К вопросу совершенствования сооружений механической
очистки хозяйственно-бытовых сточных вод
химических предприятий.
Жангужинов Е.М., Джумабеков А.А., Сарбасова Г.А
Таразский государственный университет
им.М.Х.Дулати, Тараз
На современном этапе одной из основных задач экономического и социального развития нашей республики является разработка и осуществление в каждой отрасли, в объединениях и на предприятиях комплексных программ технического перевооружения и реконструкции производства, его непрерывного обновления на основе современной техники и передовой технологии. При этом на предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства особое внимание необходимо обратить на более рациональное использование и охрану водных ресурсов и повышение эффективности работы очистных сооружений и установок.
В условиях рыночной экономики, где определяющим является
получение максимума прибыли, следует создавать простые, надежные и экономичные
системы водоснабжения и водоотведения, учитывающие природно-климатические и
региональные особенности Республики Казахстан. Кроме того системы, схемы, технологии
и техника водоснабжения и водоотведения должны быть ориентированы на
ресурсо-энергосберегающие, экологические чистые, экономически эффективные,
технически надежные технологии.
Таразский филиал ТОО «Казфосфат» (НДФЗ) представляет собой
химический завод по выпуску желтого фосфора и фосфорсодержащей продукции.
Многообразие химических производств, огромное число химических продуктов
(исходных, промежуточных и конечных), применяемых и получаемых в
технологических процессах, обуславливает образование различных количеств
сточных вод, загрязненных всевозможными органическими и неорганическими
веществами.
На данном предприятии для очистки производственных
сточных вод применяется локальный (цеховой) тип очистных сооружений.
Очистка хозяйственно-бытовых (от столовых, прачечных) и
близких к ним по составу производственных, дождевых (чистых и с
возможными загрязнениями) стоков осуществляется на
станции биологической очистки (СБО).
С территории завода стоки в количестве 1200 м3/сут
отводятся самотечным коллектором диаметром 350 мм на канализационные сооружения
искусственной биологической очистки, затем по самотечному коллектору стоки
отводятся в накопитель сточных вод емкостью 1,1 млн. м3 и в последующем
используются на полях орошения площадью 352 га.
Бытовые сточные воды кроме органических и минеральных примесей содержат биологические примеси, состоящие из бактерий, в том числе и болезнетворных, и поэтому они потенциально опасны.
К минеральным загрязнениям относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворы минеральных солей, кислот и щелочей, минеральные масла, железо, кальций, магний, кремний, калий и другие неорганические вещества (Таблица 1).
Таблица 1 - Химический состав хозяйственно-бытовых сточных вод
|
№ |
Наименование веществ |
До о/с, мг/л |
После о/с, мг/л |
В накопителе, мг/л |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
Взвешенные вещества |
490,53 |
14,01 |
76,44 |
|
2 |
БПК 5 |
254,89 |
15,84 |
38,88 |
|
3 |
ХПК |
850,61 |
92,74 |
33,99 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
4 |
Хлориды |
179,94 |
117,25 |
280,22 |
|
5 |
Сульфаты |
399,41 |
121,24 |
501,51 |
|
6 |
Нитриты |
3,22 |
1,27 |
1,175 |
|
7 |
Нитраты |
37,58 |
11,05 |
18,8 |
|
8 |
Азот аммония |
4,99 |
2,99 |
4,22 |
|
9 |
Фосфаты |
14,9 |
11,22 |
132,63 |
|
10 |
Фтор |
11,55 |
7,44 |
34,35 |
Сравнительные показатели содержания загрязняющих веществ
в очищенных хозяйственно-бытовых стоках с ПДК показаны на рисунке 1.
Загрязняющие вещества
Рисунок 1 - Химический состав
хозяйственно-бытовых сточных
вод после очистных сооружений
Из рисунка 1 видно, что содержание взвешенных веществ содержащихся
в очищенных стоках превышает предельно-допустимые показатели в 4 раза, БПК5 – в
5 раз, фтора и азота – в 2 раза.
Анализ работы канализационных очистных сооружений механической и биологической очистки показал, что причины низкой эффективности очистки сточных вод весьма разнообразны. Ими могут быть ошибки при проектировании и строительстве, использование устаревших неэффективных техники и технологии, нарушение регламента эксплуатации сооружений, изменение по сравнению с проектным состава и количества сточных вод. Кроме того, повышение требований к степени очистки сточных вод вызывает необходимость строительства сооружений глубокой доочистки. Все это вместе взятое требует своевременного и эффективного решения вопроса о реконструкции, расширении и модернизации очистных сооружений.
Технологический процесс очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на станции биологической очистки ТОО «Казфосфат» включает в себя следующие основные стадии: механическую очистку сточных вод; биологическую очистку осветленных стоков; обработку осадка.
В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 56 %, а органических веществ до 20 %. В состав сооружений механической очистки входят горизонтальные песколовки с круговым движением воды, назначением которых является выделение из сточной жидкости тяжелых минеральных примесей (песок, шлак и т.п.). Диаметр песколовок 4,0 м. Удаление песка осуществляется гидроэлеваторами. Рабочей водой для гидроэлеваторов служит осветленная сточная жидкость.
Работу песколовок оценивают по количеству и качеству (средней плотности, зольности, содержанию и фракционному составу песка), которые изменяются в широких пределах.
При уменьшении скорости потока песколовки задерживают большое количество органических веществ, в результате чего изменяется качество осадка, уменьшаются плотность (до 1,2 г/см3), зольность (до 50%), содержание песка (до 35%).
Однако улучшение качества задерживаемого песколовками осадка: увеличение плотности (до 1,5г/см3), зольности (до 80%), содержания песка (до 70%) — не даст основания считать работу песколовок удовлетворительной, так как эти показатели изменяются при превышении расчетной скорости потока за счет увеличения притока сточных вод или отключения части песколовок.
Тщательный анализ опыта эксплуатации сооружений механической очистки сточных вод показал, что применяемая в настоящее время песколовка работает неудовлетворительно, что ухудшает и затрудняет работу последующих сооружений механической очистки.
Работа существующей горизонтальной
песколовки с круговым движением
воды является неудовлетворительной, так как из песколовки, выносятся не только органические
вещества, но и значительная часть песка, о чем можно судить по увеличению
зольности осадка, выгружаемого из первичных
отстойников. Содержание песка в осадке составляет 9%, при
допустимой норме 6 %.
Скорость движения воды в песколовках не
должна выходить из определенных пределов. Для хозяйственно-бытовых сточных вод
такими пределами скорости считаются для песколовок с горизонтальным движением
0,3 м/с (при максимальном притоке) и 0,15 м/с (при минимальном притоке). При
этих скоростях продолжительность пребывания сточной воды в горизонтальных
песколовках принимается равной 30-60 с [1].
Но даже и при соблюдении указанных выше
скоростей течения, осадок, выпадающий в песколовках, содержит не только
грубодиспергированные примеси минерального происхождения, но и значительное
количество органических загрязнений, увлекаемых осаждающимися частицами.
Происходит это по следующим причинам.
При скоростях, близких к нижнему пределу (0,15 м/с), выпадает много органических примесей. Чтобы избежать это, следует придерживаться по возможности верхнего предела (0,3 м/с), применяя специальные приспособления для поддержания одинаковой скорости течения по всему сечению песколовки.
Кроме этого, предельная скорость 0,3 м/с является усредненной скоростью отнесенной ко всему живому сечению однако, в отдельных зонах песколовки скорость может быть значительно выше, приводя к выносу частиц песка, в других зонах скорость может быть ниже нижнего предела, что приводит к выносу частиц органичного происхождения. И наконец, имеет значение и то обстоятельстве, что в хозяйственно – бытовых сточных водах частицы органического происхождения могут налипать на частицы песка и вместе с ними выпадать в осадок.
Таким образом, конструкция песколовок должна обеспечивать выпадение частиц заданных размеров и по возможности сокращать возможное выпадение органических веществ. Из существующих конструкций песколовок более всего этим требованием удовлетворяют аэрируемые и тангенциальные песколовки.
Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане. Подача воды в песколовку производится по касательной (тангенциально) В этих песколовках частицы песка кроме сил тяжести испытывают влияние центробежных сил. Это способствует более интенсивному отделению песка от воды и легких органических примесей, которые вследствие вращательного движения поддерживаются во взвешенном состоянии и не выпадают в осадок.
Недостатком тангенциальной песколовки является сложность эксплуатации, связанная с наличием шнекового пескопромывателя для удаления выпавшего осадка и повышенный расход электроэнергии, необходимой для привода шнека в движение.
Аэрируемые песколовки являются развитием тангенциальных песколовок и выполняются в виде удлиненных резервуаров. В аэрируемых песколовках вращательное движение сточных вод осуществляется за счет аэраторов, установленных на расстоянии 45-60см от дна по всей длине песколовки, по которым подается воздух от воздуходувной станции, что является недостатком этого вида песколовки. Кроме этого для удаления задержанного осадка используется гидроэлеватор, что приводит к дополнительным затратам на электроэнергию и эксплуатацию.
С целью устранения указанных недостатков нами разработка песколовка ([2] рис. 1) содержащая корпус в виде перевернутого усеченного конуса, питающий песковой и сливной патрубки. При этом питающее отверстие расположено тангенциально у большого основания перевернутого усеченного конуса, а песковое отверстие и отверстие для отвода очищенной жидкости расположены соосно у вершины усеченного конуса.
А -А
А
Рисунок 1 - Песколовка
Песколовка работает следующим образом. Впуск обрабатываемой воды осуществляется через тангенциальный питающий патрубок 2. Подаваемая вода, вращаясь, стремится вниз к песковому 3 и сливному 4 патрубкам песколовки. Под действием центробежных сил, содержащиеся в сточной воде оседающие примеси (песок) смещаясь к периферии, опускаются по стенке песколовки 1 и отводятся через щелевой песковой патрубок 3. Осветленная, освобожденная от оседающих примесей вода выпускается через сливной патрубок 4.
Выводы
Применяемые для очистки хозяйственно-бытовых стоков песколовки имеют ряд недостатков:
· для выгрузки уловленного осадка требуется дополнительной расход электроэнергии;
· наличие трущихся, вращающихся элементов усложняет эксплуатацию;
· наблюдается повышенный вынос органических примесей с песком.
По сравнению с известными конструкциями песколовок разработанная песколовка имеет следующие достоинства:
· значительно упрощается эксплуатация сооружения из-за отсутствия трущихся, вращающихся элементов;
· исключает использование электроэнергии в процессе очистки;
· возникающее в песколовке вращательное движение за счет турбулизации потока способствует более качественной отмывке песка от органических примесей и снижает вынос этих примесей с песком.
Список литературы
- С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, А.И.Жуков, С.К. Колобанов. Канализация //М.:Строй-издат. – 630с.
- А.С. № 53118 (РК). Песколовка. Жангужинов Е.М., Джумабеков А.А., Жангужинов А.Е., Сарбасова Г.А., Искакова А. (РК) №2005/08.13.1. Заявлено 08.07.2005; окубликовано 15.11.2007, Бюл. №11// Государственный реестр изобретений РК, 2007.