Расчет биохимической очистки сточных вод

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Факультет технологический

Кафедра прикладной экологии

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине «Экологическая биотехнология»

 РАСЧЕТ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. ОС-08-02                                                        Кулыгина О.И.

 

Проверил:проф.,д-р техн.наук.                Ягафарова Г.Г.

 

 

 

 

 

Уфа 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Исходные  данные……………………………………………………………….…3

1 Общая характеристика биохимических очистных сооружений…….…….…5

2 Расчет материального баланса…….………………………………………….12

3 Расчет оборудования…………………………………………………….…….20

Список  использованных источников…………………………………………...36

 

 

Исходные данные

 

Таблица 1 – Исходные данные для  расчета

Стоки	Расход, м3/час
Хим. загрязненные стоки  производства СЖК (кислые)	99
Хим. загрязненные стоки  зоны №4 АО БНХ (щелочные)	225
Стоки ВЖС АО БНХ	35
Стоки н/п станции Черкассы	13
Пром. стоки АО БНХ, в  т.ч. стоки ТЭЦ-4	1280
Условно чистые стоки АО БНХ	595
Стоки ЭЛОУ	325
Хозфек. стоки АО БНХ, в  т.ч. хозфепк. чтоки ТЭЦ-4	88
Хозфек. стоки АО «Башгазавтоматика»	14

9-+

Талица 2 – Характеристика потоков

Наименование потока	Показатели качества	Норма, не более
Хим. загрязненные сток производства СЖК (кислые)	БПК20	2500 мг/л
	Фенол	12 мг/л
	Мех. примеси	100 мг/л
	Солесодержание	500 мг/л
	рН	4-6
Хим. загрязненные стоки зоны №4 АО БНХ (щелочные)	БПК20	780 мг/л
	Фенол	15 мг/л
	Мех. примеси	140 мг/л
	Солесодержание	1850 мг/л
	рН	7-12
Стоки ВЖС АО БНХ	БПК20	700 мг/л
	Мех. примеси	50 мг/л
	Солесодержание	80 мг/л
	рН	6,5-10
Стоки нефтеперекачивающей станции  «Черкассы»	БПК20	800 мг/л
	Мех. примеси	50 мг/л
	рН	6,5-8,5
	Солесодержание	70 мг/л
	Нефтепродукты	130 мг/л
Пром. соки АО БНК, в т.ч. замазуч. стоки  ТЭЦ-4	БПК20	700 мг/л
	Фенол	9 мг/л
	Мех. примеси	50 мг/л
	Сульфаты	380 мг/л
	Солесодержание	1500 мг/л
	рН	6,5-8,5

Продолжение таблицы 2

Условно чистые стоки АО БНХ	БПК20	200 мг/л
	Фенол	1,0 мг/л
	Мех. примеси	140 мг/л
	Сульфаты	148 мг/л
	рН	7,5-8,5
Стоки ЭЛОУ	БПК20	480 мг/л
	Фенол	5 мг/л
	Мех. примеси	50 мг/л
	Сульфаты	148 мг/л
	Солесодержание	2500 мг/л
	рН	6,5-8,5
	Нефтепродукты	25 мг/л
Хоз.-фек. стоки АО БНХ, в т.ч. хоз.-фек. стоки ТЭЦ-4	БПК20	205 мг/л
	Нефтепродукты	0,3 мг/л
	Мех. примеси	60 мг/л
	рН	6,5-8,5
	Фенол	0,1 мг/л
	Солесодержание	4300 мг/л
Хоз.-фек. стоки АО «Башгазавтоматика»	БПК20	205 мг/л
	Нефтепродукты	5,0 мг/л
	Мех. примеси	60 мг/л
	рН	7-8
	Фенол	0,6 мг/л
	Солесодержание	400 мг/л

 

1 Общая характеристика  биохимических очистных сооружений

 

Биохимические очистные сооружения (БОС) служат для биохимической очистки  и доочистки нефтесодержащих  стоков от групп предприятий: АО «Башнефтехим», нефтеперекачивающей  станции «Черкассы», хозфекальных стоков АО «Башгазавтоматика», хозфекальных и замазученных стоков ТЭЦ-4, хозфекальных стоков предприятий, расположенных поблизости АО «Башнефтехим»

Сточные воды 1-ой и 2-ой системы, смешиваются  в смесителях, проходят двухступенчатую  биохимическую очистку и доочистку  на узле флотационной очистки и биологических  прудах, сбрасываются в р.Белая и  частично используются в качестве подпитки оборотных систем. Для поддержания  жизнедеятельности микроорганизмов  предусмотрена подача  биогенных  добавок (фосфор) и сжатого атмосферного воздуха.

Установка БОС введена в эксплуатацию в 1958 году.

Биохимическая (биологическая) очистка сточных  вод от загрязняющих веществ производится микроорганизмами активного ила  в присутствии кислорода воздуха  в специальных сооружениях. Основными  сооружениями, где происходят процессы аэробного окисления загрязнений  являются аэротенки I и II ступеней очистки. Микроорганизмы активного ила в  процессе своей жизнедеятельности  окисляют сложные органические соединения загрязняющих веществ до простых  соединений (вода, СО₂, N₂).

Для проведения процесса очистки сточные воды смешиваются  с активным илом в аэротенках I и II ступеней . Для разделения ила от стоков предусмотрены вторичные  и третичные радиальные гравитационные отстойники. Отделенный от стоков активный ил насосами (эрлифтами на II ступени) снова возвращается в аэротенки, т.е. постоянно циркулирует по замкнутому контуру. Избыточный активный ил периодически выводится из системы на утилизацию.

 

После биологической  очистки сточная вода должна иметь следующие характеристики:

БПК_полн      не более 10 мг О₂/л;

нефтепродукты    1,0 мг/л;

взвешенные вещества      8-10 мг/л; 

сухой остаток         4830 мг/л;

рН                                     6,5-8,5;

хлориды     1850 мг/л;

сульфаты      1000 мг/л;

сульфиды      0,004 мг/л.

 

1.1 Описание технологического процесса и технологической схемы БОС

БОС представляет собой сложный комплекс сооружений, каждое из которых выполняет определенные функции. Первыми сооружениями, принимающими и смешивающими стоки различного состава загрязнений, являются смесители. Сюда поступают химзагрязненные (кислые) стоки нефтехимических производств  и химзагрязненные (щелочные) стоки  АО «Башнефтехим». Для улучшения  процесса смешения стоков в смеситель  подается воздух. Удельный расход воздуха  равен 2м³ на 1м³ стоков. В смесителе происходит нейтрализация кислых стоков с рН-4÷5 со щелочными с рН-10 до нейтральной среды (рН-6÷7,5).

Из смесителя  химзагрязненные стоки поступают  в усреднители. Сюда же поступают: промстоки  производства ВЖС АО «Башнефтехим»  и промстоки нефтеперекачивающей  станции «Черкассы». В усреднителях, также как в смесителе, происходит взаимная нейтрализация и окисление  легкоокисляемых органических загрязнений  кислородом воздуха, подаваемым от воздуходувной  станции. Удельный расход воздуха 15 м³ на 1 м³ стоков.

Из усреднителей химзагрязненные стоки поступают  в первичные радиальные отстойники (ПРО). ПРО предназначены для осаждения  шлама и взвешенных веществ из стоков. Шлам в отстойниках собирается скребковым механизмом к центру отстойника, откуда насосами откачивается в шламонакопитель.

Осветленные стоки из ПРО по железобетонному  лотку поступают через камеру гашения в смеситель 2.  Сюда также  поступают:

а) промстоки  зоны №3 АО «Башнефтехим» и стоки  ТЭЦ-4;

б) условно-чистые стоки зоны №4 АО «Башнефтехим»;

в) стоки  ЭЛОУ, которые первоначально поступают  в приемную камеру стоков ЭЛОУ при  буферных прудах БОС, отстаиваются и  насосами подаются в смесители;

г) хоз.фекальные стоки.

Смеситель 2 служит для перемешивания стоков воздухом, подаваемым из воздуходувной станции в соотношении 2м³ на 1м³ стоков.

Для обеспечения  оптимального хода процесса биохимического окисления органических загрязнений  и поддержания процесса жизнедеятельности  активного ила в сооружениях  биохимической очистки стоков в  смесители 2 подается раствор суперфосфата Са(Н₂РО₄)₂ в количестве 3 мг/л по чистому веществу (по фосфору). 10% раствор суперфосфата готовится в здании биогенных добавок и самотеком подается в смесители 2. Смешивание раствора производится воздухом, подаваемым от воздуходувной станции.

Сточные воды из смесителей 2 по самотечным трубопроводам  подаются в аэротенки I ступени.

Аэротенк  – сооружение для биохимического окисления загрязнений сточных  вод при помощи микроорганизмов  активного ила и кислорода  воздуха. На I ступени установлены аэротенки-смесители. Аэротенки-смесители характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной сточной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси. Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПК_полн. до 1000 мг/л) при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений.

Аэротенк  представляет собой  комплекс железобетонных резервуаров, разделенных по длине  перегородками на три части: регенератор, смеситель и коридор. Каждая часть  аэротенка разделена в свою очередь  по ширине перегородками, образуя секцию.

Для распределения  сжатого воздуха по объему аэротенков I ступени смонтирована аэрационная система из полиэтиленовых труб переменного сечения (в разрезе в виде “ромашки”), во впадинах которых просверлены отверстия. Наружная поверхность полиэтиленовых труб покрыта специальным диспергирующим (измельчающим) слоем из полиэтилена высокого давления. Полиэтиленовые  трубы одновременно выполняют роль магистрального воздуховода и аэратора. Аэраторы уложены по дну аэротенка по 3 нитки в каждой секции.

      Воздух, подаваемый в аэротенки,  используется:

• для поддержания ила во взвешенном состоянии и его перемешивания;
• для отдувки газообразных продуктов окисления;
• для биохимического окисления углеродосодержащих загрязнений;
• для биохимического окисления азотосодержащих загрязнений.

Основную  роль в очистке стоков играют аэробные микроорганизамы активного ила. Активный ил представляет собой смесь  воды и хлопьев ила.  По внешнему виду активный ил напоминает мелкие хлопья гидрата окиси железа или алюминия с цветом от белокоричневого до темно-коричневого  и даже черного. Хлопья состоят из большого числа многослойно расположенных  бактериальных клеток, заключенных  в слизь.

С физико-химической точки зрения активный ил представляет собой  аорфный коллоид, имеющий в интервале значений рН=4÷9 отрицательный заряд. Активный ил обладает значительной адсорбционной поверхностью, величина которой достигает 100м² на 1 кг сухого вещества. Между хлопьями активного ила располагаются другие обитатели ила, так называемые индикаторные формы (инфузории, коловратки, черви и др.)

При подаче сжатого воздуха через аэраторы образуются мелкие пузырьки воздуха, из которых кислород переходит в  иловую смесь, и перемешиваясь, равномерно распределяется в ней. Затем растворенный кислород и органические загрязнения  адсорбируются активным илом и под  воздействием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, и кислорода воздуха  происходит окисление сложных органических соединений до простых веществ: воды, углекислого газа, нитрат-сульфат-ионов  и т.д.

Из аэротенков сточные воды подаются на вторичные  радиальные отстойники, которые предназначены  для отстоя очищенных стоков от активного  ила.

Осевший активный ил удаляется при помощи илососов, представляющих собой систему  движущихся сосунов. Механизм отсасывания  активного ила состоит из эл.привода  и горизонтально расположенной  трубы, к которой приварено 5 сосунов. Активный ил под действием гидростатического  давления поступает в горизонтальную трубу, уложенную под отстойником.

Ил из ВРО частично поступает в приемную камеру ила, откуда насосами возвращается в регенераторы аэротенка I ступени. Избыточный активный ил по трубопроводу откачивается насосами на иловые площадки для уплотнения.

В регенераторах  аэротенков происходит восстановление (регенерация) активных свойств ила. Расход циркулирующего активного ила  от составляет 50% от среднечасового расхода  стоков.