Дипломная (вкр): Сравнительный анализ эффективности очистных сооружений водоканалов городов Великий Устюг и Кириллов

Глубина залегания подводящего коллектора к ГНС - 7,0 м, диаметр подводящего коллектора - 1000 мм. Протяженность напорного трубопровода 6800 м. Напорный трубопровод проложен в две нитки из железобетонных напорных труб марки ТН50-Г ГОСТ 12586-14. На ГНС установлены насосы марки ФГ 450/57.5. Учет количества отводимых вод ведется по показаниям ультразвуковых расходомеров-счётчиков «Днепр -7» (2 штуки), установленных на главной насосной станции [15].

Рисунок 8 - Главная насосная станция очистных сооружений канализации в городе Великий Устюг

Согласно нормативно-балансовому расчету водопотребления и водоотведения по МУП «Водоканал» на 2009-2010 года объем водоотведения в реку Северная Двина составляет 2288,35 тыс. м3/год. Разница объемов водопотребления и водоотведения обусловлена тем, что часть стоков город сбрасывает в ведомственные системы канализации [Там же].

Контроль качества сточной воды ведется на основании Программы производственного контроля. Контроль качества сточной воды по химическим и микробиологическим показателям осуществляется в микробиологической лаборатории очистных сооружений канализациий МУП «Водоканал» город Великий Устюг и в лаборатории филиала федерального государственного учреждения здравоохранения (ФГУ3) « Центр гигиены и эпидемиологии в Вологодской области в городе Великий Устюг». Определение токсичности очищенных сточных вод определяется в лаборатории «Центра лабораторного анализа и технических измерений по Вологодской области» [Там же].

МУП «Водоканал» ведет регулярные наблюдения за качественным составом реки Северная Двина в фоновом створе (500 метров выше выпуска сточных вод) и в контрольном створе (500 метров ниже выпуска сточных вод) [Там же].

Результаты сравнительного анализа концентраций загрязняющих веществ в фоновом створе с ПДК, установленной для водных объектов рыбохозяйственного (р/х) водопользования, представлен в таблице 1 и в приложении 1. Результаты исследований качества речной воды, а также расчет средних концентраций некоторых веществ представлены в приложении 2 [Там же].

По химическому составу вода реки Северная Двина выше выпуска сточных вод (фоновый створ МУП «Водоканал город Великий Устюг) не отвечает требованиям, предъявляемым к водным объектам рыбохозяйственной категории водопользования по биологическому потреблению кислорода (1,06400 ПДК р/х), железу (3,10000 ПДК р/х), меди (3,48000 ПДК р/х), алюминию (1,80000 ПДК р/х), фенолам (1,20000 ПДК р/х) и формальдегиду (5 ПДК р/х) [15].

Содержание железа в воде реки Северная Двина превышает предельно-допустимые концентрации рыбохозяйственного значения, однако находится на уровне природного фона, который для рек северо-запада России может достигать 4 мг/л.

Таблица 1 - Результаты сравнительного анализа концентраций загрязняющих веществ в фоновом створе с ПДК

Сравнительный анализ концентраций загрязняющих веществ в контрольном створе с ПДК, установленной для водных объектов рыбохозяйственного водопользования представлен в таблице 2. По химическому составу вода реки Северная Двина ниже выпуска сточных вод (контрольный створ МУП «Водоканал город Великий Устюг) в основном отвечает требованиям, предъявляемым к водным объектам рыбохозяйственной категории водопользования [16].

Таблица 2 - Результаты сравнительного анализа концентраций загрязняющих веществ в фоновом створе с ПДК

Незначительное превышение предельно-допустимой концентрации отмечается по полному биологическому потреблению кислорода (1,120000 ПДК р/х) и формальдегиду (5,4 ПДК р/х). Оценка микробиологического состава речной воды в фоновом и контрольном створах представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты оценки микробиологического состава речной воды в фоновом и контрольном створах

По микробиологическим показателям речная вода в фоновом и контрольном створах соответствует требованиям СанПин 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». В радиологическом отношении очищенная сточная вода благополучна, острая токсичность - умеренная.

3.3 Характеристика биологических очистных сооружений канализации

Проектная производительность очистных сооружений канализации (ОСК) составляет 18000 м3/сут, первой очереди - 5000 м3/сут. В состав первой очереди пускового комплекса включены сооружения механической и биологической очистки, сооружения по обработке осадка, а также главная насосная станция города и напорные трубопроводы, по которым сточные воды подаются в приёмную камеру [17].

Состав очистных сооружений канализаций (рисунок 9):

1. Напорный коллектор (одна нитка рабочая, другая - резервная);

2. Приемная камера;

. Здание решеток;

. Песколовка (рабочая и резервная);

. Первичный отстойник (рабочий и резервный);

. Насосная станция сырого осадка;

. Одна секция аэротенков (две резервных);

. Один вторичный отстойник (два резервных);

. Воздуходувная станция;

. Административно-бытовой комплекс;

. Внутриплощадочная канализационная насосная станция;

12. Хлораторная;

. Песковые бункера;

4. Иловые площадки;

15. Сбросной коллектор;

16. Водопровод на канализационные очистные сооружения;

. Котельная.

Проектом предусмотрена полная биологическая очистка хозяйственно-бытовых производственных стоков города Великого Устюга с доведением степени очистки до 15 мг/л взвешенным веществам и 15 мг/л по БПК п [16].

Сточные воды по напорному трубопроводу подаются в приемную камеру очистных сооружений, откуда поступают в здание решёток для извлечения крупных отбросов. Пройдя через решётки, сточные воды направляются в песколовки, одна из которых резервная, для осаждения крупных минеральных примесей. Затем, пройдя через водоизмерительный лоток, сточные воды поступают в первичный отстойник (один - рабочий, один - резервный), где происходит выпадение основной массы взвешенных веществ [Там же].

Рисунок 9 - Схема очистных сооружений канализации МУП «Водоканал» города Великий Устюг:

Далее сточные воды поступают в первую секцию аэротенков (рисунок 10), где при помощи активного ила и кислорода воздуха происходит процесс биологической очистки стоков от органически растворенных и коллоидных веществ. Продолжительность аэрации сточных вод в аэротенках позволяет осуществить полное окисление загрязняющих веществ, с доведением степени очистки сточных вод до 15 мг/л по БПКп после аэротенков сточные воды поступают во вторичный отстойник для отделения очищенной воды от активного ила. Очищенные сточные воды подвергаются обеззараживанию активным жидким хлором, контакт с которым происходит в самотечном коллекторе протяженностью 3,0 км. Обеззараженные стоки выпускаются в реку Северная Двина [Там же].

Для обеззараживания сточных вод используется элетролизная установка 3Н-25. Для получения хлора используют поваренную соль. Контакт с хлором происходит во время движения очищенных сточных вод по трубопроводу выпуска. Время движения сточных вод по трубопроводу выпуска 50 минут [Там же].

Оценка эффективности работы биологических очистных сооружений представлена в приложении 1. Анализ эффективности очистки сточных вод показал, что биологические очистные сооружения работают с соблюдением технологии, обеспечивая проектные показатели очистки сточных вод [Там же].

Рисунок 10 - Внешний вид аэротенка

Отвод сточных вод от очистных сооружений до реки Северная Двина осуществляется по стальному трубопроводу диаметром 800 мм. Длина трубопровода составляет 3000 м. 3апуск находится на укрепленном железобетонными плитами берегу реки Северная Двина, на участке между островами Большой Коневец и Кошкодаев [Там же].

Выпуск сточных вод берегового типа. Оголовок выпуска выполнен в виде стальной срубы диаметром 800 мм. Сточные воды стекают по бетонному лотку, для отбора проб установлена лестница, откосы выпуска закреплены железобетонными монолитными и сборными конструкциями.

При обработке сточных вод на очистных сооружениях канализации образуются три вида осадков, содержащих органические вещества. Это отбросы, задерживаемые решетками, осадок, выпавший в первичных отстойниках и избыточный активный ил аэротенков [Там же].

Грубые примеси с решеток ежедневно удаляются в металлические емкости и по мере накопления вывозятся на свалку твердых бытовых отходов (ТБО). Песок из песколовок удаляется на песковую площадку и после подсушки до влажности 40-50% используется на планировку территории [17].

Осадок, образующийся при отстаивании сточной воды в первичных отстойниках и избыточный активный ил из вторичных отстойников, удаляются на иловые карты. Иловые карты предназначены для удаления влаги из осадка с последующим его подсушиванием. Технология эксплуатации иловых площадок заключается в равномерном периодическом напуске осадка на рабочую площадь площадок и своевременном отводе поверхностной иловой воды. Иловая вода самотеком поступает в насосную станцию внутриплощадочной канализации, откуда перекачивается в приемную камеру очистных сооружении [17].

Приемная камера предназначена для приема сточных вод поступающих на очистные сооружения, гашения скорости потока и сопряжения трубопроводов с открытыми лотками. Приемная камера разрабатывается на прием сточных вод от главной канализационной насосной станции и дренажной насосной станции [Там же].

3.4 Расчет нормативов допустимого сброса веществ в реку Северная Двина

Нормативы допустимых сбросов веществ (НДС), в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов (нормативы допустимых сбросов веществ и микроорганизмов) - определенные правила, которые установлены для субъектов хозяйственной и иной деятельности в соответствии с показателями массы химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов, допустимых для поступления в окружающую среду от стационарных, передвижных и иных источников в установленном режиме и с учетом технологических нормативов, и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды [17].

При расчете НДС для водохозяйственного участка, величины НДС устанавливаются с учетом предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды [Там же].

Величина НДС с учетом требований к составу и свойствам воды в водных объектах определяется как произведение максимального часового расхода сточных вод g cт (м3/час) на допустимую концентрацию загрязняющего вещества СНДС (г/м3) по формуле (1):

НДС = g cт × СНДС

Основная расчетная формула (2) для определения НДС с учетом неконсервативности вещества имеет вид:

С НДС = n (СПДК - СФ)+ СФ,

где СНДС - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, г/м3;

СФ - фоновая концентрация вещества в воде водотока выше выпуска сточных вод (г/м3) выше выпуска сточных вод, определяемая в соответствии с действующими методическими документами по проведению расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков;

n - кратность общего разбавления сточных вод в водотоке, равная произведению кратности начального разбавления (nн) на кратность основного разбавления (nо) формула (3):

n = nн × nо

Створ расчета нормативов ПДС для объекта рыбохозяйственной категории водопользования согласно п.7.4 СанПиН 2.1.5.980-00 принят на расстоянии 500 метров ниже выпуска сточных вод.

Исходные данные:

·        расчетный расход воды в контрольном створе, Q=272 м3/с

·        расчетный расход сточных вод в выпуске, g=0,048 м3/с

·        скорость водотока при расчетном расходе, Vcр, м/с

·        глубина водотока при расчетном расходе, Н= 1,39 м

·        коэффициент шероховатости русла, n=0,03

·        расстояние от выпуска до контрольного створа по прямой, Lп=500м

·        расстояние от выпуска до контрольного створа по фарватеру, Lф=500м [Там же]

Зона разбавления разбивается на 2 участка:

I - участок от створа выпуска до створа, где загрязненные воды распространяются по всей глубине

II - участок разбавления, расположенный ниже участка I и включающий всю область разбавления до створа полного перемешивания. В пределах участка II происходит распространение загрязненных вод по всей ширине реки и последующее выравнивание концентраций.

Закономерность снижения максимальной концентрации на участке I аппроксимируется следующей формулой (4):

,

где - численный безразмерный коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в потоке и равный при выпуске у берега, дна или свободной поверхности потока =7,2;