Задание

2. Обработка исходных данных

В курсовом проекте решается задача создания замкнутой (бессбросной) системы производственного водообеспечения техногенного комплекса, включающего в себя 5 промышленных объектов. Принято, что на данный момент все объекты комплекса снабжаются водой из одного водоисточника (реки), который также является приемником сточных вод. Система водообеспечения техногенного комплекса характеризуется наличием одного водозабора, общей станции водоподготовки для всех объектов, общесплавной системой водоотведения с едиными очистными сооружениями и одним выпуском СВ. На основании исходных данных составляются ситуационный план-схема и схема существующего варианта производственного водообеспечения техногенного комплекса.

2.1. Составление ситуационного плана-схемы техногенного комплекса

По данным таблицы 1 составлен ситуационный план-схема техногенного комплекса (рис. 1), на котором схематично (в произвольном масштабе) отображены:

1- водный объект,

2- комплекс промышленных объектов,

3- расположение водозабора и выпуска сточных вод относительно контрольного створа,

4- водопроводные и канализационные очистные сооружения,

5- даётся условное начертание сетей водоснабжения и водоотведения.

Рис.1. Ситуационный план-схема техногенного комплекса.

2.2 Составление исходного варианта балансовой схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса

Аналогично п. 2.1. составляется балансовая схема производственного водообеспечения техногенного комплекса при существующих условиях его функционирования (рис.2). По данным таблиц 2 и 3 на полученной схеме в виде дроби указываем расходы (м³/час) подаваемой и отводимой воды (в числителе), а также коэффициенты неравномерности водопотребления и водоотведения (в знаменателе). Кроме того, на схеме указываются потери воды при её обработке на водопроводных и канализационных очистных сооружениях и при использовании в производственных процессах промышленными объектами. Потерями воды при её транспортировании по сетям водоснабжения и водоотведения пренебрегаем.

Рис.2. Балансовая схема производственного обеспечения техногенного комплекса (исходный вариант).

3.Разработка замкнутой системы производственного водообеспечения техногенного комплекса.Составление и обоснование проектируемого варианта балансовой схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса.

3.1. Промышленные объекты №2 и №3

Анализируя количественный и качественный состав сточных вод всех промышленных объектов видно, что сточные воды промышленных объектов №2 и №3 отличаются высоким содержанием взвешенных веществ (6000 и 3000 мг/л соответственно) и высокой концентрацией хлоритов, сульфатов и нефтепродуктов (на ПО№2: хлориды – 2000 мг/л, сульфаты – 4000 мг/л, нефтепродукты – 3000 мг/л; на ПО№3: хлориды – 1500 мг/л, сульфаты – 3000 мг/л, нефтепродукты – 3000 мг/л).

Сточные воды объектов №2 и №3 можно объединить в один поток, так как количественный состав обоих объектов приблизительно одинаков, и при очистке сточных вод с этих объектов будут использоваться одни и те же технологии. Объединение этих сточных вод позволит снизить количество очистных сооружений. Смешение со сточными водами других объектов нецелесообразно, т.к. сточные воды объектов №2 и №3 по многим показателям (хлориды, сульфаты, ионы металлов и нефтепродукты) превышают концентрацию таких же показателей в сточных водах объектов №1, №4 и №5 в 10 и более раз.

Использовать воду с ВОС, в качестве подаваемой на объекты №2 и №3, нецелесообразно, поскольку вода с ВОС будет выше по качеству, чем требуется на этих объектах, т.к. требования к подаваемой воде на объекты №2 и №3 самые низкие, по сравнению с ПО№1, ПО№4 и ПО№5.

Оптимально будет использовать в качестве подаваемой воды на ПО№2 и ПО№3 смешанный поток сточных вод с этих объектов (оборотное водоснабжение), т.к. не потребуется применение дорогостоящих методов очистки сточных вод поскольку концентрация хлоридов и сульфатов в подаваемой воде на эти объекты не нормируются, и очистку по этим показателям делать не придется.

Применять метод биохимической очистки невозможно, поскольку ХПК/БПК_полн > 1,5 (для ПО№2 равно 2, для ПО№3 равно 2,14)

Использовать смешанные сточные воды на других объектах будет проблематично из-за больших концентраций хлоридов и сульфатов, от которых придется избавляться, применяя дорогостоящие методы очистки.

Таким образом, при внедрении оборотной системы сточные воды следует очищать лишь по следующим показателям качества: ВВ, БПК, ХПК, ионы железа и нефтепродукты.

Расход сточных вод, поступающий с локальных очистных сооружений, с учетом потерь будет равен 1700 м³/час, что превышает расход потребляемой воды на ПО№2 (1500 м³/час). Поэтому смешенные сточные воды после локальной очистки мы можем направить на ПО№2, а оставшуюся воду (200 м³/час), поскольку требование к подаваемой воде на ПО№3 несколько выше, чем на ПО№2, через блок доочистки на ПО№3 в качестве подпиточной воды (29%). Необходимое количество подаваемой воды на ПО№3 составляет 700 м³/час. В качестве подаваемой воды на ПО№3 будем использовать сточные воды с других объектов о которых будет сказано ниже.

Предварительная схема водообеспечения ПО№2 и №3 представлена на рис. 4.

Рис 4. Схема системы водообеспечения промышленных объектов №2 и №3

3.2. Промышленные объекты №4 и №5

Далее, рассматривая объекты №4 и №5, видим, что требования к качеству подаваемой воды на объекты достаточно высокие. В воде подаваемой на объект №5 должны отсутствовать ионы марганца, цинка, меди и нефтепродукты, а в воде подаваемой на объект №4 концентрация этих веществ должна быть минимальной по сравнению с другими объектами. Использование сточных вод от других промышленных объектов нецелесообразна, т.к. очистка до таких жестких требований потребует дорогостоящих методов очистки сточных вод. Поэтому следует обеспечить объекты №4 и №5 необходимым количеством воды от ВОС, т.к. вода с ВОС удовлетворяет требованиям к качеству воды этих объектов (см. таблицу 7 с составом воды с ВОС).

Таблица 7

Показатели качества воды, обеспечиваемые водопроводными очистными сооружениями

Наименование показателя качества воды	Размерность	Значение показателя
Взвешенные вещества	мг/л	5,00
БПКполн	мгО2/л	10,0
ХПК	мгО2/л	20,0
Азот аммонийный	мг/л	0,03
Хлориды Cl^-	мг/л	10,0
Сульфаты SO4^2-	мг/л	30,0
Ионы Fe^3+	мг/л	0,05
Ионы Mn^2+	мг/л	-
Ионы Zn^2+	мг/л	-
Ионы Cu^2+	мг/л	-
Нефтепродукты	мг/л	-
pH	мг/л	6,5…8,5

При сравнении сточных вод ПО№4 и ПО№5 с другими объектами видно, что отношение ХПК/БПК_полн на этих объектах ≤ 1,5, (для ПО№4 оно равно 1,43, а для ПО№5 - 1,4). Также схожесть качественного и количественного составов и одинаковая технология обработки сточных вод объектов ПО№4 и ПО№5 позволяет использовать смешение сточных вод от этих объектов. Смешанный поток целесообразно направить на биохимическую очистку (БОС). Биологическая очистка применяется при отношении ХПК/БПК_полн ≤ 1,5.

Смешение этого потока со сточными водами от других промышленных объектов нецелесообразно, т.к. концентрация сульфатов, хлоридов, ионов металлов и нефтепродуктов от других объектов намного выше по сравнению со смешенным потоком, а ХПК/БПК_полн ≥ 2. Это может привести к нарушению соотношения ХПК/БПК_полн ≤ 1,5 и увеличению токсичности сточной воды, что потребует применение более дорогостоящих методов очистки по сравнению с биохимическим методом.

Расход смешанного потока после БОС составляет 900 м³/час что больше, чем требуется на ПО№3 (500 м³/час), а потребность ПО№1 составляет 2000 м³/час. В случае использования потока очищенных сточных вод для ПО№3 придется разделять поток на подачу воды к ПО№3 и ПО№1.

Требования к подаваемой воде на ПО№1 выше чем к воде подаваемой на ПО№3, а т.к. после БОС вода удовлетворяет требованиям ПО№1, то смешенные сточные воды после очистки целесообразно направить на ПО№1, чтобы не использовать чистую воду с ВОС. Очистку следует провести только по ВВ, БПК, ХПК и аммонийному азоту.

Вода будет использоваться для частичного водоснабжения ПО№1 (45% от общего объема подаваемой воды на ПО№1).

Схема водообеспечения ПО№4 и №5 представлена на рис.5.

Рис 4. Схема системы водообеспечения промышленных объектов №4 и №5

3.3. Промышленный объект №1

Анализируя качественно-количественный состав подаваемой и отводимой воды ПО№1, видно, что концентрация хлоридов, сульфатов и аммонийного азота в отводимой воде меньше чем допустимая концентрация в подаваемой воде к ПО№1, сточные воды содержат относительно невысокие концентрации ионов металлов и нефтепродуктов. Значит, можно использовать сточные воды в качестве оборотной воды на ПО№1.

Расход сточных вод с учетом потерь на ЛОС составляет 1600 м³/час.

В курсовом проекте разрабатывается замкнутая система водообеспечения техногенного комплекса. Т.к. ранее говорилось (п. 3.2.) что сточные воды ПО№4 и ПО№5 будем использовать для частичного водоснабжения ПО№1, а для обеспечения водой ПО№3 будем использовать сточные воды с других ПО (п. 3.1.), то часть сточных вод ПО№1 (500 м³/час), после ЛОС, следует направить на ПО№3, а оставшуюся часть сточных вод после ЛОС (1100 м³/час) через доочистку на ПО№1, что составляет 55% от требуемого объема подаваемой воды.

Концентрация хлоридов и сульфатов в подаваемой воде на ПО№3 не нормируются, а концентрация ионов металлов и нефтепродуктов в сточной воде ПО№1 ниже чем допустимые значения этих веществ в подаваемой воде на ПО№3 и по этим показателям проводить очистку не потребуется. Очистку следует провести по следующим показателям качества: ВВ, БПК, ХПК, нефтепродукты и ионы металлов. Для ионов металлов не придется применять ионный обмен из-за их низкой концентрации. Использование воды с ВОС в качестве подаваемой воды на ПО№1 нецелесообразно, т.к. вода будет более высокого качества, чем требуется на ПО№1. Невозможность применения биохимической очистки сточных вод ПО№1 обусловлено тем, что соотношение ХПК/БПК_полн = 3.

Предварительная схема водообеспечения ПО№1 представлена на рис.3.

Рис.3 Схема системы водообеспечения промышленного объекта №1