Дипломная (вкр): Розробка проекту реконструкції споруд очищення побутових стічних вод в умовах КОС м. Селидове.

.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].

.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

.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.

.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].

.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]

- 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

.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]