1 Анализ технологического регламента
Изучив технологический регламент предприятия, мы можем провести анализ технологического процесса очистки сточных вод [17].
Стоки двумя погружными центробежными насосами (P010l АФ) подаются на вращающееся барабанное сито (фильтр) (RS060l ). Насосы работают по следующей схеме: один в рабочем, второй в резервном режиме. Работа насосов контролируются датчиком уровня (LC0l0l ), установленном в резервуаре T0l0l [17].
Сито (фильтр) (RS060l ) представляет собой барабан с клиновидными отверстиями, ширина прозора составляет l мм. Внутри вращающегося сита сток равномерно распределяется по боковым стенкам фильтрующего барабана. Частицы больше 1 мм удерживаются на поверхности сита, в то время как вода вытекает через прозоры. Вода направляется в центральное дренажное отверстие. Твердые вещества плавно транспортируются к открытому краю барабана, пocлe чего они поступают в контейнер (T060l ) [17].
Сито (фильтр) (RS0601) представляет собой самопромывающуюся систему. Поля промывки остановка подачи стоков не требуется. Сито оснащсно насадками (спринклерная система), которые промывают всю фильтрующую поверхность в режиме импульс/пауза [17].
Профильтрованный сток из вращающегося сита (фильтра) направляется в усреднитель (T020I). В усреднитель перекачиваются фильтраты из барабанного обезвоживания (DS560l ) и декантирующей центрифуги (DC330l ) [17].
Усреднитель используется для выравнивания колебаний потока, нагрузки загрязнения и pH и создания более постоянного потока сточных вoд и нагрузки на флотационную установку DAF и сооружения биологической очистки. Усреднитель оснащается миксером (MY020l ) Для перемешивания сточных вод и фильтратов [17].
Из усреднителя сток подается двумя погружными центробежными насосами (P0201 А/В) на флокулятор (PF080l) и флотационную установку DAF(FU25П01 ). Работа нacocoв контролируется датчиком уровня (LC0201) в T0201, который позволяет насосам работать попеременно (один в рабочем режиме, один в резервном режиме). На напорных трубопроводах насосов (P020l А/В) установлена запорная арматура и обратные клапана (V020l А/В и V0102A/B) [17].
Флокулятор, применяемый в системе очистки является реактором идеального вытеснения, трубного типа. Перемешивание стоков с реагентами для интенсификации процесса флокуляции получается посредством создания режима турбулентности в трубах смешивания и трубе флокулятора. Необходимая турбулентность для оптимального смешивания создается посредством выбора диаметpa трубы и создания отсеков смешивания. Необходимое время удерживания создается установленной длинной флокулятора. Необходимые химические реагенты (коагулянт, нейтрализатор, флокулянт) дозируются непосредственно в сток, в отceкe смешивания флокулятора через сопла-форсунки [17].
Коагулянт дозируется в неочищенныи сток в первом отсеке смешивания. В процессе коагуляции формируются мелкие частицы загрязнений, для сепарации которых необходимо добавление флокулянта с целью получения разделимых частиц [17].
Так как процесс очистки зависит от реакции стоков (pH), то требуется дозирование нейтрализатора для поддержаиил постоянного оптимального значения pH. Для подачи нейтрализатора используется устройство дозирования NaOH (P1 501), работа которого контролируется датчиком pH (QIC080 1 ), установлснного на флокуляторе. После нейтрализации во втором отсеке смешивания в сток дозируется флокулянт. Рост флоккул завершится в требе, следующей за отсеком смешивания. Таким образом, во флокуляторе формируются однородные флоккулы для сепарации твердых частиц воды во флотационной установке DAF (FU250l ) [17].
Р1401 — устройство дозирования коагулянта РАС. Количество дозируемого коагулянта регулируется на насосе или на устройстве управлеиия и контроля панели управления. Устройство работает в автоматическом режиме. Скорость дозирования регулируется в зависимости от объема стоков и степени загрязнения стока для обеспечения надлежащей коагуляции [17].
Р1501 — устройство дозирования NaOH. Количество дозируемой каустической соды для нейтрализации pH автоматически контролируется датчиком pH (ф1С080l ) с ПИД-регулятором, регулируемым устройством управления и контроля панели управления [17].
T180l и Р180 — станция автоматического приготовления и дозирования флокулянта с насосом. Состоит из устройства дозирования флокулянта (Р1801) и автоматической станции приготовления флокулянта (Т1501). Количество дозируемого полимера может peгулироваться частотой вращения насоса на HMI панели управлении. Скорость дозирования регулируется по потоку и нагрузке загрязнения стока для обеспечения надлежащей флокуляции [17].
Количество химических реагентов, которое необходимо дозировать, периодически корректируется и зависит от характеристики стока. Для обеспечеиия непрерывной работы дозирующих насосов создается резерв очистки химических реагентов в резервуаре-накопителе реагентного хозяйства системы очистки [17].
Стоки, прошедшие смешивание с реагентами во флокуляторе направляются во флотационную установку (FU150l). Флотационная установка – компактный открытый резервуар-сепаратор, спроектированный для сепарации нефтепродуктов, твердых частиц и стока посредством флотации растворенным воздухом [17].
Сточная вода, смешанная с реагентами, поступает во впускную камеру флотационной установки, в котором тяжелые твердые частицы (песок) оседают. Во впускную камеру дозируется аэрированный сток, загрязнения стока присоединяются к маленьким воздушным пузырям и всплывают на поверхность. Быстро поднимающиеся частицы сразу же всплывают к иловому слою. Частицы, которые поднимаются медленнее, сепарируются в пакете гофрированных пластин. Тяжелые частицы (ил) собираются иа дне и транспортируются системой донного скиммера к дренажным трубопроводам ила. Слой флотошлама/пены снимается системой верхнего скиммера и собирается в иловых отсеках флотационной установки. Ил подается из иловых отсеков на илонакопитель шламовыми насосами (P2501 A/B/C). Насосы оснащены защитой от cyxoro хода PT100. Каждыи иловый отсек соединен с иловым насосом. Насосы контролируются датчиком уровня (LC2502AФ), установленным в соответствующих иловых отсеках [17].
Осветленная вода выходит из блока пластин через отсек сброса выходящего стока и под действием гравитации стекает в селектор (T301 ) и далее на биологическую очистку. Система работает по принципу сепарации встречным потоком. Благодаря расстоянию между пластинами и режиму потока, поддержпвается ламинарный поток между пластинами [17].
Регулярный дренаж песчаного осадка и системы донного скиммера вызывает регулярное удаление осевающих веществ. Быстрое открытие дренажных клапанов имеет еще одно преимущество: частицы, которые могут прилипнуть к пластинам, отсоединятся благодаря внезапному увеличению потока. После песколовки (SG3701) дренированная вода течет в селектор (T230l). Осадок остается в песколовке. Песколовку периодически нужно чистить и удалять накопившийся осадок [17].
В конструкции флотатора прсдусмотрена система рециркуляции. Часть у очищенной воды повторно используется для дополнительной аэрации. Рециркуляционный насос (P51501) забирает воду из стороны выпуска флотационной установки и под давлением воды до 5-7 бар направляет в сатypaтop, смонтированный на одной платформе с флотатором. В сатуратор компрессором (K450l ) нагнетается сжатый воздух. Вода под повышенным давлением смешивается со сжатым воздухом в верхней части сатурационной трубы, где воздух растворяется в воде. В верхней части сатурационной трубы монтируется выпускной предохранительный клапан для стравиливания избыточного воздуха. Аэрированная вода направляется во флокулятор и флотационную установку DAF с применением особо спроектированых аэрационных деталей. Сброс давления происходит до смешивания aэpиpoвaннoй воды с неочищенной водой. Благодаря cбpocy давления практически до атмосферного, воздух в очищаемый сток попадает в виде воздушных пузырей микроразмера. Размер воздушных пузырей (30-50 микрон), что имеет важное значение для эффективности флотационной установки. Маленькие пузыри легко приклеиваются к частицам такого же или большего размера [17].
Осветленная вода из флотационной установки самотеком поступает в селектор (T130l), где начинается процесс биологической очистки. В селекторе сток смешивается с рециркуляционным потоком ила из аэротенка, для чего предусмотрен миксер (МХ230І ). В этом потоке содержатся кoнцентрированные культуры микроорганизмов. В селектор двумя дозирующими насосами подаются химические peareнты. Мочевина подается от установки дозирования мочевины (Р1301) станции приготовления мочевины (Tl 301), фосфорная кислота подается от установки дозирования фосфорной кислоты (P170l). Скорость дозирования может регулироваться устройством управления и контроля панели управления. Скорость дозирования зависит от содержания питательных веществ в стоке. Соотношение между XПK, азотом и фосфором для обеспечения оптимальной эффективности роста бактерий и здоровой биомассы должно составлять 100:5: l. Если количество азота или фосфора недостаточное, то оно регулируется дозированием фосфорной кислоты и/или мочевины [17].
Из peзepвyapa селектора по датчику уровня (LC30 1) смесь воды, микроорганизмов и питательных веществ перекачивается насосами подачи на систему биологической очистки (P230l А/В) в двухсекционный аэротенк, где она подвергастся аэрации воздухом. Подача контролируется автоматическими клапанами подачи стоков в биореактор (V39l4A/B, V39l 3) [17].
Двухсекционный аэротенк имеет определенный объем, который позволяет удерживать стоки определенное время, за которое вода очищается до требуемого расчетного уровня. Для обеспечения разложения ХПК бактерии активного ила должны снабжаться кислородом. Подачу кислорода обеспечивают две донные воздуходувки, двигатели которых оснащены частотными преобразователями, работа которых контролируется устройствами измерения и контроля уровня кислорода, а также датчиками уровня, размещенными в аэротенке [17].
Воздуходувки подают воздух на погружную систему аэрации (AG31 А/В), которая монтируется на дне аэротенка. Дисковые диффузоры погружной системы аэрации создают небольшие пузыри для обеспечения оптимального переноса кислорода в воду [17].
За счет аэрации решается двойная задача: подача кислорода, необходимого микроорганизмам ила и сохранение достаточной степени смешивания активного ила и стока [17].
Механизм биологического окисления в аэробньх условиях (в присутствии растворенного кислорода) гетеротрофными бактериями можно представить следующей схемой [17]:
Органические вещества + O2 + N + Р —› микроорганизмы + СО2 + Н2О +биологически окисляемые растворенные вещества; (1)
Микроорганизмы + O2 + СО2 + Н2О + N + Р + биологически неразрушимая часть клеточного вещества; (2)
Реакция (1) символизирует окисление исходных органических загрязнений сточных вод и образование новой биомассы. В очищенных сточных водах остаются биологически не окисляемые вещества, преимущественно в растворенном состоянии, так как коллоидные и нерастворенные вещества удаляются из сточной воды методом сорбции [17].
Процесс окисления клеточного вещества, который происходит после использования внешнего источника питания, описывает реакция (2). Примером окисления автотрофами может быть процесс нитрификации:
55NH4+ + 5CO2 + 76O2 +C5H7NO2 + 54NO-2 + 52H2O; (3)
400NO-2 + 5СО + NH+4 + l 95O2 + Н2О + C2H7NO2 + 400NO + Н; (4)
где C2H7NO2 символ состава органического вещества образующихся клеток микроорганизмов.
Реакцию (3) осуществляют бактерии рода Nitrosomonas, при этом они переводят азот аммонийных солей в азот нитритов, а реакцию (4) окисление азота нитритов в aзoт нитратов проводят бактерии рода Nitrobacter [17].
Окисление органических загрязнений в аэротенках происходит за счет жиsнедеятельности ааробных микроорганизмов, образующих хлопьевидные скопления — активный ил. Активный ил — это биоценоз организмов минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и ферментативно окислять в присутствии кислорода органические вещества в сточных водах. Часть органического вещества, непрерывно поступающего со сточными водами, окисляется, а другая обеспечивает прирост бактериальной массы — активного ила. Биомасса активного ила преобразует opганические вещества, растворенные в сточной воде в минеральные соединения: воду, диоксид углерода и ионую биомассу. Диоксид углерода хорошо растворяется в воде, выделения в виде выбросов отсутствуют. На стадии биологичсской очистки возможны незначительные испарения и уносы в воздух воды из аэротенка [17].
Подача воздуха в аэротенки осуществляется донными воздуходувками, которые запроектированы так, чтобы обеспечить аэрацию на различных уровнях. Подача регулируется с помощью частотных преобразователей и пневматических клапанов (V30l 6A/B, V30l7) [17].
Из двухсекционного аэротенка смесь очищенной воды и активного ила через резервуар-дегазатор поступает в осветлитель (ГLЗ90 1), в котором ил отделяют от очищенной воды за счет разности веса, после чего ил оседает в иловый стакан осветлителя. В ocвeтлитeлe установлен мост осветлителя (скребок) (CB390 1) для равномерного распределения ила и его перемешивания. Осевший ил возвращается в двухсекционный аэротенк и селектор для поддержания уровня ила в системе. Осевший ил частично перекачивается в двухсекционный аэротенк и селектор для поддержания уровня ила в системе. Часть ила выводится из системы в виде избыточного ила [17].
Возвратный/циркуляционный ил подается из (T3911) двумя погружными центробежными насосами (P39l 1 А/В) на селектор и аэротенк. Насосы работают в рабочем/ резервном режиме и контролируются датчиком уровня (I-С391 1). Три электрических клапана (V39l 3 и V39l4A/B) настроены на заранее определенную позицию клапана, регулируемую на электрической панели. Данные позиции клапанов обеспечивают подачу необходимого количества ила на селектор и аэротенк соответственно [18].
Флотопена осветлителя из приямка (T394l ) по датчику уровня (LC394l ) сливным насосом (P394l ) откачивается в резервуар (T0l01). Избыточный ил подается из T391 l двумя эксцентрико-шнековыми насосами на илонакопитель (T200l ) [18].
Чистая осветленная вода из верхней части осветлителя через затвор сливного отверстия поступает в промежуточный резервуар (T393 l). Из резервуара ТЗ31 сток под действием гравитации поступает в буферный резервуар 1 (T3551 ), откуда по датчику уровня (LC355 l ) насосами (P355 1 A-D) вода подае гся на дальнейшую очистку пористыми фильтрами (FF355 1AND) и обеззараживание системой УЮ фильтра (UV5401) [6].
Биологически очищенная вода из буферного резервуара 1 (T355 1) перекачивается через четыре фаззи-фильтра (FF3551 A-D), после чего отфильтрованная вода самотеком поступает в буферный резервуар (T030 1 ). Каждый фаззи-фильтр имеет отдельный насос подачи (РЗ 55 i AND). Все твердые частицы в подаваемом стоке удерживаются в фильтрующей насадке, представляющей собой порисгые полимерные шарики. Подвижная пластина сжимает фильтрующую среду. Чем больше степень сжатия, тем выше качествo фильтрации [2].
Для эффективной работы фильтров тонкой очистки в фильтр подается поздух, перемешивающий фильтрующую среду. Воздух подается воздуходувкой пористых фильтров (В W3551 ). Перемешивание обеспечивает очищение фильтрующей среды. После цикла очистки подвижная пластина опускается вниз, фильтрующая среда сжимается. После промывания выпускные клапаны открываются, и процесс фильтрации продолжается [18].
Отфильтрованный сток после фаази-фильтров подается на установку обеззараживания (УФ фильтр UV540l ) [17].
Процесс обеззараживания очищенной воды обеспечивается УФ-излучением. Для этой цели применяются УФ-лампы. Вода от УФ-установки сбрасывается в коллектор распределитель [15].
Доочистка биологически очищенной воды и обеззараживание завершают процесс очистки исходной смеси производственных стоков [11].
Остальные части данного отчета по практике: