Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Отчет
по дисциплине
«Современные проблемы биотехнологии»
на тему: «Биоочистка промышленных сточных вод»
Содержание
Введение 3
1 Биологическая очистка промышленных сточных вод 4
2 Показатели работы сооружений биологической очистки сточных вод 7
3 Аэробная биологическая очистка сточных вод 11
4 Обеззараживание сточных вод после биологической очистки 14
5 Утилизация активного ила после биологической очистки сточных вод 16
6 Физико-химическая очистка кислых вод на ОАО «АНК « Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим» 18
7 Описание технологического процесса и технологической схемы очистки сточных вод 20
8 Заключение 25
Список использованной литературы 26
Приложение 27
Введение
На сегодняшний день охрана окружающей среды и рациональное использование полезных ископаемых приобретает исключительное значение в мировом масштабе. Во всем мире, возникла потребность в принятии необходимых мер для охраны окружающей среды и научно-обоснованного, рационального использования земли и ее недр, растительного и живого мира, водных ресурсов, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей человека среды и для сохранения чистоты воздуха и воды.
Промышленная деятельность человека сегодня связана с использованием разнообразных природных ресурсов, таких как нефть и газ, что в свою очередь ведет к попаданию в окружающую среду трудноокисляемых в естественных условиях загрязняющих компонентов. Из-за этого ухудшилось состояние окружающей среды. Загрязнение атмосферы, почвы и водоемов жидкими, газообразными и твердыми отходами достигает опасных размеров. Дальнейшее ухудшение экосферы может подтолкнуть к далеко идущим неблагоприятным последствиям для всего человечества Земли. Поэтому охрана окружающей среды, защита ее от загрязнений стала одной из важнейших проблем человечества.
Решения проблемы защиты и рационального применения водных ресурсов связано с мероприятиями по предотвращению загрязнений водных источников в результате сброса в них производственных и бытовых сточных вод. В этих мероприятиях важное значение имеет строительство и усовершенствование очистных сооружений канализационных систем, в составе которых основная роль, как по масштабам строительства, так и по и значению и стоимости, отведена сооружениям биологической очистки. Использование методов биологической очистки ведет к значительному снижению капитальных и эксплуатационных затрат, что дает высокую экономичность.
Разработка методов очистки сточных вод - более молодая отрасль науки и техники, чем разработка самих производственных процессов, приводящих к загрязнению среды. Кроме того, в нашей стране не было должного финансирования разработки методов очистки или оно осуществлялось по остаточному принципу. Поэтому существует определенный разрыв между требованиями современной промышленности к методам очистки и их возможностями. Но следует отметить то, что резервы, в частности, биологического метода очистки сточных вод еще далеко не исчерпаны. Эта область исследования перспективна и обладает большим потенциалом для дальнейшей разработки и внедрения на практике.
Особенно актуален вопрос дальнейшего сокращения водоотведения для городов с высокой концентрацией НПЗ, в частности город Уфа, где размещены предприятия АНК Башнефть. Однако достигнутая в настоящее время степень очистки сточных вод не удовлетворяет современным требованиям и не обеспечивает нормативы утвержденных предельно-допустимых сбросов (ПДС) для рыбохозяйственных водоемов.
Таким образом, подробное изучение процессов биологической очистки и доочистки сточных вод НПЗ и НХЗ и методов контроля эффективности процессов очистки, позволяющих производить сброс СВ в водоемы при полном соответствии требованиям действующих санитарных норм, становится актуальной проблемой как для защиты водоемов от загрязнений токсинами, так и для сокращения водопотребления.
1 Биологическая очистка промышленных сточных вод
Несмотря на все разнообразие методов очистки сточных вод едва ли не самое значимое место занимает биологический метод, так как биологическая очистка – это прежде всего деструкция трудноокисляемых органических соединений, осуществляемая безреагентным путем. Значительная часть углерода органических соединений в результате такой деструкции переводится в углекислоту и живые клетки бактерий, которые сами по себе уже безвредны и часто даже полезны окружающей среде, поскольку могут быть источником всех питательных элементов, необходимых почве. Известно, что ни одно из органических соединений, образующихся в результате жизнедеятельности различных организмов, не накапливается на Земле. Важную роль в превращении этих органических соединений играют микроорганизмы. Любое органическое соединение, имеющееся в природе, используется какими-либо микроорганизмами частично или полностью.
Главным действующим началом при биологической очистке являются микроорганизмы, использующие в качестве питательных веществ и источников энергии, растворенные органические и минеральные соединения, содержащиеся в сточных водах. Из остатков разрушенных молекул органических загрязнений микробы черпают вещества, необходимые для размножения и увеличения биомассы активного ила и биопленки. Они разлагают эти вещества до углекислого газа и воды и создают в процессе минерализации соли азотистой, азотной кислот и др.
Развитием идеи биологической очистки сточных вод с помощью биоценозов природных водоемов явилось создание искусственных сооружений – аэротенков. В основе их работы лежит жизнедеятельность микроорганизмов-минерализаторов, обитающих в водной среде. Совокупность этих микроорганизмов носит название активного ила.
Существует два способа биологической очистки сточных вод: аэробный – при непрерывном притоке кислорода воздуха и анаэробный – в отсутствие кислорода. Универсален и повсеместно распространен аэробный метод, позволяющий достигнуть максимальной скорости биологических очистительных процессов и максимальной эффективности обезвреживания примесей.
Анаэробный метод используется как предварительная ступень перед аэробной очисткой для понижения концентрации органических примесей до ПДК. На анаэробную очистку направляют сточные воды с высокой концентрацией органических примесей.
Причина большей распространенности аэробного метода очистки по сравнению с анаэробным заключается в том, что первый метод считается более надежным, стабильным и лучше изученным. Однако анаэробные процессы имеют несколько несомненных преимуществ. Во-первых, в анаэробных процессах образуется меньше ила, чем в аэробных. Стоимость переработки ила может быть весьма большой из-за его высокой влажности (90 – 99,7 %). В аэробных процессах ила образуется от 1 до 1.5 кг биомассы (ила), в то время как в анаэробных – только 0,1 – 0,2 кг на каждый удельный килограмм БПК. Во-вторых, затраты энергии на аэрацию в аэробных процессах, превышает затраты энергии на перемешивание при анаэробных процессах .
Главный недостаток анаэробного метода – меньшая скорость реакции по сравнению с аэробными методами, поэтому требуются установки больших размеров. К тому же сказывается недостаток фундаментальных научных знаний об этих процессах, а также опыта и данных по их крупномасштабной эксплуатации. Этими недостаткам аэробные процессы не обладают или обладают, но в меньшей степени, поэтому и приобрели большую распространенность.
Аэробные процессы биологической очистки могут протекать в природных условиях и искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации, и биологических прудах.
Анаэробная очистка сточных вод производится с помощью анаэробных микроорганизмов-минерализаторов, т.е. не нуждающихся в кислороде. Конечными продуктами анаэробного распада (сбраживания) органических веществ являются газы CH4 (метан), CO2 (углекислый газ, диоксид углерода), H2 (водород), N2 (азот), H2S (сероводород). Кроме того, в воде остается некоторое количество жирных кислот, сульфидов, гуминовых веществ и других трудноразлагаемых соединений.
2 Показатели работы сооружений биологической очистки сточных вод
Работу биологических очистных сооружений контролируют биологическими, биохимическими, химическими и физико-химическими методами. Биологический контроль за микроорганизмами активного ила точнее и быстрее, чем химические и другие методы контроля.
Биологический контроль помогает установить причину нарушения работы сооружений, например перегрузка стоков, поступление кислых вод, малая подача воздуха. Перегрузка сточной водой аэротенков вызывает изменение состава организмов в активном иле: уменьшается количество видов простейших, преобладают бесцветные жгутиковые. При этом возникает запах сероводорода, что связано с разрушением больших количеств белка или с недостатком кислорода. Сероводород окисляют серные бактерии Beggiatoa alba, которым для этого необходимы микроколичества кислорода.
Переход от меньшей нагрузки к большей или недостаточная аэрация сопровождаются увеличением числа единичных бактерий и отложением серы в нитях Beggiatoa alba. В первом случае серные бактерии не справляются с окислением увеличенного количества сероводорода, причиной отложения серы во втором случае является недостаток кислорода, необходимого для окисления ее в серную кислоту. Когда работа аэротенка налаживается, капли серы в клетках Beggiatoa постепенно исчезают, через некоторое время отмирают и сами серные бактерии.
Коловратки (из семейства Bdelloidea) могут также свидетельствовать о нарушении работы активного ила, так как плохо переносят недостаток кислорода. Когда очистные сооружения работают нормально, в активном иле наблюдаются Monostyla lunaris, Monostyla cornuta, Philodina roseola. Нарушение работы изменяет состав коловраток: появляются Callidina vorax и Notommata ansata. Большое количество коловраток вызывает измельчение хлопьев активного ила и повышенный вынос их из вторичных отстойников ; такое же влияние на активный ил оказывает и массовое развитие в аэротенках личинок Poduга и клещей. Наиболее эффективным способом борьбы является повышение рН очищаемой сточной воды до 8,5 – 9,0.
Следует остановиться на «вспухании» ила, т.е. плохом оседании его. Это явление возникает вследствие развития характерной микрофлоры бактерий со слизистой капсулой – лейконосток, факультативных анаэробов.
Эта неблагоприятная для биологической очистки микрофлора развивается главным образом под влиянием перегрузки сточными водами очистных сооружений, большого количества углеводов в сточных водах, недостатка воздуха в аэротенке или в отдельных его отсеках и в результате длительного недостатка азота и фосфора. Указанные выше микроорганизмы не дают возможности активному илу хорошо оседать вследствие большой поверхности. Плохо оседающий ил выносится из аэротенка и в значительной мере теряется. Таким образом, несмотря на высокие скорости процессов окисления при плохо оседающем иле, эксплуатация сооружений невозможна.
Эффективным способом борьбы со «вспуханием» ила, по зарубежным данным, является добавление смеси активного ила с надиловой жидкостью метантенка. Эту предварительно аэрированную смесь добавляют в аэротенк к очищаемой сточной воде.
Качество активного ила определяется также скоростью его оседания и степенью осветления очищаемой жидкости. Крупные хлопья ила оседают скорее, чем мелкие, захватывая при этом взвешенные в сточной воде загрязнения. В связи с этим принят еще один показатель, характеризующий состояние активного ила — иловой индекс. Он представляет собой отношение объема осаждаемой части активного ила (мл) к весу этого высушенного осадка (г) после отстаивания в течение 30 мин. Плотная часть ила высушивается до постоянного веса. Чем хуже оседает ил, тем более высокий индекс он имеет. Нормальная работа аэротенка характеризуется еще наличием в активном иле 8–11% мертвых клеток; при нарушении эксплуатации количество таких клеток может достигнуть 70–80% .
К числу важнейших показателей работы очистных сооружений относятся ХПК и БПК. ХПК – это расчетное количество кислорода, необходимое для полного окисления элементов органического вещества за вычетом кислорода, входящего в состав этого соединения.
Биохимическое потребление кислорода — это то количество его, которое расходуется на биохимические процессы, происходящие в активном иле. При этом микроорганизмы используют в качестве питания, растворенные органические вещества и минеральные соединения, обладающие восстановительными свойствами. БПК всегда меньше ХПК, так как часть органических веществ расходуется на прирост живых организмов активного ила, создание биомассы. Оставшаяся часть органических веществ в сточной воде потребляет кислород, чем покрывает энергетическую потребность микроорганизмов. В России биохимическое потребление кислорода, так называемое БПК полное (БПКполн), при окислении органических веществ в сточных водах учитывается до начала нитрификации. Это может быть БПК в течение 5, 10, 20 суток и более в зависимости от природы окисляемых веществ. Процесс нитрификации определяется по нарастанию количества нитритов и нитратов в процессе очистки воды. За рубежом кислород, идущий на нитрификацию, при определении БПКполн входит в величину биохимической потребности сточных вод.
Следует отметить, что отсутствие токсичности — это первое, но не единственное (условие пригодности метода биологического окисления для очистки промышленных сточных вод. Необходимо также установить, разрушаются ли загрязнения под влиянием микроорганизмов и насколько глубоко происходит это разрушение. Кроме отсутствия токсичности, при использовании этого метода могут возникнуть технологические трудности, например вспенивание, загрязнение атмосферного воздуха вследствие высокой летучести некоторых составных частей сточных вод и другие, в результате чего метод очистки сточных вод активным илом может стать неэффективным в промышленных условиях. Соли тяжелых металлов также в разной степени тормозят биологические процессы.
Чтобы процесс биологической очистки сточных вод протекал нормально, необходимо в сооружениях создать максимально благоприятные условия для развития микроорганизмов:
- концентрация органических и вредных веществ не должна превышать ПДК;
- температура сточных вод не должна быть ниже 10 и выше 35оС, так как в противном случае резко снижается деятельность микроорганизмов;
- активная реакция сточных вод должна быть в пределах рН 6,5–8,5, иначе деятельность микроорганизмов резко снижается;
- концентрация взвешенных веществ в сточных водах не должна превышать 150 мг/л;
- сточные воды не должны содержать взвешенных нефтепродуктов, масел и смол;
- содержание биогенных элементов в очищаемых сточных водах должно быть не менее: 15 мг/л азота и 3 мг/л фосфора;
- общая концентрация растворенных солей в сточных водах должна быть не более 10 мг/л;
- воздух должен подаваться в биоокислители непрерывно и в таком количестве, чтобы во вторичных и третичных отстойниках концентрация растворенного кислорода была не менее 2 мг/л;
3 Аэробная биологическая очистка сточных вод
Биологическая аэробная очистка сточных вод осуществляется в сооружениях различных типов: аэротенках, биофильтрах, прудах. Каждое из них имеет конструктивные особенности, особенности использования, режима эксплуатации и т.д.
Перед подачей на аэротенки или биофильтры сточные воды отстаивают в первичных отстойниках. Эффективность удаления взвешенных веществ в первичных отстойниках обычно не превышает 50%. Эффективность отстаивания повышают предварительной аэрацией или коагуляцией сточных вод, широко применяемыми в России и за рубежом.
При очистке производственных сточных вод перед аэротенками рекомендуется предусматривать усреднительные бассейны, предохраняющие аэротенки от залповых сбросов концентрированных сточных вод и выравнивающих неравномерность подачи сточных вод на биологическую очистку.
Аэротенки. Процесс биологической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из таких этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление микроорганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений, нитрификация и регенерация активного ила. Избыточный активный ил удаляется из сооружения.
Сточная жидкость, подаваемая в аэротенк, должна содержать взвешенных веществ не более 150 мг/л и нефтепродуктов не более 25 мг/л.
По технологическим особенностям работы различают аэротенки без регенерации и с регенерацией активного ила, аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки-отстойники.
Кислород, поступающий с воздухом в аэротенк в основном расходуется на окисление органических веществ сточной жидкости и в небольшом количестве потребляется активным илом. Расход кислорода на 1 л активного ила составляет 14-36 мг/ч. Так как ила содержится в аэротенке около 10% об., то расход кислорода на 1 л смеси сточной жидкости и ила равен 1,4-3,6 мг/л, в то время как на окисление загрязнений в 1 л сточной воды расходуется кислорода 100 мг/ч.
При аэрации на 1 м3 очищенной сточной воды подача воздуха составляет несколько десятков метров кубических. Воздух должен быть подан с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольший контакт его с водой и активным илом. Чем контакт полнее, тем эффективнее очистка.
Эффективность аэрации воздухом ограничивается практически достижимой низкой концентрацией кислорода в аэрируемой смеси (1-2 мг/л). Чтобы достичь необходимого контакта газа и жидкости, нужно сильнее перемешивать сточные воды; такое активное движение разбивает хлопья ила, который затем плохо оседает.
Вторичные отстойники предназначены для отделения активного ила от иловодяной смеси, выходящей из аэротенков. Отстойники бывают вертикальные, горизонтальные и радиальные. Часть активного ила (не менее 30%) должна быть возвращена из вторичного отстойника в аэротенк. Активный ил в отстойнике продолжает потреблять кислород; если кислорода будет недостаточно (менее 2 мг/л) для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила, то создадутся анаэробные условия. Очень важно уменьшить время пребывания сточных вод во вторичных отстойниках, так как свойства активного ила могут резко ухудшиться от нахождения его в анаэробных условиях — он может потерять часть своей активности.
Биофильтры. В биофильтрах, как и в аэротенках, происходит очистка сточных вод от органических загрязнений при помощи микроорганизмов. В отличие от аэротенков, в биофильтрах окисление загрязнений стоков осуществляется организмами биопленки, растущей на поверхности наполнителя, и окислительная мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.
Биофильтры представляют собой сооружения круглой формы из кирпича, бетона или железобетонных колец; они заполнены фильтрующей загрузкой, на которой растет биопленка. В теле фильтра происходит распад веществ, загрязняющих сточные воды, и превращение растворенных коллоидов в плотные осадки, в дальнейшем вымываемые из тела фильтра вместе с отторгаемой биопленкой, на которой могут быть адсорбированы трудноокисляемые соединения.
Биологические пруды. В биологических окислительных прудах протекают следующие процессы: распад органических загрязнений и их использование бактериями, водными растениями и животными, синтез органических веществ из неорганических соединений, накопление микроэлементов в клетках водорослей и бактерий. Пруды, или лагуны, используются для очистки малых количеств бытовых сточных вод, накапливающихся в небольших населенных пунктах, а также сточных вод производств малой и средней мощности. Этот метод более экономичен, чем очистка на дорогостоящих сооружениях (аэротенках, биофильтрах и др.). Пруды применяются также для предварительной очистки сточных вод перед аэротенками и, гораздо чаще, для доочистки их перед сбросом в водоем.
Подготовку высококонцентрированных сточных вод к очистке можно осуществлять на механических или пневмомеханических флотаторах. Нефтепродукты и тонкодисперсные вещества при флотации извлекаются в виде пенного продукта. Существенным недостатком известных очистных установок нефтесодержащих сточных вод является забивание фильтров, поэтому стадию фильтрации можно заменить флотацией с использованием механических флотаторов.
Нефтесодержащие сточные воды можно подвергать комплексной очистке, используя попеременно аэробный и анаэробный методы очистки. Такой способ позволяет очистить воду без применения отстойников, что уменьшает капитальные вложения и избавляет от проблемы утилизации твердых осадков.
4 Обеззараживание сточных вод после биологической очистки
В настоящие время применяются множество методов обеззараживание сточных после биологической очистки, перед сбрасыванием их в городские пруды или в водоемы. Эти методы применяются для окисления трудноокисляемых веществ, патогенных микроорганизмов в стоках после аэротенков и биологических прудов, где происходит доочистка сточных вод. К таким методам можно отнести озонирование и обработку ультрафиолетом.
Метод ультрафиолетового обеззараживания обладает рядом преимуществ по сравнению с хлорированием и другими окислительными методами. Прежде всего, это то, что ультрафиолетовое излучение вызывает гибель большинства вирусов, бактерий, спор, содержащихся в воде. Оно способно уничтожить возбудителей многих инфекционных заболеваний – дизентерии, холеры, тифа, полиомиелита, вирусного гепатита и так далее, в отношении вирусов ультрафиолетовое излучение действует гораздо эффективнее хлорирования.
Действие ультрафиолета основано на фотохимической реакции, которая происходит внутри микроорганизмов, поэтому изменение характеристик воды практически не оказывает влияния на его эффективность. В воде, обработанной ультрафиолетом, не содержится мутагенных и токсичных соединений, которые оказывают отрицательное влияние на окружающую среду и в частности, микрофлору водоемов.
Эффективность, которой обладает ультрафиолетовое обеззараживание, зависит от длительности излучения и его интенсивности. Их произведение называется дозой воздействующего на микроорганизм излучения. При минимальной дозе, определенной для обеззараживания сточных вод степень ее очистки достигает 99,9 процента, при этом не существует ограничений верхнего порога дозы облучения – чем выше эта доза, тем эффективнее обеззараживание.
Очистка производственных сточных вод озонированием–процесс очистки сточных вод посредством окисления органических и минеральных веществ, а также их дезинфекции, осуществляемый путем смешения воды с озоно-воздушной или озоно-кислородной смесью в аппаратах различной конструкции (реакторах). Озонирование принадлежит к перспективным экологически чистым методам очистки производств, сточных вод методом окисления, поскольку при использовании его не применяют химические реагенты, которые приводят к так называемому вторичному загрязнению воды. Типовая технологическая схема озонирования в максимальном варианте может состоять из четырех основных блоков:
— подготовка воздуха, в состав которого входят компрессор для забора и сжатия воздуха, фильтры, адсорберы, холодильники и ресиверы для очистки, осушки воздуха и стабилизации его давления;
— автоматического управления и контроля за ведением процесса;
— смешения озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой из системы подачи и отвода газовой и жидкой фаз и системы разложения неиспользованного озона;
— синтеза озона в газоразрядном генераторе с источником электропитания и системой отвода выделяющейся теплоты.
В результате доочистки озоном биологически очищенных сточных вод сложного химического состава практически исчезают запах и окраска, уменьшается в 4 - 6 раз концентрация органических веществ, контролируемых по БПК и ХПК, а концентрация фенола снижается до уровней, нередко обнаруживаемых в поверхностных водоемах. Однако после озонирования в сточных водах остаются высокостабильные продукты трансформации, химическая природа и степень опасности которых неизвестны. Для достижения уровня безопасности озонированные воды нуждаются в 10-кратном разбавлении, что позволяет сбрасывать их в сравнительно небольшие водоемы .
5 Утилизация активного ила после биологической очистки сточных вод
Используемые сегодня технические методы обработки ила сводятся к достижению определенной степени обезвоженности. Выбор процесса или последовательности процессов в любой технологической цепочке утилизации ила определяется способом его ликвидации, наиболее подходящим для конкретного вида ила и места его переработки.
Основным направлением утилизации осадков сточных вод является использование их в сельском хозяйстве в качестве удобрения, что обусловлено наличием в них достаточно большого содержания биогенных элементов. Активный ил особенно богат азотом и фосфорным ангидридом, а также необходимыми для питания растений микроэлементами, такими как цинк, медь, молибден, и по содержанию этих элементов не уступает навозу. Однако этот метод утилизации неприемлем в том случае, если в иле содержатся тяжелые металлы, патогенные микроорганизмы и другие токсичные вещества, что характерно для осадков предприятий химической промышленности. Подобное обстоятельство не позволяет утилизировать осадки в качестве удобрения, поскольку внесение такого осадка в почву станет причиной ее загрязнения тяжелыми металлами, пестицидами, диоксинами, фуранами. Поэтому необходимо решить задачу извлечения из осадков веществ, препятствующих утилизации осадков в качестве удобрений, а также разработать технические решения для проектирования и строительства, специально оборудованных площадок для длительного хранения осадков первого класса опасности.
Относительно приемлема с экологической точки зрения утилизация осадков сжиганием, когда органосодержащие отходы уменьшаются (в объеме) в несколько десятков раз, но из-за необходимости подвода большого количества энергии, использования специального оборудования, затрат на транспортировку отходов к местам утилизации стоимость сжигания высока. Кроме того, даже при очистке отходящих газов сжигание не исключает поступление токсичных веществ в окружающую среду. Несмотря на это, в последнее время разрабатываются новые подходы к сжиганию осадка, например, разработана новая обжиговая технология, которая позволяет решить проблему безотходной утилизации техногенных отходов в производстве керамзита из вскрышного глинистого сырья при корректировании его свойств осадками сточных вод, обеспечивая включение в работу добавок, содержащихся в них. При обжиге достигается обезвреживание патогенной микрофлоры, перевод токсичных и особо токсичных соединений (в том числе тяжелых металлов: кадмия, цинка, никеля, меди, хрома) в стабильную, не выщелачиваемую, не оказывающую вредного воздействия на окружающую среду форму. Таким образом использование данной обжиговой технологии позволяет получить экологически чистые полезные конечные продукты (керамзит, керамзитовый гравий и песок) из низкосортных некондиционных мало- и среднепластичных глин.
Альтернативным способом утилизации осадков является их захоронение. Сегодня разработаны два метода захоронения: складирование в специально подготовленный котлаван или создание надземных холмов. В целях экологической безопасности, для предотвращения контакта между патогенными микроорганизмами и сельскохозяйственными культурами, и испарения токсичных соединений, предлагается изолировать их ограждающей противофильтрационной стеной из глиноцементного замка, а дно выстилать гидронепроницаемым ковровым покрытием из специального материала «бентомата».
Однако, захоронение осадков – это порождение проблемы, связанной с возможным загрязнением подземных вод и выделением биогаза в процессе складирования. Складирование позволяет временно отложить решение о последующей обработке отходов, хотя для складирования и длительного хранения также требуются значительные затраты на специальные сооружения, позволяющее исключить неконтролируемое проникновение отходов в окружающую среду.
Таким образом, необходима разработка новых и совершенствование существующих методов утилизации твердых отходов, которые позволили бы значительно снизить количество существующих отходов и увеличить степень их переработки.
Из всего вышерассмотренного можно сделать вывод, что из многообразия существующих методов очистки промышленных сточных вод наиболее перспективным и эффективным является биологический метод. Он позволяет достаточно глубоко произвести очистку сточных вод при небольших энергетических и финансовых затратах.
6 Физико-химическая очистка кислых вод на ОАО «АНК « Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим».
Очистку сточных вод рассмотрим на примере газокаталитического производства предприятия филиала ОАО «АНК « Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим».
На установке «Гидрокрекинг» собирается кислая вода с установок УПЭС,каталитического крекинга,гидроочистки дизельного топлива и вакуумного газойля и проходит очистку физико-химическими методами , для дальнейшего направления на установку «Биологической очистки сточных вод».
Кислая вода со всего газокаталитического производства собирается в ёмкости В-851. Отстоявшийся нефтепродукт с поверхности раздела фаз из В-851 дренируется в подземную ёмкость В-001.
Из В-851 насосом Р-851 вода подаётся в теплообменник Е-852, где нагревается за счёт тепла кубового остатка колонны С-852 . Затем нагретая вода поступает в теплообменник Е-851, где нагревается до 80-135 оС за счёт тепла обратного потока кубового остатка колонны С-851 и поступает на 14 тарелку отпарной колонны сероводорода С-851. В отпарной колонне С-851 наибольшая часть сероводорода концентрируется в головной части, в то время как, почти весь аммиак остается в кубовом остатке колонны.
Сероводород с верха колонны С-851 поступает в сепаратор сероводорода. Сероводород из В-852 сбрасывается в линию вывода сероводорода на УПЭС или на факел кислых газов.
Кубовый продукт отпарной колонны сероводорода С-851, содержащий большую часть аммиака и незначительное количество сероводорода, самотёком проходит через теплообменник Е-851, где отдаёт тепло сырьевому потоку С-851 и с температурой 70-110 оС , поступает на 30 тарелку отпарной колонны аммиака С-852. Вода, стекающая с первой тарелки С-852, поступает в отсек, откуда она перетекает в рибойлер Е-854.
Кислые газы, отпаренные в рибойлере, и пары воды из Е-854 поступают под первую тарелку С-852. Кислые газы из верхней части С-852 направляются через холодильник Е-855 в сепаратор кислых газов В-853.
Вода из кубового отсека колонны С-852 забирается насосом Р-853 и подается в теплообменник Е-852, где отдает тепло сырьевому потоку колонны С-851 и затем поступает в холодильник воздушного охлаждения АВО-851.
Часть воды направляется в ёмкость технологической воды В-157 (количество этой воды не должно превышать 50 % от используемой для промывки) оставшееся количество воды сбрасывается в сточные воды с установки.
НОРМЫ
Качество сбрасываемых промстоков с технологических установок газокаталитического производства филиала ОАО «АНК « Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим».
|
Наименование установки |
Содержание загрязнителей,мг/л,не более |
||||||
|
Нефте Прод. |
Мех. Прим еси |
Фенол |
Азот Амм. |
Сульфи ды |
pH |
||
|
1 |
Кат.крекинг |
250 |
100 |
10 |
100 |
50 |
7-8 |
|
2 |
ГФУ |
100 |
100 |
- |
40 |
15 |
7-8 |
|
3 |
Гидрокрекинг |
200 |
100 |
10 |
100 |
50 |
7-8 |
|
4 |
24/5,24/7 |
200 |
100 |
- |
40 |
15 |
7-8 |
|
5 |
УПЭС |
100 |
100 |
- |
40 |
15 |
7-8 |
7 Описание технологического процесса и технологической схемы
очистки сточных вод
Химзагрязненные кислые стоки нефтехимических производств и щелочные стоки поступают в смеситель С-1, где для улучшения процесса смешения стоков в смеситель С-1 подается воздух. Удельный расход воздуха равен 2 м³ на 1 м³ 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 С-1 химзагрязненные стоки поступают в параллельно работающие усреднители. Сюда же поступают стоки производства ВЖС и стоки производства 6. В усреднителях так же, как и в смесителе С-1, происходит взаимная нейтрализация и окисление легкоокисляемых органических загрязнений кислородом воздуха, подаваемым от воздуходувной станции. Усреднение стоков по загрязнению продолжается 17,5 часов. Удельный расход воздуха 15 м³ на 1 м³ стоков.
Из усреднителей химзагрязненные стоки по железобетонному лотку поступают в первичные радиальные отстойники (ПРО), где отделяется от шлама и взвешенных веществ. Время пребывания стоков в них не менее 1,5 часа. Шлам в отстойниках собирается скребковым механизмом к центру отстойника, откуда насосами откачивается в шламонакопитель. В ПРО предусмотрен сбор веществ, плавающих на поверхности стоков, это производится при помощи поворотных труб, а откачка проходит совместно с донным осадком в шламонакопитель. Возможный эффект осветления по взвешенным веществам - 50%, по БПКполн - 25%.
Осветленные стоки из ПРО насосами подаются в камеру гашения (КГ), куда подаются также промстоки различных производств, которые после камеры гашения, стоки подаются в смесители (С-2,3). Смесители С-2 и С-3 работают параллельно.
Смесители С-2 и С-3 служат для перемешивания стоков воздухом, подаваемым из воздуходувной станции в соотношении 2м³ на 1м³ стоков. Количество подаваемого воздуха в каждый смеситель – 15 м³/м³ стоков.
Для обеспечения процесса биохимического окисления органических загрязнений и поддержания процесса жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в биологических очистных сооружениях в смесители С-2, С-3 подаются биогенные добавки фосфора, в виде суперфосфата кальция Са(Н2РО4)2·H2O в количестве 0,003 кг/м3 по чистому фосфору. Перемешивание осуществляется подачей воздуха.
Сточные воды из смесителей С-2 и С-3 насосами подаются в аэротенки первой ступени (А-1), также в аэротенки первой ступени подаются стоки производства 3.
Аэротенк - сооружение для биологического окисления нефтезагрязненных сточных вод, при помощи микроорганизмов активного ила и кислорода воздуха, подаваемого в коридор аэротенка. Каждая часть аэротенка разделена в свою очередь по ширине перегородками, образуя секции. Регенератор и коридорный аэротенк состоят из пяти секций, аэротенк-смеситель – из четырех секций. По длине аэротенков расположены пористые трубы (титановые элементы) предназначенные для распределения сжатого воздуха по объёму аэротенка. Воздух в фильтросные трубы подаётся от компрессорной станции под давлением 0,052 - 0,055 МПа. Удельный расход воздуха составляет 10 м3/ м3 стоков.
Воздух, подаваемый в аэротенки, используется:
- для перемешивания активного ила;
- для поддержания необходимого кислородного режима;
- для окисления органических веществ и отдува газообразных продуктов окисления.
Процесс биологического разрушения органических загрязнений в аэротенках происходит под воздействием биоценоза, то есть комплекса всех организмов развивающихся в данном сооружении. Основную роль при этом играют бактерии, обладающие способностью образовывать колонии – активный ил.
Пройдя аэротенк первой ступени, стоки поступают во вторичные радиальные отстойники (ВРО), предназначенные для отстоя очищенных стоков от активного ила. Осевший активный ил удаляется при помощи илососов.
Ил из ВРО поступает в камеру распределения ила, затем в приемную емкость иловой насосной (Е-1), откуда поступает в камеры эрлифтов (ЭЛ) и откачивается в распределительный иловый лоток регенераторов аэротенков первой ступени. Избыточный активный ил из ВРО поступает в илоуплотнитель. В регенераторе аэротенка происходит восстановление (регенерация) активных свойств ила, путем подачи необходимого количества воздуха через аэраторы. Расход циркулирующего активного ила от ВРО составляет 70% от среднечасового расхода стоков.
Эрлифт представляет собой железобетонную камеру, куда опущены две вертикальные трубы для подачи воздуха в илоотводной короб и отвода циркуляционного ила, поступающего из ВРО. Плотность образующейся при этом воздушно-водяной смеси значительно меньше плотности воды, в результате чего смесь поднимается по трубе над уровнем воды в резервуаре и подается на распределительные лотки ила аэротенков первой ступени.
Осветлённые очищенные сточные воды после отстоя собираются кольцевыми водосборными лотками и насосом поступают для дополнительной очистки в аэротенки второй ступени.
Третичные радиальные отстойники (ТРО) представляют собой железобетонные конструкции цилиндрической формы, предназначенные для отстоя стоков. Осевший активный ил удаляется при помощи илососов, представляющих собой систему движущихся сосунов. Механизм отсасывания активного ила состоит из электрического привода и горизонтально расположенной трубы, к которой приварено четыре сосуна. Активный ил под действием гидростатического давления поступает в горизонтальную трубу, уложенную под отстойником. Уловленный активный ил из ТРО поступает в приемную емкость (Е-3), откуда насосом откачивается в илоуплотнитель.
Осветленные стоки после ТРО поступают в приемную камеру (Е-2), откуда подаются насосом насосной во флотаторы (ФЛ).
Очищенные стоки через приемную емкость (Е-4) поступают в биологический пруд.
В приемной емкости (Е-4) установлены ультрафиолетовые лампы для обеззараживания воды перед сбросом в биологические пруды. Под воздействием ультрафиолетовых лучей происходят фотохимические реакции в структуре молекул вирусов и бактерий, действие излучения вызывает разрушение мембраны клеток микроорганизмов, что приводит к их гибели. Как показали исследования, под воздействием УФ-облучения общее число микробов снижается в несколько раз, полное их отсутствие наблюдалось после облучения воды дозами 25 мДж/см2. В результате облучения воды дозой 45 мДж/см2 было зафиксировано отсутствие спор даже грамположительных бактерий.
В биологическом пруду происходит насыщение воды кислородом, доокисление органических веществ. Также происходит частичная доочистка и усреднение сточных вод в естественных условиях за счёт многодневного пребывания в пруду.
Заключение
В данной работе были рассмотрены и затронуты основные методы очистки кислых и сточных вод на примере предприятия ОАО «АНК « Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим»,а именно используемые в настоящее время системы и принципы очистки сточных вод, которые весьма разнообразны:механические,физико-химические, химические, биологические и термические.
Приведены схемы используемые на предприятии по очистке кислых вод на установке «Гидрокрекинг» и сточных-на установке « Биологическая очистка сточных вод».
Список использованной литературы: