Курсовая работа по ЭТО часть 4

4. Разработка технологических схем очистки сточных вод

Технологические схемы очистки сточных вод разрабатываются для каждого комплекса очистных сооружений начиная с индивидуальных ЛОС, в соответствии с принятой итоговой схемой водоотведения. При этом исходные значения показателей качества для последующих, по ходу движения воды, сооружений (объединенных ЛОС и ОС) принимаются с учетом результатов очистки сточных вод на предыдущих сооружениях.

По результатам разработки технологических схем для каждого комплекса очистных сооружений заполняются таблицы, выполняемые по форме табл. 7.

Таблица 7 Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод

Показатели	Исходноезначение		Требуемаяглубина очистки	Метод:				…
качества сточных		Требуемаястепень очисткиδ, %		Сооружение:				…
вод				отношениюпо исходномук значениюδ %	отношениюпо	к предыдущему значениюδ %	очисткиГлубина	…
				Степени очистки
				,		,		…
				0		1-i

Примечания:

1.При разработке технологии очистки сточных вод необходимо учитывать возможные изменения всех показателей качества.

2.Исходные значения показателей качества сточных вод для индивидуальных ЛОС принимаются по исходным данным в соответствии с вариантом задания. Для объединенных ЛОС и ОС рассчитываются с учетом результатов достигнутых при очистке на предыдущих по ходу движения воды ЛОС по формуле смешения сточных вод.

3.Требуемая степень очистки определяется по формуле, %,

δ = С0 −Стр 100,

С0

где, С0 – исходное значение показателя качества; Стр – требуемая глубина очистки сточных вод по рассматриваемому показателю качества, принимаемая по результатам выполнения раздела 3.

4. Степень очистки по отношению к исходному значению вычисляется по формуле, %,

δ0 = С0C−Сi 100,

0

здесь, Сi – глубина очистки на рассматриваемом сооружении.

5. Степень очистки по отношению к предыдущему сооружению рассчитывается по формуле, %,

δi −1 = Ci −1 −Ci 100,

Ci −1

при чем, Сi-1 – глубина очистки на предыдущем сооружении.

Пример выполнения раздела 4

4.Разработка технологических схем очистки сточных вод

4.1.Разработка технологических схем очистки сточных вод для ЛОС1

На ЛОС1 предусмотрена корректировка щелочности, сухого остатка и СПАВ. Требуемые степени очистки по этим показателям составляют:

-Щелочность

δ= С0 −Стр 100 = 30 − 26,82100 =10,6 %; С0 30

-Сухой остаток

δ= С0 −Стр 100 = 600 − 469,38100 = 21,77 %; С0 600

-СПАВ

δ= С0 −Стр 100 =160 −0,14100 =99,91 %. С0 160

Для снижения щелочности целесообразно использовать нейтрализацию серной кислотой. Этот метод обработки воды позволит получить требуемый эффект очистки по указанному показателю качества, то есть δi-1 = 10,6 %. Так как сточная вода не подвергалась предварительной обработке, то δ0 = δi-1 = 10,6 %, а глубина очистки Сi = 26,82 мг-экв/л. В результате изменения щелочности произойдет снижение рН. Эффект корректировки этого показателя можно определить исходя из следующих соображений: отклонение от нейтрального значения составляет 8 – 7 = 1, оно обусловлено величиной рН = 30 мг-экв/л, тогда

	1	=	х	х =	30 − 26,82	=0,11;
	30		30 − 26,82		30

Сi	=8 −0,11 =7,89;
δ0	=δi −1 =	C0 −Ci	100 =	8 −7,89	100 =1,38.
				8
		C0
Для корректировки сухого				остатка	нет специальных методов. Этот показатель

является комплексным и, его изменение происходит в результате изменения составляющих рассматриваемого показателя. В данном случае в состав сухого остатка будут входить щелочность, взвешенные вещества, ХПК и частично СПАВ (доля, примерно, 0,7). Исходя из этого уравнение будет иметь вид

СО = хЩ + уВВ + кХПК + в(0,7СПАВ) ; Щх = ВВу = ХПКк = 0,7СПАВв ;

у= хВВ;к = хХПК ;в = х(0,7СПАВ) ;

ЩЩ Щ

СО = хЩ

+

х(ВВ)

2

+

х(ХПК)2

+

х(0,7СПАВ)2

= х(Щ +

(ВВ)2

+

(ХПК)2

+

Щ

Щ

Щ

Щ

Щ

(0,7СПАВ)2

+

)

Щ

х =

СО

=

Щ + (ВВ)2

+ (ХПК)2

+

(0,7СПАВ)2

Щ

600

Щ

Щ

=

=0,316

30+ 2002 30 + 602 30 + (0,7 160)2 30

у= 0,316 200 = 2,107;к = 0,316 60 =0,632;в = 0,316 0,7 160 =1,18 30 30 30

Проверка
СО =0,316 30 + 2,107 200 + 0,632 60 +1,18 0,7 160 =600,96	-

удовлетворительно, так как отклонение от исходного значения составляет менее 1 %.

На этапе нейтрализации корректировке подлежала одна из составляющих сухого остатка – щелочность. Степень очистки по отношению к исходному значению составила 10, %, следовательно,

СО =0,894хЩ + уВВ + кХПК + в(0,7СПАВ) =0,894 0,316 30 + 2,107 200 ×
×0,632 60 +1,18 0,7 160 =599,96
δ0 =δi −1 =	С0 −Сi	100 =	600 −599,96100 =0,007 %.
	С0		600
Для снижения концентрации СПАВ могут быть применены следующие методы:

напорная флотация, сорбция, окисление. Напорная флотация не позволит получить требуемого эффекта очистки, но обеспечит снижение концентрации этих веществ, примерно, до 20 – 30 мг/л. Поэтому ее целесообразно использовать в качестве первой ступени корректировки СПАВ. При этом перед ней следует предусмотреть отстаивание, с целью удаления из воды оседающих взвешенных веществ.

Исходя из расхода сточных вод применяем вертикальные отстойники с нисходящевосходящим потоком. В результате получим

- степени очистки по взвешенным веществам по отношению к предыдущему сооружению и к исходному значению будут равны 60 %. Следовательно, глубина очистки

	составит		δ				60
	Сi =С0 (1 −			0
					) = 200 1	−				=80 мг/л.
		100					100

- степени очистки по ХПК по отношению к предыдущему сооружению и к исходному значению будут равны 20 %. Следовательно, глубина очистки составит

	Сi =С0 (1 −		δ	0			20
					) =60 1	−				=54 мг/л.
		100					100

- глубину очистки по сухому остатку

СО = 0,894хЩ +0,4уВВ+0,8кХПК +в(0,7СПАВ) = 0,894 0,316 30 +0,4 2,107 200 + +0,8 0,632 60 +1,18 0,7 160 =339,53

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0 =

С0 −Сi

100 =

600 −339,53

100 = 43,41%,

C0

600

степень очистки по отношению к предыдущему сооружению

δi −1

=

Ci −1 −Ci

100 = 599,96 −339,53100 = 43,41%.

Ci −1

599,96

После напорной флотации будем иметь:

- глубину очистки по СПАВ равную 30 мг/л, соответственно, степени очистки по

отношению к предыдущему сооружению и по отношению к исходному значению

δ0 =δi −1 =

С0 −Сi

100 =160 −30100 =81,25 %;

С0

160

- глубину очистки по взвешенным веществам равную 50 мг/л, соответственно

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0 =

С0 −Сi

100 =

200 −50

100

=75%,

C0

200

степень очистки по отношению к предыдущему сооружению

δi −1

=

Ci −1 −Ci

100 = 80 −50100 =37,5 %;

Ci −1

80

- степень очистки по ХПК по отношению к предыдущему значению составит 30 %,

соответственно глубина очистки

δ

30

Сi =

Сi −1(1 −

i −1 ) =54 1

−

=37,8 мг/л,

100

100

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0 =

С0 −Сi

100 =

60 −37,8

100 =37 %.

C0

60

- глубину очистки по сухому остатку

СО =0,894хЩ + 0,25уВВ + 0,63кХПК + 0,188в(0,7СПАВ) =0,894 0,316 30 + 0,25 × ×2,107 200 + 0,63 0,632 60 + 0,188 1,18 0,7 160 =162,56

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0	=	С0	−Сi	100	=	600	−162,56	100	=72,91%,
		C0					600

степень очистки по отношению к предыдущему сооружению

δi −1	=	Ci −1 −Ci	100 =	339,53 −162,56	100 =52,12 %.
				339,53
		Ci −1

Далее для снижения концентрации СПАВ можно применить названные выше сорбцию и окисление. Теоретически сорбция позволяет получать практически любой эффект очистки. В данном случае для достижения требуемой глубины очистки потребуется много ступенчатая схема сорбции. Кроме того, при такой концентрации взвешенных веществ после флотации использовать этот метод не целесообразно, так как это резко снизит эффективность работы сорбента в результате закупоривания пор. Значит нужна дополнительная очистка сточных вод от взвешенных веществ, что приведет к дополнительному усложнению технологической схемы.

Окисление не предъявляет особых требований к загрязненности воды, но при этом следует учитывать, что доза окислителя зависит от содержания всех веществ, которые могут участвовать в реакции окисления, то есть от содержания всех окисляемых веществ, как органического, так и минерального происхождения. В данном случае, кроме, концентрации СПАВ, нужно учесть величину ХПК. Ввиду сравнительно не высоких значений этих показателей, а так же с целью избегания дополнительного усложнения технологической схемы очистки сточных вод, этот метод предпочтительнее по сравнению с сорбцией. Ввиду того, что требуется окисление в основном органических веществ и небольшого расхода очищаемой воды, следует в качестве окислителя применить озон. Таким образом, получим:

- глубину очистки по СПАВ равную требуемой глубине очистки по этому показателю, то есть 0,14 мг/л, следовательно, степень очистки по отношению к предыдущему сооружению

δi −1	=	Ci −1 −Ci	100 =	30	−0,14	100	=99,53 %,
		Ci −1			30

степень очистки по отношению к предыдущему значению равную требуемой степени очистки, то есть 99,91 %;

- степень очистки по ХПК по отношению к предыдущему значению равную аналогичному показателю по СПАВ, то есть 99,53 %, соответственно, глубину очистки

Сi =Сi −1(1 −	δ	i −1 ) =37,8		−	99,53		=0,18 мг/л,
			1		100
	100

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0	=	С0	−Сi	100	=	60	−0,18	100	=99,7 %.
		C0					60

- глубину очистки по сухому остатку

СО =0,894хЩ + 0,25уВВ + 0,63кХПК + 0,188в(0,7СПАВ) =0,894 0,316 30 + 0,25 × ×2,107 200 + 0,003 0,632 60 + 0,0009 1,18 0,7 160 =114,06

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0	=	С0	−Сi	100	=	600	−114,06	100	=80,99 %,
		C0					600

степень очистки по отношению к предыдущему сооружению

δi −1	=	Ci −1 −Ci	100	=	162,56 −114,06	100 = 29,84%.
					162,56
		Ci −1

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод на ЛОС1 представлены в табл. 6.

Таблица 6

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод на ЛОС1

Показатели				Метод: нейтрализация серной
качества сточных	Исходноезначение	Требуемаястепень очисткиδ, %	Требуемаяглубина очистки	кислотой
вод				отношениюпо	исходномук значениюδ %	отношениюпо	к предыдущему значениюδ %	очисткиГлубина
				Сооружение: контактная камера
					Степени очистки
					,		,
					0		1-i
1	2	3	4		5		6	7
Температура, 0С	25
Активная реакция	8				1,38		1,38	7,89
среды (рН)
Щелочность, мг-	30	10,6	26,82		10,6		10,6	26,82
экв/л
Взвешенные	200
вещества, мг/л
ХПК, мг/л	60
Сухой остаток,	600	21,77	469,38		0,007		0,007	599,96
мг/л
СПАВ, мг/л	160	99,91	0,14
							Таблица 6 (продолжение)
Показатели	Исходноезначение		Требуемаяглубина очистки	Метод: отстаивание
качества сточных		Требуемаястепень очисткиδ, %		Сооружение: вертикальный отстойник
вод				отношениюпо	исходномук значениюδ %	отношениюпо	к предыдущему значениюδ %	очисткиГлубина
					Степени очистки
					,		,
					0		1-i
1	2	3	4		8		9	10
Температура, 0С	25
Активная реакция	8
среды (рН)
Щелочность, мг-	30	10,6	26,82
экв/л
Взвешенные	200				60		60	80
вещества, мг/л
ХПК, мг/л	60				20		20	54
Сухой остаток,	600	21,77	469,38		43,41		43,41	339,53
мг/л
СПАВ, мг/л	160	99,91	0,14

Таблица 6 (продолжение)

Показатели				Метод: напорная флотация
качества сточных	Исходноезначение	Требуемаястепень очисткиδ, %	Требуемаяглубина очистки	Сооружение: горизонтальный
вод				отношениюпо	исходномук значениюδ %	отношениюпо	к предыдущему значениюδ %		очисткиГлубина
				флотатор
					Степени очистки
					,		,
					0		1-i
1	2	3	4		11		12		13
Температура, 0С	25
Активная реакция	8
среды (рН)
Щелочность, мг-	30	10,6	26,82
экв/л
Взвешенные	200				75		37,5		50
вещества, мг/л
ХПК, мг/л	60				37		30		37,8
Сухой остаток,	600	21,77	469,38		72,91		52,12		162,56
мг/л
СПАВ, мг/л	160	99,91	0,14		81,25		81,25		30
							Таблица 6 (окончание)
Показатели	Исходноезначение		Требуемаяглубина очистки	Метод: окисление озоном
качества сточных		Требуемаястепень очисткиδ, %		Сооружение: барботажная колонна
вод				отношениюпо	исходномук значениюδ %	отношениюпо	к предыдущему значениюδ %		очисткиГлубина
					Степени очистки
					,		,
					0		1-i
1	2	3	4		14		15		16
Температура, 0С	25
Активная реакция	8
среды (рН)
Щелочность, мг-	30	10,6	26,82
экв/л
Взвешенные	200
вещества, мг/л
ХПК, мг/л	60				99,7		99,53		0,18
Сухой остаток,	600	21,77	469,38		80,99		29,84		114,06
мг/л
СПАВ, мг/л	160	99,91	0,14		99,91		99,53		0,14

4.2. Разработка технологических схем очистки сточных вод для ЛОС2

На ЛОС2 предусмотрена корректировка щелочности, взвешенных веществ, сухого остатка и цианидов.

Требуемые степени очистки по этим показателям составляют:

-Щелочность

δ= С0 −Стр 100 =100 −3,42100 =96,58 %; С0 100

-взвешенные вещества

δ= С0 −Стр 100 = 250 −150100 = 40 %; С0 250

-Сухой остаток

δ= С0 −Стр 100 = 600 −59,86100 =90,02 %; С0 600

-цианиды

δ= С0 −Стр 100 = 200 −0,53100 =99,74 %. С0 200

Для снижения концентрации цианидов могут быть использованы окисление и ионный обмен. Ионный обмен предъявляет достаточно жесткие требования к качеству очищаемой воды (ХПК не более 8 мг/л, содержание взвешенных веществ для фильтров не более 8 мг/л), что в свою очередь потребует существенного усложнения технологии очистки сточных вод. Окисление не предъявляет особых требований к загрязненности воды, но при этом следует учитывать, что доза окислителя зависит от содержания всех веществ, которые могут участвовать в реакции окисления, то есть от содержания всех окисляемых веществ, как органического, так и минерального происхождения. В данном случае, кроме, концентрации цианидов, нужно учесть величину ХПК. Ввиду не большого расхода сточных вод, а так же с целью избегания дополнительного усложнения технологической схемы очистки сточных вод, этот метод предпочтительнее по сравнению с ионным обменом. Ввиду того, что окисление цианидов целесообразно осуществлять в сильнощелочных условиях, то предварительно снижать уровень щелочности и, соответственно, рН не следует. Во избежание образования высокотоксичных промежуточных продуктов реакции окисления, а так же учитывая не большой расход сточных вод, в качестве окислителя следует применить озон.

Таким образом, получим:

-глубину очистки по цианидам равную требуемой глубине очистки по этому показателю, то есть 0,53 мг/л, следовательно, степени очистки по отношению к предыдущему сооружению и по отношению к исходному значению будут равны требуемой степени очистки, то есть 99,74 мг/л;

-степени очистки по ХПК по отношению к предыдущему значению и по отношению к исходному значению равными аналогичным показателям по цианидам, то есть 99,74 %, соответственно, глубину очистки

Сi =Сi −1(1 −	δ	i−1 ) =60		−	99,74		=0,16 мг/л.
			1		100
	100

В состав сухого остатка в данном случае будут входить щелочность, взвешенные вещества, ХПК и цианиды. Поэтому уравнение будет иметь вид

СО = хЩ + уВВ + кХПК + вСN −;

х

=

у

=

к

=

в

;

Щ

ВВ

ХПК

СN −

у =

хВВ

;к =

хХПК

;в =

хСN −

Щ

Щ

;

Щ

х(

ВВ)2

х(ХПК)2

х(СN −)2

(ВВ)2

(ХПК)2

СО = хЩ +

+

+

= х(Щ +

+

+

Щ

Щ

Щ

Щ

Щ

(СN −)2

+

)

Щ

СО

х =

=

Щ + (ВВ)2

Щ

+ (ХПК)2

Щ

+

(СN −)2

Щ

=

600

=0,517

100 + 2502

+

602

100

+ 2002

100

100

у = 0,517 250

=1,293;к =

0,517 60 =0,31;в =

0,517 200 =1,034

100

100

100

Проверка

СО =0,517 100 +1,293 250 + 0,31 60 +1,034 200 =600,35

-

удовлетворительно,

так как отклонение от исходного значения составляет менее 1 %. Глубина очистки по сухому остатку при окислении

СО = хЩ + уВВ + 0,0003кХПК + 0,0026вСN − =0,517 100 +1,293 250 + 0,0026 0,31× ×60 + 0,0026 1,034 200 =375,54

степени очистки по отношению к исходному значению и по отношению к предыдущему значению

	δ0 =δi −1	=	С0 −Сi	100 =	600 −375,54	100 =37,41%.
			C0		600
	Для	снижения		щелочности целесообразно использовать нейтрализацию серной

кислотой. Этот метод обработки воды позволит получить требуемый эффект очистки по указанному показателю качества, то есть δi-1 = 96,58 %. Так как сточная вода не подвергалась предварительной обработке, то δ0 = δi-1 = 96,58 %, а глубина очистки Сi = 3,42 мг-экв/л. В результате изменения щелочности произойдет снижение рН. Эффект корректировки этого показателя можно определить исходя из следующих соображений: отклонение от нейтрального значения составляет 11 – 7 = 4, оно обусловлено величиной рН = 100 мг-экв/л, тогда

4

=

х

х =

4 (100 −3,42)

=3,86 ;

100

100

−

3,42

100

Сi =11 −3,86 =7,14 ;

δ0 =δi −1

=

C0 −Ci

100

=

11

−7,14

100

=35,1%.

C0

11

Глубина очистки по сухому остатку

СО = 0,034хЩ + уВВ+0,0003кХПК +0,0026вСN − = 0,034 0,517 100 +1,293 250 + +0,0026 0,31 60 +0,0026 1,034 200 = 325,59

степень очистки по отношению к исходному значению

δ0	=	С0 −Сi	100 =	600 −325,59	100 = 45,74%,
				600
		C0

степень очистки по отношению к предыдущему сооружению

	δi −1	=	Ci −1	−Ci	100	=	375,54	−325,59	100	=13,3 %.
			Ci −1				375,54

Для снижения концентрации взвешенных веществ целесообразно применить отстаивание в вертикальных отстойниках с восходяще-нисходящим потоком сточных вод. Степени очистки по отношению к исходному значению и по отношению к предыдущему сооружению будут равны. При величине этих показателей равной требуемой степени очистки, то есть 40 %, глубина очистки будет соответствовать требуемой глубине очистки

– 150 мг/л. Тогда глубина очистки по сухому остатку

СО = 0,034хЩ +0,6 уВВ+0,0003кХПК +0,0026вСN − = 0,034 0,517 100 +0,6 1,293 250 + +0,0026 0,31 60 +0,0026 1,034 200 =196,29

Требуемая глубина очистки по этому показателю не достигается. Поэтому эффективность отстаивания следует увеличить. Для определения необходимой эффективности отстаивания по взвешенным веществам, с целью достижения требуемой глубины очистки по сухому остатку, решим приведенное выше уравнение относительно искомой величины, то есть

СО = 0,034хЩ + ХуВВ+0,0026кХПК +0,0026вСN − Х = СО−0,034хЩ −0,0026кХПК −0,0026вСN − =

уВВ

= 59,86 −0,034 0,517 100 −0,0026 0,31 60 −0,0026 1,034 200 = 0,18 1,293 250

Таким образом, степень очистки по взвешенным веществам должна составлять 82 %, а глубина очистки

Сi =Сi −1(1 −	δ	i −1 ) = 250			82
			1	−				= 45 мг/л.
					100
	100

Такой эффект очистки по взвешенным веществам достижим в случае применения коагулянта (сернокислый алюминий) и флокулянта (полиакриламид).

Тогда степень очистки по сухому остатку по отношению к предыдущему сооружению составит

	δi −1	=	Ci −1	−Ci	100	=	325,08	−59,86	100	=81,59%.
			Ci −1				325,08

Расчетные характеристики процесса очистки сточных вод на ЛОС2 представлены в табл. 7.