Расчет биологических очистных сооружений

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра прикладной экологии

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине: «Экологическая биотехнология»

на тему: «Расчет биологических  очистных сооружений»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст.гр	И.И. Иванов
Проверил:	И.И. Иванов

 

 

 

 

 

Уфа 2012

 Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

 

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра Прикладная экология

Студенту

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Дисциплина Экологическая биотехнология

 

Тема Расчет биологических очистных сооружений

 

Исходные данные

 

Химически загрязненные стоки производства СЖК (кислые)	100
Химически загрязненные стоки АО «БНХ» (щелочные)	235
Стоки ВЖС АО «БНХ»	42
Стоки нефтеперекачивающей станции Черкассы	20
Пром. стоки АО «БНХ», в том числе замазученные стоки  ТЭЦ	1260
Условно чистые стоки  АО «БНХ»	630
Стоки ЭЛОУ	355
Хоз. стоки АО «БНХ», в  том числе хоз. фекальные стоки  ТЭЦ-4	99
Стоки зоны №2 АО БПХ	1375
Хоз. фекальные стоки АО «Башгазавтоматика»	21

 

Консультант                                                                           И.И. Иванов

 Студент                                                                                  И.И.Иванов

Содержание                                                                                                           С.

 

Приложение

Введение

 

Самым распространенным загрязняющим веществом гидросферы является нефть  и нефтепродукты. Около 80 % проб природных  вод в той или иной концентрации содержат нефтепродукты.

Отходы НПЗ (нефтепродукты, механические примеси), попадая в водные объекты, отрицательно влияют на качество воды и санитарные условия жизни и водопользования населения, нанося этим и экономический ущерб. Это связано со свойствами веществ, сбрасываемых со сточными водами в водоемы.

Биохимические очистные сооружения служат для биохимической очистки и доочистки нефтесодержащих стоков.

Биохимическая очистка сточных вод от загрязняющих веществ производится микроорганизмами активного ила в присутствии кислорода воздуха в специальных сооружениях.

1 Общие сведения о биологических очистных сооружениях

1.1 Общая характеристика биологических очистных сооружений

 

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

1.2 Описание технологического  процесса и технологической схемы биологических очистных сооружений

 

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 хим.загрязненные (кислые) стоки нефтехимических производств и хим.загрязненные (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 хим.загрязненные стоки поступают в усреднители. Сюда же поступают: промышленные стоки производства ВЖС АО «Башнефтехим» и промышленные стоки 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 хим.загрязненные 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) промышленные стоки 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;

е) хоз.фекальные стоки.

Смесители 2 служат 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×H₂O 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 микроорганизмы 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 бело-коричневого 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 атмосферный коллоид, имеющий в интервале значений рН=4÷9 отрицательный заряд. Активный ил обладает значительной адсорбционной поверхностью, величина которой достигает 100 м² 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 электропривода 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 составляет 50% от среднечасового расхода стоков.

Биохимически очищенные  стоки после вторичных радиальных отстойников поступают в аэротенки II ступени. На II ступени применяются аэротенки-вытеснители с регенераторами.

Для пополнения биогенных элементов  в аэротенки II ступени подаются хоз.фекальные стоки АО «Башгазавтоматика» в количестве 15 м³/час.

В аэротенки подается воздух. Удельный расход воздуха регулируется по результатам лабораторного анализа в зависимости от содержания кислорода. Процессы, происходящие в аэротенках II ступени, аналогичны процессам, происходящим в аэротенках I системы. После аэротенков II ступени сточные воды по самотечным трубопроводам направляются в третичные радиальные отстойники (ТРО).

ТРО предназначены для  отстоя стоков и представляют собой  железобетонные конструкции цилиндрической формы. Время отстоя до 4,65 часов. Осевший активный ил удаляется при помощи илососов, представляющих собой систему движущихся сосунов. Активный ил под действием гидростатического давления поступает в горизонтальную трубу, уложенную под отстойником. Уловленный активный ил из ТРО откачивается эрлифтами в распределительный иловый канал регенераторов аэротенков II ступени.