Природно-климатические условия и экологическая оценка территории расположения предприятия. Оценка воздействия предприятия на окружающую среду. Планирование себестоимости обеззараживания сточных вод. Расчет решеток, песколовки и вторичных отстойников.
Аннотация к работе
Представленная в данном проекте технологическая схема очистки канализационных сточных вод левобережных очистных сооружений «ООО КРАСКОМ» включает механическую, биологическую очистку и физико-химическую очистку. Биологический метод очистки сточных вод отличается универсальностью, так как разлагает почти все виды органических загрязнений и является экологически чистым. Разработан участок по обеззараживанию сточных вод, который отсутствует в действующей технологической нитке Енисей в месте выпуска очищенных сточных вод, уменьшить массу загрязняющих веществ, что будет соответствовать нормативам сброса сточных вод, увеличить эффективность очистки механической до 86 %, биологической до 90 %, за счет установки более современного оборудования. Благодаря внедрению последней улучшится эпидемиологическая ситуация в районе сброса очищенных сточных вод в открытый водоем рыбохозяйственного значения - р.
Введение
В соответствии с федеральным законом «Об охране окружающей среды» №7 от 10.01.2002 г. каждый имеет право на чистую окружающую среду [1]. Данный закон является основой экологического законодательства РФ и является движущей силой в контроле предприятий за соблюдением норм экологической политики предприятий.
Сточные воды несут в себе потенциальную опасность заражения патогенными микроорганизмами и химическими веществами. Высокие требования к качеству очищенных стоков при сбросе в водоемы рыбохозяйственного значения стимулируют применение эффективных технологических решений и совершенствование технологии очистки стоков. Одним из наиболее распространенных и качественных методов обеззараживания вод является ультрафиолетовое обеззараживание или ультрафиолетовое излучение (УФ - обеззараживание , УФ - излучение ).
Применение УФ - обеззараживания, обладающего высоким бактерицидным действием, позволяет получить высокое качество обеззараживания сточных вод по микробиологическим показателям.
Хотя вода, сбрасываемая в р. Енисей левобережными очистными сооружений (ЛОС) ООО “КРАСКОМ” практически чистая, однако высокие требования к качеству очищенных стоков при сбросе в водоемы рыбохозяйственного значения требуют применение эффективных технологических решений.
Поэтому целью данного дипломного проекта является использование УФ - обеззараживания очищенных сточных вод , сбрасываемых в р.Енисей.
1. Технико-экономическое обоснование
Наименование: ООО "Красноярский жилищно-коммунальный комплекс" («КРАСКОМ»). Основной целью производственной деятельности является производство услуг водоснабжения и водоотведения для населения, промышленных предприятий и прочих потребителей Красноярска.
Сегодня жизнедеятельность Красноярска обеспечивают две централизованные системы - водоснабжения и водоотведения.
Всего на предприятии трудится около 3 тыс. человек. Каждые сутки город потребляет 780 000 000 л питьевой воды. Благодаря инфильтрационному способу водоснабжения, Красноярск имеет практически самую чистую воду в России.
Ежедневно более 40 тыс. абонентов г. Красноярска получают с семи водозаборов около 500 тыс. м3 питьевой воды, шесть из которых - инфильтрационные и один поверхностный. Химический состав подземных вод инфильтрационных водозаборов полностью формируется за счет поверхностных вод Енисея и практически не меняется на протяжении нескольких лет.
Водопроводная вода в Красноярске не требует очистки, то есть она поднимается на поверхность практически кристально чистой и не требует хлорирования. Поднимаемая из водозаборов вода готова к промышленному бутилированию без предварительной водоподготовки.
1.1.1 Природно-климатические условия и экологическая оценка территории расположения предприятия
Левобережные коллекторно-очистные сооружения ООО «КРАСКОМ» г. Красноярска расположены на берегу р. Енисей, юго-восточнее д.Песчанка.
По климатическим условиям г. Красноярск относится к климатической зоне 1В - району континентального климата с холодной продолжительной зимой и коротким жарким летом.
Красноярск расположен на двух берегах р. Енисей, в среднем его течении, на стыке трех геоморфологических районов: предгорий Восточного Саяна, долины р. Енисей, а также прилегающих к ней плато.
Долина р. Енисей занимает преобладающую часть города. Ширина правобережной и левобережной части долины неодинакова. На правом берегу она изменяется от одного километра у ручья Лалетина до 6-8 км при впадении р. Березовка. Левобережная долина значительно расширяется только при впадении р. Кача (2-8 км) и в северной части в районе д. Песчанка.
Растительность в городе и его окрестностях различна: левобережье Енисея - типичная лесостепь, а правобережье - ярко выраженная горная тайга.
Город опоясан лесными массивами, общей площадью 5332 га. Преобладающее распространение в почвенном покрове занимает черноземный тип почв, который представлен четырьмя подтипами: обыкновенные, выщелоченные, оподзоленные и недоразвитые черноземы, кроме черноземов встречаются серые лесные, дерново- намытые пойменные и лугово- черноземные почвы.
Орографические условия определяют для г. Красноярска однородный ветровой режим в течение всего года. В городе, где направление долины реки совпадает с преобладающими направлениями ветра, повторяемость юго-западных ветров очень велика (30-35 % в году), в январе повторяемость этих ветров вместе с западными составляет 80 %. При переходе от зимы к лету несколько увеличивается повторяемость ветров северной части, хотя преобладающими по-прежнему остаются юго-западные ветра.
Самая низкая средняя температура приходится на январь, она составляет 16,8 -18,3 ?C и распределяется по городу в зависимости от рельефа местности.
Самым жарким месяцем является июль, когда в среднем в течение 26 дней средняя температура выше 15 ?C, из них в течение 10 дней выше 20 ?C.
Абсолютные минимумы и максимумы показывают на большие пределы колебания температуры воздуха. Средние максимумы и минимумы дают представление об уровне температур, соответственно, в наиболее холодную (ночную) и наиболее теплую (дневную) часть суток.
Относительная влажность воздуха, являющаяся показателем насыщения воздухом водяными парами, наиболее низкая (53-62 %) наблюдается в апреле-июне, что обусловлено быстрым прогреванием приземных слоев воздуха и небольшим количеством выпадающих осадков. К августу ее значение повышается и достигает 76 %. Затем следует небольшой спад, а с переходом к устойчивым отрицательным температурам в ноябре-декабре снова наблюдается увеличение относительной влажности до 71 %. С ноября по февраль значение среднемесячной относительной влажности почти не изменяется и составляет 70-71 %.
Атмосферные осадки.
Среднее годовое количество осадков в пределах города Красноярска - 454 мм, из них в холодный период (с октября по март) выпадает 85 мм. Наименьшее месячное количество (11-14 мм) наблюдается в январе- марте. С апреля количество осадков постепенно увеличивается, достигая максимума в июле (81 мм). Результаты наблюдений приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Среднемесячное и годовое количество осадков (Р) и суточный максимум осадков (Р макс, мм)
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Год
Р 14 11 12 24 44 60 81 75 47 38 29 19 454
Р макс 7 14 17 26 33 60 94 97 44 33 54 11 97
Ветровой режим - один из важнейших факторов, определяющий характер рассеивания промышленных выбросов в атмосфере. Преобладающие направления ветров до высоты от 800 до 1000 м - юго-западный и западный, совпадающие с господствующими направлениями воздушных потоков над данной зоной в свободной атмосфере. Это можно считать благоприятным фактором, так как они относят вредные примеси в сторону от основных жилых массивов. На слабые ветры и безветренные «застойные» периоды (от 0 до 1,0 м/с), опасные с точки зрения накопления высоких концентраций вблизи источников выбросов вследствие слабого естественного воздухообмена, приходится до 40 % в зимний и летний периоды. Скорости ветра от 4,0 до 5,0 м/с отвечают условиям удовлетворительного естественного воздухообмена, но способны осуществлять длительный направленный перенос промышленных выбросов от высоких источников на значительные расстояния. Повторяемость ветров в зимний и летний периоды приведены на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Среднегодовая роза ветров
Вероятность штилевой погоды - 40-50 %, а вместе со слабыми ветрами (до 5 м/с) - около 85-90%. Сильные ветры (более 15 м/с) не превышают 1%.
На территории г. Красноярска происходят частые температурные инверсии, затрудняющие вертикальный воздухообмен и способствующие накоплению и рассеиванию вредных веществ в приземном слое атмосферы (таблица 1.2). Во всероссийской классификации г. Красноярск расположен в зоне повышенного потенциала загрязнения атмосферного воздуха.
Таблица 1.2 - Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере города
Наименование Величина
Коэффициент рельефа местности 1,0
Средняя температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года, °С 25,5
Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца года, °С минус 18,2
Относительная влажность, % 67
Осадки, мм/год 512
Среднегодовая роза ветров, % С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 4,2 5,8 9,0 2,3 3,4 28,6 35,1 10,4
Скорость ветра по средним многолетним данным, повторяемость превышения которых составляет 5%, м/с 9,0
1.1.2 Объемы и характеристики применяемого топлива, материалов, потребляемой воды, энергоресурсов
Исходным сырьем для очистных сооружений канализации являются хозяйственные и промышленные сточные воды предприятий, учреждений и жилого массива левобережной части г. Красноярска.
Значения общего суточного расхода сточных вод, проходящих очистку на левобережных очистных сооружениях, приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Общий суточный расход сточных вод
Дата Общий поток, м3/сут
Июнь, 2014 305078,87
Июль,2014 300524,20
Август, 2014 296072,06
Сентябрь, 2014 296617,33
Октябрь, 2014 293839,03
Ноябрь,2014 300000,36
Декабрь, 2014 304082,26
Январь, 2015 299618,71
Февраль,2015 302581,67
Март, 2015 303484,20
Апрель, 2015 302023,33
Среднее 300356,47
Таким образом, средний суточный расход, поступивших на ЛОС сточных вод за исследуемый период, составил 300 тыс. м3/сут.
Качественный состав сточных вод, сбрасываемых промышленными предприятиями на очистные сооружения канализации, регламентируется нормами допустимых концентраций химических загрязнений, содержащихся в них. Вспомогательными материалами при очистке сточных вод являются активный ил, техническая вода, которые удаляются из вторичных отстойников и подаются в аэротенки на стадии биологической очистки.
Данный объект обеспечивается электроэнергией с завода КРАЗ. За месяц левобережные очистные сооружения расходуют 52698 КВТ. Годовой расход электроэнергии составляет 632 376 КВТ.
1.1.3 Номенклатура выпускаемой продукции
Готовым продуктом являются очищенные сточные воды, непрерывно сбрасываемые в р. Енисей.
В таблице 1.4 представлены данные о количестве и качестве сточной воды до и после очистки.
Таблица 1.4 - Показатели сточных вод
Название загрязняющих веществ Исходная концентрация до очистки, мг/л Конечная концентрация после очистки, мг/л Предельно допустимая концентрация, мг/л Предельно допустимый сброс, мг/л
Взвешенные вещества 80 12,8 8,38 8,382
Фенолы 0,003 0 0,001 0
Нефтепродукты 0,27 0,11 0,09 0,09
Азот аммонийный 10,8 2,7 1,82 2,2
Медь 0,27 0,006 0,005 0,005
Никель 0,24 0,115 0,021 0,022
Хром 3 0,0027 0,0015 0,002 0,002
Фосфаты 3,9 3,3 1,55 1,55
Хлориды 21,6 18,0 21,0 6,52
АПАВ 0,3 0,85 0,19 0,5
НПАВ 0,37 0,14 0,19 0,19
Жиры 10,5 4,87 0 0
Сульфаты 20,0 18,7 26 39,4
Свинец 0,009 0,003 0,0013 0,001
Прошедшие очистку (механическую, биологическую) сточные воды содержат патогенные бактерии, простейшие, яйца гельминтов и вирусы, опасные для человека. Сточные воды с патогенной микрофлорой попадают в водоемы, создавая тем самым опасность заражения для человека во время купания, употребления продуктов рыбохозяйственной деятельности и просто отдыха. Наибольшую опасность представляет попадание стоков в подземные воды, которые используются в качестве хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Согласно САНПИН 2.1.5.980-00, сточные воды, опасные по эпидемиологическому критерию, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания до числа термотолерантных колиформных бактерий. В связи с этим на левобережные очистные сооружения необходимо внедрить систему обеззараживания.
1.2 Оценка воздействия предприятия на окружающую среду
1.2.1 Экологическая структурная карта-схема воздействия предприятия на окружающую среду
Экологическая структурная карта-схема воздействия предприятия на окружающую среду представлена на рисунке 1.2.
Основными источниками выбросов в атмосферу являются: топливо при сжигании, органические примеси в осадке песколовок.
Газы, выделяющиеся в процессе производства, негативно действуют на окружающую среду и здоровье человека, поэтому, по возможности, их лучше очищать. песколовка отстойник обеззараживание сточный
1.2.3 Воздействие на гидросферу
Общий объем поступающих на очистку сточных вод составляет 300-350 тыс. м?/сут, из них воды бюджетных организаций (66,165 тыс.м?/сут), хозфекальные сточные воды жилого массива (103 тыс. м?/сут), остальное количество составляют промышленно-хозяйственные воды.
Сброс очищенных сточных вод производится в р. Енисей одним смешанным выпуском.
Качество сбрасываемых вод с 2000 по 2014 гг. постоянно улучшается. Сократился сброс нефтепродуктов (на 17,6 %), жиров (на 3,5 %), цинка (на 48,7 %), свинца (на 72,6 %). По остальным загрязняющим веществам, несмотря на постоянную гидравлическую нагрузку, сброс остается стабильным.
1.2.4 Твердые отходы предприятия
В процессе очистки сточных вод образуется несколько видов твердых отходов: мусор с защитных решеток малоопасный (код по ФККО 2014 - 722 101 01 714), осадок с песколовок малоопасный (код по ФККО 2014 - 722 102 01 394), ил избыточный от биологических очистных сооружений (код по ФККО 2014 - 722 200 01 394). Предприятие имеет лицензию на захоронение данных отходов.
Отходы вывозятся на шламовые площадки. Для контроля качества обеззараживания отходов производится их регулярный анализ.
В соответствии с п. 6.386, СНИП 2.0403-85 предусмотрены аварийные иловые площадки на 20 % объема годового количества осадка.
Для защиты грунтовых вод предусмотрено высотное положение иловых полей, в соответствии со СНИП 2.01.03-85, составляющее не менее 1,5 м над уровнем воды.
Некоторые производственные процессы сопровождаются значительным шумом и вибрацией. Источники интенсивного шума и вибрации - насос, вентилятор.
Повышение уровня шума и вибрации на рабочих местах оказывает вредное воздействие на организм человека.
Под влиянием интенсивного шума и вибрации наступают повышенная утомляемость и раздражительность, плохой сон, головная боль, ослабление памяти, внимания и остроты зрения, что ведет к снижению производительности труда (в среднем на 10-15 %) и часто является причиной травматизма.
На данном предприятии технологическое оборудование малошумное, поэтому мероприятия по снижению вибрации, защитные средства для обслуживания персонала не предусмотрены.
Основное снижение шума достигается звукоизоляцией источника при применении глушителей, которые устанавливаются на воздуховодах Звукоизоляция это специальное устройство, преграды (в виде стеновых перегородок, кожухов) препятствующие распространению шума.
Физическая сущность в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от ограждающихся конструкций. Устанавливают специальные кожухи на агрегатах, это обеспечивает снижение шума на 15-29 ДБ. Для защиты работающих от прямого воздействия шума используют экраны, устанавливаемые между источниками шума и рабочим местом [9]
1.3 Выбор и обоснование способа реализации проектного решения очистки сточных вод
Сточные воды несут в себе потенциальную опасность заражения патогенными микроорганизмами и химическими веществами, которые могут иметь как органическое так и неорганическое происхождение. Поэтому обеззараживание стоков - это актуальная проблема для всех времен. Если не проводить эффективное очищение от болезнетворных бактерий и вредных веществ - это может вызвать развитие эпидемии.
Способов очистки воды достаточно много, в основном, все способы делятся на два вида: химические методы и физические. К химическим методам относится, например, хлорирование и озонирование, к физическим можно отнести кипячение, обработку ультразвуком, ультрафиолетовым излучением.
В сточных водах, даже прошедших все этапы очистки (механическую, биологическую), содержатся патогенные бактерии энтеробактерии: различные серологические варианты сальмонелл, в том числе возбудителей брюшного тифа, паротифов А и В, шигеллы Флекснера и Зонне, холерные вибрионы, патогенные кишечные палочки, клебсиеллы, а также возбудители новых незоологических форм заболевания, легионеллы - возбудители легионеллеза. Содержание патогенных бактерий может достигать десятков тысяч клеток в 1 л сточных вод.
Кроме патогенных бактерий в сточных водах присутствуют и вирусы. Известно, что в сточных водах могут встречаться и распространяться более 110 патогенных для человека вирусов (вирусы гепатитов и энтровирусы и другие).
Все это является движущим фактором для улучшения микробиологического качества сточных вод перед их выпуском в водоемы.
Рассмотрим два варианта обеззараживания сточных вод: Первый вариант - очистка сточных вод с использованием хлора для обеззараживания воды;
Второй вариант - очистка сточных вод с использованием УФ обеззараживания.
Одним из дешевых способов обеззараживания является хлорирование. На рисунке 1.3 изображена схема очистки сточных вод с внедрением хлорирования.
Рисунок 1.3 - вариант очистки с использованием хлора для обеззараживания воды
Для хлорирования используется жидкий хлор и хлорная известь. При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты.
Получающиеся в результате диссоциации хлорноватистой кислоты гипохлоритные ионы ОС1- обладают наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты бактерицидным свойством.
Свободный хлор вступает в реакции окисления с присутствующими в воде патогенными микроорганизмами и различными загрязняющими веществами, разрушает их и при этом разрушается сам, образуя различные азотсодержащие вещества (органические и неорганические хлорамины).
Недостатки хлорирования: - хлорированием не уничтожаются спорообразующие микроорганизмы (в отличие, например, от УФ)
-при поддержании в воде постоянного уровня хлора со временем наблюдается “привыкание” патогенных микробов к этим концентрациям хлора, и поэтому требуется периодическая “ударная” обработка повышенными дозами дезинфектанта.
Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность для населения , флоры и фауны водоемов, предприятия по очистке сточных вод внедряют новые, более безопасные способы обеззараживания.
Второй вариант очистки сточных вод с использованием УФ -обеззараживания представлен на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 Очистка сточных вод с использованием УФ -обеззараживания
В настоящее время УФ - обеззараживание в России получает все большее распространение. УФ - облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор и простейших. Данный способ уже применяется на правобережных очистных сооружениях ООО «КРАСКОМ».
Обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов. На ход этих реакций не влияют такие изменения характеристик воды как РН и температура, которые при химической очистке имеют большой вес. Время обеззараживания составляет от 1 до 10 с в проточном режиме, поэтому не возникает необходимости в создании контактных емкостей.
Данный метод безопасен для людей, отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности.
Для обеззараживания УФ характерны более низкие эксплуатационные затраты, по сравнению с хлорированием и озонированием.
Недостатком УФ - обеззараживания является необходимость в высокой прозрачности очищаемой воды. Поэтому перед обеззараживанием необходимо очистить воду от коллоидных загрязняющих веществ. Приемущества: · обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет внутриклеточных реакций, происходящих в бактериях, поэтому на саму воду не оказывается никакого влияния;
· время выполнения процесса минимально, поэтому возможно его применение в проточных системах очистки;
· себестоимость такой дезинфекции на порядок ниже, чем у других способов;
· применение установок УФ - обеззараживания не несет потенциальной опасности для человека;
· современное оборудование для выполнения подобного процесса малогабаритно и не требует огромных производственных площадей. Кроме того, новейшие разработки позволили полностью автоматизировать процесс. Современные электронные системы самостоятельно определяют степень загрязнения воды и задают оптимальную программу работы.
Для реализации проектного решения выбираем второй вариант.
2. Технологические решения
2.1 Описание технологической схемы очистки сточных вод
Схема очистки сточных вод представлена на рисунке 2.1. Сточные воды самотеком объемом 300 тыс. м3/сут. через камеру гашения (2) поступают на решетки-дробилки (3) для механической очистки от крупных нерастворимых плавающих загрязнений. На решетках-дробилках примеси размером более 5 мм задерживаются и измельчаются без извлечения из воды. При засорении решеток уровень воды в подводящих каналах повышается.
Основным параметром регулирования работы решеток является гидравлическое сопротивление, выражающееся через перепад уровней жидкости до и после решетки, который не должен превышать 10-20 см.
После решеток сточная вода поступает в двухсекционную горизонтальную песколовку (4) с круговым движением воды, где происходит выделение загрязняющих примесей более 0,25 мм ( в основном песка). Осадок из песколовки удаляется гидроэлеваторном (5). Техническая вода на гидроэлеватор подается из первичных отстойников (7) [26].
Песковая пульпа удаляется в песковые бункеры (6), где происходит обезвоживание песка. Техническая вода из бункера (6) отводится в систему хозфекальной канализации, а обезвоженный песок вывозится в отвал на территории очистных сооружений. Накопление песка допускается слоем не более 40 см. Удаление песка из песколовок (4) производится по мере его накопления, но не реже, чем один раз за двое суток.
Для создания благоприятного режима прохождения сточных вод через песколовку и замера количества поступающих сточных вод, после песколовки (4) в канале установлен лоток Паршаля, после которого сточные воды самотеком поступают в радиальные первичные отстойники (7).
Осветленные сточные воды после первичных отстойников (7) по самотечному каналу поступают в верхний канал двухкоридорных аэротенков-вытеснителей (8), где происходят процессы окисления под действием микроорганизмов. Впуск воды в аэротенки осуществляется в начале первого коридора каждой секции через прямоугольные отверстия, перекрываемые щитовыми затворами.
Одновременно, непрерывно со сточными водами, в аэротенк (8) подается активный ил в начало первого коридора каждой секции. Для регулирования подачи ила в каждую секцию в камере установлены подвижные водосливы с тонкой стенкой.
Активный ил в распределительную камеру подается шламонасосами (14), установленными в насосно-воздуходувной станции, которые его перекачивают его из резервуара активного ила (10).
Аэрация иловой смеси в коридорах аэротенков (8) осуществляется нагнетанием сжатого воздуха воздуходувками (16), установленными в воздуходувно-насосной станции. Работа воздуходувок контролируется приборами: по давлению воздуха, по температуре подшипников, по давлению воды, подаваемой на охлаждение подшипников.
Для опорожнения каждой секции аэротенков (8) предусмотрена система, состоящая из трубопровода во втором коридоре с задвижкой в колодце. Иловая смесь из аэротенков (8) поступает во вторичные отстойники.
Оседающий во вторичных отстойниках (9) активный ил самотеком под гидростатическим давлением при помощи илоскребков удаляется в иловые приямки отстойников, из которых через систему трубопроводов отводится в иловые камеры и, далее, в приемный резервуар активного ила (10). Избыточный активный ил подается шламонасосом (11) в аэротенк (8). Сточная вода из вторичных отстойников отводится в камеру доочистки очищенных сточных вод (13), после камеры доочистки вода поступает в УФ-камеру (14) и далее на рассеивающий выпуск в р. Енисей (2 трубы 20 м от берега). Схема очистки приведена на рисунке 2.1.
2.2 Расчет основного оборудования
Количество поступающих стоков 300 тыс. м3/сут. Содержание взвешенных веществ в поступающей в воде - 80 мг/л. Задерживается взвешенных веществ в песколовках (6 %). Эффект осветления сточных вод в первичных отстойниках 70 %. Вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников-11,2 мг/л.
Материальный баланс для всего процесса очистки можно выразить следующей формулой: C1Q=C2Q2 C3Q3 C4Q4 C5Q5 (2.1) где: C - концентрация загрязняющих веществ, г/ м3;
Q - объем загрязнений сточной воды, м3/сут;
C1Q1 - количество примесей поступающих на очистку, кг/сут;
C2Q2 - количество примесей на выходе из сооружений, кг/сут;
C3Q3 - количество примесей, отводимых в виде осадка после очистки в песколовке, кг/сут;
C4Q4 - количество примесей, отводимых после очистки в первичном отстойнике, кг/сут;
C5Q5 - количество примесей, отводимых после очистки во вторичном отстойнике, кг/сут.
Рисунок 2.1 - Схема очистки сточных вод левобережных сооружений
Расчет материального баланса для поступивших стоков
Мі=Q*Ci (2.2) где Q - расход сточной воды, м3/сут, Ci - концентрация загрязняющего вещества, г/м3.
Рассчитываем массу поступивших веществ.
1) Взвешенные вещества
Мпос=80 · 300000 = 24 г/сут.
2) Фенолы
Мпос=0,003 · 300000 = 0,009 г/сут.
3) Нефтепродукты
Мпос=0,27 · 300000 = 0,81 г/сут.
4) Азот аммонийный
Мпос=10,8 · 300000 = 3,24 г/сут.
5) Медь
Мпос=0,27 · 300000 = 0,081г/сут.
6) Никель
Мпос=0,24 · 300000 = 0,072 г/сут.
7) Хром 3
Мпос=0,0027 · 300000 = 0,00081 г/сут.
8) Фосфаты
Мпос=3,9 · 300000 = 1,17 г/сут.
9) Хлориды
Мпос = 21,6 · 300000 = 6,48 г/сут.
10) АПАВ
Мпос = 0,3·300000 =0,09 г/сут.
11) НПАВ
Мпос = 0,37 · 300000 = 0,111 г/сут.
12) Жиры
Мпос = 10,5 · 300000 = 3,15г/сут.
13) Сульфаты
Мпос = 20 · 300000 = 6 г/сут.
14) Свинец
Мпос = 0,009·300000 = 0,0027 г/сут.
2.2.1 Расчет материального баланса для механической очистки
Расчет материального баланса для песколовки.
Загрязненная сточная вода поступает в песколовку при температуре 16 ОС, расходом 300 тыс. м3/сут. Принимаем эффективность очистки по взвешенным веществам : 6 % [30].
Зная концентрацию веществ после песколовок и расход сточной воды, находим массу загрязняющих веществ после очистки в песколовках из формулы (2.2): 1) Взвешенные вещества
Мп.п = 0,94 · 300000 = 282000 г/сут.
Отсюда масса которая задержалась, равна: Мзад=Мпос - Мп.п (2.3)
Мзад = 24000000 - 282000 = 23718000 г/сут.
Эффективность очистки по взвешенным веществам: Э = ?100 % (2.4) где Сн - начальная концентрация i - го компонента, г/ м3;
Ск - конечная концентрация i-го компонента, г/м3;
Эі - эффективность очистки по каждому веществу, %.
Э=
Масса взвешенных веществ Мул , кг/сут ,уловленных в песколовке, определяется по формуле 2.5: Мул=Мпос Э (2.5) где Мпос - масса поступившего i-го вещества на очистку, Э - эффективность очистки, %.
Мул=24 · 0,06 = 1,44 т/сут.
Полученные данные сводим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Характеристики сточных вод, поступающих в песколовку
Загрязняющее вещество До очистки После очистки концентрация, г/ м3 массовый расход, т/сут концентрация, г/ м3 массовый расход, т/сут
Взвешенные вещества 80 24 94 22,56
Из песколовки выходит 22,56 т/сут. загрязненных сточных вод. Количество веществ, удаляемых с осадком (C3Q3), равно 1,44 т/сут. Вместе с осадком уходит 60 % воды от массы вещества, то есть 0,864 т/сут.
Расчет материального баланса для первичного отстойника.
Рассчитываем массу загрязняющих веществ по формуле 2.6: Мотс=Q *Ciotc (2.6) где: Мотс- масса i-го вещества после очистки в первичном отстойнике, Сіотс - концентрация i-го вещества после первичных отстойников.
1) Взвешенные вещества
Мотс=42,4·300000=12720 кг/сут
2) Нефтепродукты
Мотс=0,204·300000=61,2 кг/сут
3) Азот аммонийный
Мотс=8,2·300000= 2460 кг/сут
4) Фосфаты
Мотс=3,2·300000= 960 кг/сут
5) Хлориды
Мотс=19·300000=5700 кг/сут
6) Сульфаты
Мотс=19·300000=5700 кг/сут
Масса веществ кг/сут уловленных в первичных отстойниках определяется.
Му.от= Мп.п- Мотс (2.7) где Му.от - масса уловленного i-го вещества в первичных отстойниках, Мп.п - масса поступившего i-го вещества, Мотс - масса i-го вещества после очистки в первичном отстойнике.
1) Взвешенные вещества
Му.от=22560 -12720=9840 кг/сут.
2) Нефтепродукты
Му.от=81-60=21,0 кг/сут.
3) Азот аммонийный
Му.от=3240 -2460=780 кг/сут.
4) Фосфаты
Му.от=1170-960=210 кг/сут.
5) Хлориды
Му.от=6480-5760=720 кг/сут.
6) Сульфаты
Му.от=6000-5700=300 кг/сут.
Эффективность очистки после первичных отстойников считается по формуле 2.4: 1) Взвешенные вещества
Э=
2) Нефтепродукты
Э=
3) Азот аммонийный
Э=
4) Фосфаты
Э=
5) Хлориды
Э=
6) Сульфаты
Э=
Полученные данные сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 - Характеристики сточных вод, поступающих в первичные отстойники
Загрязняющее вещество До очистки После очистки концентрация, г/ м3 массовый расход, кг/сут. концентрация, г/ м3 массовый расход, кг/сут.
Взвешенные вещества 94 22560 42,4 12720
Нефтепродукты 0,27 81,0 0,11 61,2
Азот аммонийный 10,8 3240 8,2 2460
Хлориды 21,6 6480 19,0 5700
Фосфаты 3,9 1170 3,2 960
Сульфаты 20 6000 19,0 5700
Из первичных отстойников выходит 12720 кг/сут. загрязняющих веществ. Количество веществ, удаляемых в осадок (C4Q4) 9840 кг/сут. Вместе с осадком уходит 95 % воды от массы вещества, то есть 9348 кг/сут.
2.2.2 Расчет материального баланса для биологической очистки
Рассчитываем массу веществ после биологической очистки [21].
Мп.био=Q C i п.б (2.8) где Мп.биомасса i-го вещества после биологической очистки, Сіп.б - концентрация i-го загрязняющего вещества после биологической очистки.
1) Взвешенные вещества
Мп.био=11,2·300=3360 кг/сут.
2) Нефтепродукты
Мп.био =0,11·300=33 кг/сут.
3) Азот аммонийный
Мп.био=2,7·300=810 кг/сут.
4) Медь
Мп.био=0,0066·300=1,98 кг/сут.
5) Никель
Мп.био=0,0115·300=3,45 кг/сут.
6) Хром 3
Мп.био=0,0015·300=0,45 кг/сут.
7) Фосфаты
Мп.био=3,2·300=960 кг/сут.
8) Хлориды
Мп.био=19·300=5700 кг/сут.
9) АПАВ
Мп.био=0,085·300=255 кг/сут.
10) НПАВ
Мп.био =0,146·300=438 кг/сут.
11) Жиры
Мп.био=4,71·300=1413 кг/сут.
12) Сульфаты
Мп.био=19·300=5700 кг/сут.
13) Свинец
Мп.био=0,003·300=0,9 кг/сут.
Масса веществ (кг/сут), уловленных на биологической очистке: Му.б= Мотс - Мп.био (2.9)
1) Взвешенные вещества
Му.б=12720-3360=9360 кг/сут.
2) Нефтепродукты
Му.б =61,2-0,33=60,87 кг/сут.
3) Азот аммонийный
Му.б=2460-810=1650 кг/сут.
4) Медь
Му.б=81-1,98=79,02 кг/сут.
5) Никель
Му.б=72-3,45=68,55 кг/сут.
6) Хром 3
Му.б=0,81-0,45=0,36 кг/сут.
7) Фосфаты
Му.б=990-960=-30 кг/сут.
8) Хлориды
Му.б=5760-5400=360 кг/сут.
9) АПАВ
Му.б= 90-25,5=64,5 кг/сут.
10) НПАВ
Му.б=111-43,8=46,2 кг/сут.
11) Жиры
Му.б=3150-1461=1689 кг/сут.
12) Сульфаты
Му.б=6000-5610=390 кг/сут.
13) Свинец
Му.б=2,7-0,9=1,8 кг/сут.
Эффективность биологической очистки
1) Взвешенные вещества
Э=
2) Нефтепродукты
Э=
3) Азот аммонийный
Э=
4) Медь
Э=
5) Никель
Э=
6) Хром 3
Э=
7) Хлориды
Э=
8) АПАВ
Э=
9) НПАВ
Э=
10) Сульфаты
Э=
11) Жиры
Э=
12) Свинец
Э=
Полученные данные сводим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 - Характеристики сточных вод, поступающих во вторичные отстойники
Загрязняющее вещество До очистки После очистки концентрация, г/ м3 массовый расход, кг/сут концентрация, г/ м3 массовый расход, кг/сут
Взвешенные вещества 42,4 12720 11,2 3360
Нефтепродукты 0,204 61,2 0,11 33
Азот аммонийный 8,2 2460 2,7 810
Хром 3 0,0027 0,81 0,0015 0,45
Медь 0,27 81,0 0,0066 1,98
Никель 0,24 72,0 0,012 3,45
Фосфаты 3,3 990 3,2 960
Хлориды 19 5760 18 5400
АПАВ 0,3 111 0,085 9,82
НПАВ 0,37 40.7 0,146 43,8
Жиры 10,5 3150 4,87 1461
Сульфаты 20 6000 18,7 5610
Свинец 0,009 2,7 0,003 0,9
Из вторичных отстойников выходит 3360 кг/сут загрязняющих веществ. Количество веществ, удаляемых в осадок (C5Q5) равно 9360 кг/сут. Вместе с осадком уходит 100 % воды от массы вещества, то есть 9360 кг/сут. При прохождении через очистные сооружения потери воды составляют 10 % =30 000 м3/сут.
Рассчитываем эффективность всей очистки по формуле 2.10: Э= ?100% (2.10) где Спос - начальная концентрация i - го компонента, с которой он поступил на очистку г/ м3;
Ск - конечная концентрация i-го компонента, г/м3;
Эі - эффективность очистки по каждому веществу, %
1) Взвешенные вещества
Э=
2) Нефтепродукты
Э=
3) Азот аммонийный
Э=
4) Медь
Э=
5) Никель
Э=
6) Хром 3
Э=
7) Фосфаты
Э=
8) Хлориды
Э=
9) АПАВ
Э=
10) НПАВ
Э=
11) Жиры
Э=
12) Сульфаты
Э=
13) Свинец
Э=
2.3 Расчет оборудования
Рассчитываем расход воздуха
, (2.11) где q0-=1,1 мг/мг удельный расход кислорода воздуха мг на 1 мг БПКПОЛН, принимаемой при очистке по БПКПОЛН 15-20 мг/л, k1 - коэффициент, учитывающий тип аэратора k1= 0,75, k2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора k2=2,72, k3 - коэффициент, учитывающий качество воды ( для городских вод- k3=0,85), k4 - коэффициент, учитывающий температуру сточной воды. кт = I 0.02(tw-20), где t w- среднемесячная температура на летний период, 0С
, (2.12) где ha - глубина погружения аэратора, м, CT - растворимость кислорода воздуха в воде мг/л, в зависимости от температуры и давления (по справочным данным), C0 - средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л. k1 = 0,75, К2=2,72, К3=0,85.
КТ = 1 0,02(20-20)=1,02
Са= ·10,15=12,36 мг/л, С0=4 мг/л
Len-БПКПОЛН поступающей в аэротенки воды, мг/л, LEXБПКПОЛНВОДЫ после первичных отстойников, мг/л
С учетом ПДС мг/л.
2.3.1 Расчет решеток
Для удаления очень крупных и средних частиц используют механическую грабельную решетку.
Определяем расход сточной воды Qводы , м3/с , по формуле: м3/с (2.13)
Определяем количество прозоров решетки:
(2.14) где Hmax - глубина воды в камере решетки, до 1,5 м.[27];
wp - скорость движения воды в решетке, не более 1 м/с;
кз = 1,05 - коэффициент неравномерности;
b - ширина между стержнями, b=16мм.
Определяем количество решеток: .
Общая ширина решетки:
(2.15) где S - толщина стержней решетки, 8 мм;
nпр - число прозоров, 56 шт;
b - ширина между стержнями, b = 16 мм.
Bp = 0,008 ·(145-1)·0,016·145=0,39=2,7 м.
Выбираем типовую решетку МГ-11 Т размером 1000*1600 мм, Требуемое количество решеток, шт.: = 2,7/1 = 2,7 3 шт.
Выбираем две решетки рабочих и одну резервную.
Потери напора в решетке, м: ·sin?· (2.16) где ? - коэффициент, зависящий от формы стержня решетки, ???????
V - скорость движения воды в камере перед решеткой, 1 м/с;
g - ускорение свободного падения, 9,81;
P - коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора в следствии засорения решетки, принимается равным 3[27];
sin ? - угол наклона решетки к поверхности воды, sin 60 = 0,866. h = 1,79·( )·3 = 0,27 м.
Количество задержанных на решетке отбросов Vcyt, м3/сут.: Vcyt = а·Q (2.17)
Vcyt = 0,3·300 = 90 м3/сут.
2.3.2 Расчет песколовки
Песколовка предназначена для выделения из сточных вод тяжелых нерастворенных минеральных примесей, при расходе воды более 300 тыс. м3/сут. В песколовке задерживаются частицы размером 0,25 мм и более. Время нахождения воды в песколовке 30-60 мин. Песколовка состоит из рабочего и осадочного отделений.
Расчет песколовки заключается в определении размеров как рабочей, так и осадочной части.
Определяем длину песколовки по [31] : L = Ks (2.18) где Hs - расчетная глубина песколовки, м [31] ;
Vs - скорость движения сточной воды, м/с [31];
Uo - гидравлическая плотность песка, мм/с, принимается в зависимости от требуемого диаметра частиц песка;
Ks - коэффициент, учитывающий влияние турбулентности [31].
По [31] принимаем: Uo = 18,7 мм/с, тогда Ks = 1,7; Hs = 1м, а Vs= 0,15-0,3, принимаем Vs=0,2 м/с.
L = (2.19)
Определяем площадь живого сечения проточной части Sпр; м2: Sпр = (2.20) где Qв - секундный расход сточной воды, м3/с;
Uo - гидравлическая крупность песка, мм/с[26].
Sпр = м2
Ширина проточной части отделения песколовки, м: B = n (2.21) где Sпр - площадь живого сечения;
Hs- глубина песколовки;
n - число делений песколовки.
B = м.
Вывод
Представленная в данном проекте технологическая схема очистки канализационных сточных вод левобережных очистных сооружений «ООО КРАСКОМ» включает механическую, биологическую очистку и физико-химическую очистку. Биологический метод очистки сточных вод отличается универсальностью, так как разлагает почти все виды органических загрязнений и является экологически чистым. Разработан участок по обеззараживанию сточных вод, который отсутствует в действующей технологической нитке
Реализация данного проекта позволит улучшить состояние р. Енисей в месте выпуска очищенных сточных вод, уменьшить массу загрязняющих веществ, что будет соответствовать нормативам сброса сточных вод, увеличить эффективность очистки механической до 86 %, биологической до 90 %, за счет установки более современного оборудования.
Рассчитан материальный баланс по основным загрязняющим веществам присутствующим в сточной воде. Подобрано основное оборудование: решетка, отстойники, песколовка, УФ-камера. Благодаря внедрению последней улучшится эпидемиологическая ситуация в районе сброса очищенных сточных вод в открытый водоем рыбохозяйственного значения - р. Енисей. Отработанный активный ил после обеззараживания может быть использован в качестве удобрений и строительного материала.
В разделе безопасности жизнедеятельности рассчитан молниеотвод так, как в процессе анаэробного сбраживания происходящего в метантенке выделяется газ метан, который с воздухом может образовывать взрывоопасные смеси.
В разделе эффективность инвестиций определили капитальные вложения на внедрение природоохранных мероприятий, которые определились суммой 14030,6 тыс. руб. Эксплуатационные расходы составили 10037,77 тыс. руб. Расчетный показатель предотвращенного ущерба - 11911,1 тыс. руб./год.
Чистый экономический эффект составил 1873,33 тыс.руб. Срок окупаемости затрат на внедрение природоохранных мероприятий 7,5 года.
Список литературы
1. закон «Об окружающей природной среде».Официальный текст, действующая редакция.- М.: Экзамен, 2001.-32 с.
2. Инструкция «По применению закона РФ о плате за землю» // Министерство налогов и сборов РФ от 21.02.2000, № 56.
3. ФЗ « Об охране окружающей природной среде » № 7 от 10.01.2002.- М; 2002.- 210 с.
4. ФЗ « О защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера .- Красноярск, 2000.- 14 с.
5. ФЗ « О гражданской обороне ».- Красноярск, 2000.- 35 с.
6.Об утверждении гигиенических нормативов ГН 2.1.6.2897-11 "Дополнение N 9 к ГН 2.1.6.1338-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест : Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 12 июля 2011 г. N 98 г. // Рос. газета. - 2011. - 31 августа.
7.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86 : утв. Председателем ГОСКОМСССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 04.08.1986 г. № 192. ; Согл. Госстроем СССР 7.01.1986 г. № ДП-76-1. ; Согл. Минздравом СССР 7.02.1986 г. № 04-4/259-4. - М., 1986. - 76 с.
8.Букс, И. И. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) : книга 1 : учеб. пособие / И. И. Букс, С. А. Фомин. - М. : Изд-во МНЭПУ, 1998. - 127 с.
9. Статистический отчет о выбросах в атмосферный воздух : форма № 2 ТП (воздух). - Кызыл, 2010. - 8 с.
10. САНПИН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов [Электронный ресурс] : в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 10.04.2008 г. № 25 ; Изменения № 2, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 06.10.2009 № 61 ; Изменения и дополнения № 3, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 09.09.2010 № 122.
11. Василенко, А.И. Канализация. Курс проектирования: учеб. Пособие / А.И. Василенко, А.А. Василенко. - Киев: Высшая школа, 1975.-208 с.
12. Гост 12.0.003-74* ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация с изм. № 1 от 1978 г.
13. Гост 12.4.121-75* ССБТ. Системы вентиляционные. Общие требования безопасности. С изм. № 1 от 04.1998г.
14. Гост 12.1.003-83* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. С изм. № 1 от 12.1998 г. Переиздано 01. 1996г.
15. Гост 12.0,004-90* ССБТ. Организация, обучение безопасности труда. Общие требования.- Москва, 2001.
16. Гост 12.1.004-90* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. С изм. № 1 от 05.10.1993. Переиздан от 01.1996.
17. Договор арендной платы № 1223. От 12.08.2002.
18. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. / Ю.И. Дытнерский.- «Химия»; 1991.-493 с.
19. И-72. Инструкция по устройству молниезащитных зданий и сооружений. Руководство от 30.06.2003. М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2004.- 56 с.
20. Клименко, Н.И. Экономика природопользования. Экологический менеджмент. Экономика и природопользование. / Н.И. Клименко, Л.В. Брезинская. Красноярск, 2002.- 78 с.
21. Ласков, Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов / Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун.- М.: Высшая школа, 1981.- 232 с.
22. НБП 105-95. Определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной безопасности.- М: ГУТПС МВД России, 1995.
23. Постановление Правительства № 344 « О плате за загрязнение окружающей среды и размещение отходов»
24. Постановление Правительства № 1113 « О единой государственной системе предупреждения и ликвидации ЧС ». Москва.- 2000.- 608 с.
25.Правило устройства электроустановок.- М: ЗАО «Энергосервис».
26. Родионов, А.И. Техника защиты окружающей среды / А.И. Родионов, В.Н. Глушин; «Химия»:- М, 1989.- 450 с.
27. Самохин, В.Н. Канализация населенных мест и промышленных предприятий./ В.Н Самохин.- 2-е изд. Стройиздат, 1981.- 631 с.
28. САНПИН 2.2.1/ 2.1.1.1200-03. Санитарные защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных обьектов.- М.: Минздрав России, 2003.- 38 с.
29. САНПИН 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование.- М: ЦНИУТП Госстроя, 1996.- 96 с.
30. САНПИН 2.2.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.- М.: Госком Эпидемнадзор России, 1996 20 с.
31. СНИП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой России.- М.: гупцпп, 1999.- 72 с.
32. СНИП 2.09.04-87* Административные и бытовые здания. Минстрой России. М: ГПЦПП, 1995.- 19 с.
33. СНИП 23-05-95. Естественное и искуственное освещение. М.: Минстрой России, 1995.- 20 с.
34. СНИП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. М.:Минстрой России, 1995.- 35 с.
35. Технологический регламент Левобережных очистных сооружений ООО «КРАСКОМ». - Красноярск, 2002.- 233 с.
36. Трудовой кодекс РФ № 197, 2001..
37. ФЗ « О гражданской обороне ».- Красноярск, 2000.- 35 с.
38 Чернобыльский, И.И. Машины и аппараты химических производств: И.И.
Чернобыльский, А.Г. Гаевский; под. общ ред. И.И. Чернобыльского,- 3- е изд.-М.: Стройиздат, 1972.- 280 с.
39 Шайхутдинова, М.Н. Процессы и аппараты химической технологии. Расчет сушильных установок: Учеб. Пособие к курсовому проектированию / М.Н. Шайхутдинова, Л.И. Ченцова, Э.И. Стрижнева.- Красноярск:СИБГТУ, 2001. - 92 с.
40 Ласков, Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений уебн.особие для вузов / Ю.М. Лавсков, Ю.В, Воронцов, В.И. Калицун//. М.: ИД «Альянс», 2008.- 255 с.
41 Кольман, Т.Я. Сравнительная характеристика методов обеззараживания сточных вод/ Т.Я. Кольман, в.А. Гронь // Развитие теории сооружений и совершенствование методов оситки сточных вод. СФУ, г. Красноряск, 2010. 6 с.