки поверхностных и дренажных стоков.

Существующая схема очистки поверхностного стока.

На сегодняшний день, поверхностные воды с территории завода подвергаются очистке на подземных очистных сооружениях производительностью 30 л/с, выполненных из стеклопластика, фирмы "FloTenk" с использованием повышающей канализационной насосной станции. Очистные сооружения "FloTenk" предназначены для удаления из сточных вод минеральных загрязнений и нефтепродуктов.

Существующие очистные сооружения состоят из следующих сооружений:

- распределительный колодец;

- пескоотделитель FloTenk EN-40;

- насосная станция FloTenk-KNS-30;

- колодец-гаситель напора FloTenk-RK;

- маслобензоотделитель FloTenk -- ОМ-30;

- сорбционный фильтр FloTenk-SB-30;

- ультрафиолетовый обеззараживатель FloTenk-UF - 30.

Поверхностные и дренажные стоки с территории завода по наружным самотечным сетям дождевой канализации поступают к колодцу-распределителю и далее на существующие очистные сооружения дождевой канализации.

Нарушение работы очистных сооружений и превышение ПДК очищенного стока по нефтепродуктам, взвесям и содержанию железа на сбросе в мелиоративный канал вызвано следующими причинами:

- расход стоков, подаваемый на очистку, (94,2 л/сек на сегодняшний день) превышает производительность очистных сооружений (30 л/сек);

- неправильным подключением пескоотделителя (подающий и отводящий патрубки врезаны с одной стороны, что нарушает закон гравитации и уменьшает выпадение взвесей из стока);

- канализационная насосная станция в связи с незарегулированным притоком стоков работает в режиме работы двух насосов одновременно (рабочего и резервного). Таким образом, бензомаслоотделитель и сорбционный блок доочистки работают с перегрузкой, т.к. на них подается расход стоков в два раза превышающий их производительность;

- выпуск в канаву значительно выше (более 1 метра), чем выходящий патрубок из сорбционного блока доочистки, что приводит к подпору в сети после очистных сооружений и нарушению самотечного режима очистных сооружений.

После проведения технико-экономического обоснования, принято решение о реконструкции очистных сооружений и выпуска дождевой канализации.

Описание процесса реконструкции.

В дипломном проекте выполняется реконструкция существующих локальных очистных сооружений на основе емкостей из армированного стеклопластика"FloTenk":

- переформовка подающего патрубка в пескоотделителе;

- переоборудование сорбционного блока;

- установка канализационной насосной станции для перекачки всех стоков в канаву;

- оборудование рабочей линии тремя аккумулирующими емкостями по 100 куб. м каждая;

- устройство байпасной линии для сброса стока во время дождей, превышающих предельную интенсивность;

- установка УФ - обеззараживания.

После очистки вода, поступает в мелиоративный канал.

Степень очистки стоков обеспечивает качество очищенной воды нормам предельно-допустимых концентраций (ПДК) для сброса в водоем рыбохозяйственного значения:

- по взвешенным веществам - до 3,0 мг/л;

- по нефтепродуктам - до 0,05 мг/л;

- БПКп - до 3,0 мгО₂/л;

- ХПК - до 15 мг/л;

- солесодержание - до 1,0 г/л

Предусматривается контроль качества очищенных поверхностных и дренажных сточных вод в контрольном колодце перед выпуском в существующую канаву.

Очистные сооружения после реконструкции состоят из следующих сооружений:

- распределительного колодца (существующего);

- три аккумулирующих емкостей по 100 куб. м каждая, укомплектованных встроенными насосными установками (вновь сооружаемых);

- колодца с отключающей арматурой (вновь сооружаемого №1);

- колодца с отключающей арматурой (вновь сооружаемого №9);

- колодца-гасителя напора (реконструируемого №10);

- пескоотделителя (реконструируемого);

- насосной станции №1 для отвода стоков в маслобензоотделитель (существующая);

- колодца-гасителя напора (существующего №2);

- маслобензоотделителя (существующего);

- сорбционного блока (реконструируемого);

- колодца для отбора проб (реконструируемого №4);

- колодца с отключающей арматурой (вновь сооружаемого №6);

- насосной станции №2 для подачи очищенных стоков в существующую канаву (вновь сооружаемой);

- колодца-гасителя напора (вновь сооружаемого №7);

- ультрафиолетового обеззараживания (вновь сооружаемого);

- поворотных колодцев (вновь сооружаемого №1, 5 и существующего №3).

Первую ступень очистки обеспечивает пескоотделитель, в котором за счет гравитации, происходит осуждение твердых частиц на дно резервуаров.

На второй ступени очистки происходит осуждение взвешенных веществ и выделение механически эмульгированных нефтепродуктов и масел. Этот этап блоком маслобензоотделителя. В маслобензоотделителе установлены коалесцентные модули, представляющие собой тонкослойные гофрированные пластины. При протекании сквозь коалесцентные модули изменяется скорость потока, что приводит к отслаиванию растворенных нефтепродуктов и осаждению взвешенных веществ, с последующим закреплением капель нефтепродуктов на гидрофобных поверхностях пластин модуля и отрывом укрупнившихся частиц на поверхность. Масло и нефтепродукты образуют единый слой на поверхности емкости. Маслобензоотделитель контролирует уровень всплывших нефтепродуктов.

Сорбционный блок образует третью ступень очистки поверхностных и дренажных сточных вод. В качестве сорбентов используются нефтеулавливающий сорбент "НЕС" (НПО "Озон") и алюмосиликатный адсорбент "Глинт" (НПО "Квант минерал"). На этой ступени производится глубокая доочистка сточных вод.

После сорбционной доочистки поверхностные и дренажные сточные воды направляются на обеззараживание ультрафиолетом для уничтожения патогенных вирусов.

Очистные сооружения "FloTenk" после реконструкции позволят осуществить очистку поверхностных и дренажных сточных вод до норм сброса в водоем рыбохозяйственного назначения.

Расчет поверхностного стока.

Поверхностный сток отводится с территории водосбора площадью 7.88 Га, в том числе:

- с кровель зданий - 2.0 Га;

- с асфальтовых покрытий и дорог - 2.14 Га;

- с газонов - 3.74 Га.

В соответствии с заданием предусматривается с территории пищевого производства после очистки на локальных очистных сооружениях в водный объект рыбохозяйственного назначения.

Количественные характеристики поверхностного стока для проектирования систем сбора, очистки и отведения в водный объект определены согласно "Рекомендаций по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок промпредприятий и определению условий выпуска его в водные объекты" ФГУП "НИИ ВОДГЕО" (Москва, 2006 год) [1].

Расчет годового объема поверхностных вод.

Среднегодовой объем поверхностных сточных вод, образующихся на предприятии в период выпадения дождей, таяния снега и мойки дорожных покрытий за теплый (апрель - октябрь) и холодный (ноябрь-март) периоды года с общей площади водосбора, определяется по формуле:

W_r = W_д + W_т + W_м,

где W_д, W_т и W_м - среднегодовой объем дождевых, талых и поливомоечных вод, м³.

Среднегодовой объем дождевых (W_д) и талых (W_т) вод, стекающих с селитебных территорий и промышленных площадок, определяется по формулам:

W_д = 10 •h_д ? Ш_д • F

W_т = 10 • h_т • Ш_т • F,

где F - площадь стока, 7.88 Га;

h_д - слой осадков, мм, за теплый период года, h_д = 420 мм

(табл. 2 СНиП 23-01-99);

h_т - слой осадков, мм, за холодный период года (определяет общее годовое количество талых вод) или запас воды в снежном покрове к началу снеготаяния, h_т = 200 мм (табл. 1 СНиП 23-01-99);

Ш_д и Ш_т - общий коэффициент стока дождевых и талых вод соответственно, определяется как средневзвешенная величина из частных значений для площадей стока с разным видом поверхностей, согласно п. 5.1.3 и п. 5.1.5 [1].

Расчет общего коэффициента стока дождевых вод.

Таблица 13

Ш_т = 0.5, согласно п 5.1.5 [1].

W_д = 10 • 420 •0,413 • 7,88 = 13669 м³/год

W_т = 10 • 200 • 0,5 • 7,88 = 7880 м³/год

Общий годовой объем поливомоечных вод (W_м), м³, стекающих с площади стока, определяется по формуле:

W_м = 10 • m • k • F_м • Ш_м ,

где m - удельный расход воды на мойку дорожных покрытий

m = 1,2л/м² на одну мойку;

k - среднее количество моек в году, k = 150;

F_м - площадь твердых покрытий, подвергающихся мойке, F_м = 2.14 Га;

Ш_м - коэффициент стока для поливомоечных вод, Ш_м = 0,5.

W_м = 10 • 1,2 • 150 • 2,14 • 0,5 = 1926 м³/год

Тогда среднегодовой объем поверхностных сточных вод с территории предприятия составляет:

W_r = W_д + W_т + W_м = 13669 + 7880 + 1926 = 23475 м³/год

Расчет суточных расходов поверхностных вод.

Суточный объем дождевого стока W_оч, м³, отводимого на очистные сооружения с территории предприятия, от расчетного дождя при повторяемости P = 0,5 определяется по формуле:

W_оч = 10 • h_а • F • Ш_mid ,

где F - площадь стока, 7.88 Га; h_a - максимальный слой осадков за дождь, мм, сток от которого подвергается очистке в полном объеме, h_a = 5 мм, так как завод относится к промышленным предприятия первой группы (согласно п. 5.2.4 [1]); Ш_mid - средний коэффициент стока для расчетного дождя, определяется как средневзвешенная величина в зависимости от постоянных значений коэффициента стока Ш_i, для разного вида поверхностей (табл. 11, п. 5.3.8 [1]).

Таблица 14

W_оч = 10 • 5 • 7,88 • 0,547 = 215,35 м³

Максимальный суточный объем дождевого стока W_{сут оч} , м³, отводимого на очистные сооружения с территории предприятия, от расчетного дождя определяется по формуле:

W_{сут оч} = 10 • h_а • F • Ш_mid ,

где F - площадь стока, 7.88 Га;

h_a - максимальный слой осадков за дождь, мм, сток от которого подвергается очистке в полном объеме,

h_a = 18 мм, так как завод относится к промышленным предприятия первой группы (согласно п. 5.2.4 [1]);

Ш_mid - средний коэффициент стока для расчетного дождя, определяется как средневзвешенная величина в зависимости от постоянных значений коэффициента стока Ш_i, для разного вида поверхностей (табл. 11, п. 5.3.8 [1]).

W_{сут оч} = 10 • 18 • 7,88 • 0,547 = 775,87 м³

Максимальный суточный объем талых вод W_т.сут, м³, в середине периода снеготаяния, отводимых на очистные сооружения с территории и промышленного предприятия, определяется по формуле:

W_т.сут =10 • Ш_т • K_у • F • h_c,

где Ш_т - общий коэффициент стока талых вод,

Ш_т = 0,5 (согласно п. 5.1.5 [1]);

F - площадь стока, 7.88 Га;

К_у - коэффициент, учитывающий частичный вывоз и уборку снега, определяется по формуле:

К_у=1 - F_у/F,

F_у - площадь, очищаемая от снега (включая площадь кровель, оборудованных внутренними водостоками);

К_у = 1 - F_у/F = 1 - 4,14/7,88 = 0,47

h_c - слой талых вод за 10 дневных часов, мм, принимается в зависимости от расположения объекта.

h_c = 20 мм, так как территория, на которой находится завод относится Северо-Западная территория Европейской части России (согласно п. 5.2.6 и Прил. 1 [1]).

W_т.сут =10 • 0,5 • 0,47 • 7,88 • 20 = 370,36 м³

Расчет секундных расходов поверхностных вод.

Расходы дождевых вод в коллекторах дождевой канализации, л/с, отводящих сточные воды с территории предприятия, следует определять методом предельных интенсивностей по формуле:

,

где А, п - параметры, характеризующие интенсивность и продолжительность дождя для конкретной местности (определяются согласно п. 5.3.2 [1]);

Z_mid - среднее значение коэффициента, характеризующего вид поверхности стока (коэффициент покрова), определяется как средневзвешенная величина в зависимости от коэффициентов Z_i, для различных видов поверхностей (согласно табл. 11 и 12 [1]);

F - площадь стока, 7.88 га;

t_r - расчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания дождевых вод по поверхности и трубам до расчетного участка (согласно п. 5.3.5 [1]).

Расчет среднего коэффициента покрова.

Таблица 15

Согласно п. 5.3.2 [1] параметры А и n определяются по результатам обработки многолетних записей самопишущих дождемеров местных метеорологических станций или по данным территориальных управлений Гидрометеослужбы. При отсутствии обработанных данных параметр А допускается определять по формуле:

A = q₂₀ • 20ⁿ • (1+lg P/lg m_r)^г,

где q₂₀ - интенсивность дождя для данной местности продолжительностью 20 мин при Р = 0,5 год,

q₂₀ = 60 л/с • Га (определяется по чертежу Приложения 2 [1]);

n - показатель степени,

n = 0,48 (определяется по таблице Приложения 3 [1]);

m_r - среднее количество дождей за год,

m_r = 120 (принимается по таблице Приложения 3 [1]);

P - период однократного превышения расчетной интенсивности дождя,

P = 0,5 год (принимается по п. 5.3.3 [1]);

г - показатель степени,

г = 1,33 (принимается по таблице Приложения 3 [1]).

A = 60• 20^0,48 • (1+lg 0,5/lg 120)^1,33 = 205,3

Расчетную продолжительность протекания дождевых вод по поверхности и трубам t_r до расчетного участка (створа), мин, следует определять по формуле:

t_r = t_con + t_p,

где t_con - продолжительность протекания дождевых вод до дождеприемников в пределах квартала до уличного коллектора (время поверхностной концентрации),

t_con = 5 мин (определяется согласно п. 5.3.6 [1]);

t_p - продолжительность протекания дождевых вод по трубам до рассчитываемого сечения, определяемая по формуле:

,

где l_р - длина расчетных участков коллектора, м;

v_p - расчетная скорость течения на участке, м/с.

t_p = 16,14 мин

t_r = 5 + 16,14 = 21,14 мин (см. гидравлический расчет дождевой сети)

Тогда расчетный секундный расход поверхностных вод будет равен:

л/с

Расход дождевых вод для гидравлического расчета дождевых сетей, л/с, определяется по формуле:

Q_cal = в • Q_r,

где в - коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент возникновения напорного режима,

в = 0,75, так как n = 0,48 (определяется по табл. 6 [1]).

Q_cal = 0,75 • 204,42 = 153,32 л/с

Расход талых вод для гидравлического расчета дождевых сетей, может быть определен по слою стока за часы снеготаяния в течение суток по формуле:

Q_r = 5,5 • h_c • K_y • F/(10 + t_r),

где h_c - слой стока за 10 дневных часов, h_c = 20 мм;

К_у - коэффициент, учитывающий частичный вывоз и уборку снега,

К_у = 0,47;

F - площадь стока, 7.88 Га;

t_r - продолжительность протекания талых вод до расчетного участка,

t_r = 0,39 ч.

Q_r = 5,5 • 20 • 0,47• 7,88/(10 + 0,39) = 39,21 л/с

Гидравлический расчет дождевой сети сведен в таблицу (см. приложение Б).

Расчет дренажного стока.

На предприятии был произведен замер количества дренажных сточных вод отводимых то насосной станции пожаротушения, который равен - 1 л за 18 секунд. Длина сети дренажа вокруг насосной станции пожаротушения равна 127 м.

На основании этих данных вычисляем количество дренажных стоков приходящихся на 1 п.м. дренажной сети.

1 л за 18 секунд = 0,06 л/с,

0,06 : 127 = 0,0005 л/с.

Из этого следует, что на 1 п.м. дренажа приходится 0,0005 л/с дренажных стоков ( q = 0,0005 л/с).

Длина дренажной сети вокруг котельной и производственного корпуса составляет 98 и 376 м.

В сумме длина дренажной сети всей площадки завода равна - 601 м (L = 601 м).

Определяем секундный расход дренажных сточных вод со всей территории завода:

Q_ДР = L • q = 601 • 0,0005 = 0,3 л/с (25,92 м³/сут; 9461 м³/год)

Расчет производительности очистных сооружений.

Расчет годовых, суточных и секундных расходов стоков, отводимых на очистку.

Средний годовой объем поверхностных и дренажных сточных вод составляет:

W_год = W_r + Q_ДР = 23475 + 9461 = 32936 м³/год

Суточный объем дождевых и дренажных сточных вод отводимых на очистку составляет:

W_сут = W_оч + Q_ДР = 215,35 + 25,92 = 241,27 м³/сут