Оборудование и технологии для повышения эффективности процесса очистки сточных вод в организациях химического комплекса (на примере ООО «Тольяттикаучук»)
Введение 4
Термины и определения 12
Перечень сокращений и обозначений 14
Глава 1 Современные системы очистки сочных вод 15
1.1 Процесс очистки сточных вод как составная часть системы водоотведения 15
1.2 Методы очистки сточных вод 20
1.3 Современное оборудование, применяемое для очистки сточных вод 22
Глава 2. Исследование процессов очистки сточных вод на предприятии ООО
«Тольяттикаучук» 35
2.1 Система водоотведения города Тольятти. Роль предприятия ООО Тольяттикаучук» в централизованной системе водоотведения35
2.2 Система очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» 42
2.3 Проблемы и слабые стороны ООО «Тольяттикаучук» в
организации системы очистки сточных вод 51
Глава 3. Совершенствование системы очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» 60
3.1 Запланированные мероприятия по модернизации системы
очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» 60
3.2 Предложение новых технологий в целях повышения
эффективности очистки сточных вод от загрязнений для предприятия ООО «Тольяттикаучук» 65
3.2.1 Проблема очистки сточных вод от тяжелых металлов66
3.2.2. Проблема утилизации осадков и уплотненного активного ила 68
Заключение 72
Список используемых источников 77
Приложение А Нормативные показатели сточных вод 83
Приложение Б Водные очистные сооружения и оборудование ООО «Тольяттикаучук» 86
Приложение В Контроль очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» 94
Актуальность и научная значимость настоящего исследования обусловлена экологической обстановкой водных объектов, в частности состоянием Саратовского водохранилища, качество воды которого оценивается как «очень загрязненное» и, как следствие, необходимостью снижения сбросов в него загрязняющих веществ в составе сточных вод путем повышения качества и эффективности очистки стоков на очистных сооружениях предприятий, осуществляющих данные сбросы, одним из которых является ООО «Тольяттикаучук».
Объект исследования: оборудование и технологии очистки сточных вод в организациях химического комплекса.
Предмет исследования: система очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук».
Цель исследования: выявление проблем функционирования системы очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» и нахождение новых технологических решений, направленных на устранение выявленных проблем, которые можно предложить в качестве рекомендации для внедрения предприятию ООО «Тольяттикаучук» с целью повышения эффективности и качества очистки сточных вод, сбрасываемых в водный объект - Саратовское водохранилище.
Гипотеза исследования состоит в том, что качество и эффективность очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» возрастет, если решить существующие проблемы очистки сточных вод путем модернизации собственных очистных сооружений и внедрения новых технологических решений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить современные методы очистки сточных вод,
- проанализировать систему очистки сточных вод на очистных сооружениях предприятия ООО «Тольяттикаучук»,
- выявить слабые стороны и проблемы функционирования системы очистки сточных вод данного предприятия,
- определить запланированные направления развития системы очистки сточных вод данного предприятия,
- составить рекомендации, направленные на решение существующих проблем очистки сточных вод ООО «Тольяттикаучук», а также на повышение эффективности работы системы очистных сооружений предприятия.
Теоретико-методологическую основу исследования составили нормативно-правовые акты, регулирующие охрану и использование водных ресурсов и водных объектов, труды отечественных и зарубежных ученых в области охраны водных ресурсов и в целом окружающей среды.
Базовыми для настоящего исследования явились также: техническая и проектная документации предприятия ООО «Тольяттикаучук».
Методы исследования: была использована совокупность теоретических и эмпирических методов, таких как наблюдение, описание, анализ и синтез, интервьюирование, сравнение и т.д.
Опытно-экспериментальная база исследования: установки очистки сточных вод предприятия ООО «Тольяттикаучук».
Научная новизна исследования заключается в том, что в данной сфере охраны окружающей среды опубликовано огромное количество патентов, направленных как на разработку очистного оборудования и сооружений, так и на совершенствование различных технологий очистки.
Теоретическая значимость исследования заключается в обобщении изученного материала, и возможности дальнейшего использования приведенных в данном исследовании теоретических основ.
Практическая значимость исследования определяется тем, что реализация предложенных технологических решений на предприятии ООО «Тольяттикаучук» поможет улучшить качество очистки сточных вод и повысить эффективность такой очистки.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивались использованием достоверной информации из статистических источников, нормативно-правовых актов и технической документации предприятия.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в:
- изучении темы исследования в различных литературных источниках, таких как нормативно-правовые акты, специальная техническая документация предприятия ООО «Тольяттикаучук», отечественные и зарубежные статьи, патенты на изобретения;
- неоднократном посещении предприятия ООО «Тольяттикаучук», в частности непосредственно водных очистных сооружений и установок, с целью наглядного изучения функционирования системы очистки сточных вод и получения консультаций сотрудников станции очистных сооружений;
- анализе полученной информации, выявлении существующих проблем функционирования системы сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук»;
- поиске решений, направленных на решение выявленных проблем.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Его результаты докладывались на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы в науке и практике» (дата проведения - 01 апреля 2019 г., место проведения - г. Самара).
На защиту выносятся:
- нормативные аспекты процесса очистки сточных вод и системы водоотведения в целом,
- описание основных методов очистки сточных вод, а также очистных сооружений и оборудования,
- описание системы водоотведения города Тольятти,
- описание системы очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук»,
- основные проблемы очистки сточных вод, выявленные на предприятии ООО «Тольяттикаучук» и возможные пути их решения,
- предложение новых технологических решений для повышения эффективности очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук».
Структура магистерской диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 6 рисунков, 5 таблиц, список используемых источников, 3 приложения. Основной текст работы изложен на 93 страницах.
В настоящее время современный мир очень активно развивается - стремительного разрастаются города, развивается промышленность, открываются различные предприятия и создаются новые производственные технологии. Однако у данных позитивных процессов развития, есть обратная сторона, заключается она в серьезном негативном воздействии на окружающую среду. В частности, колоссальные объемы воды, используемой для обеспечения различных производственных процессов и хозяйственно-бытовых нужд, теряют свои свойства и загрязняются различными токсичными веществами. После использования сточные воды возвращаются в водный объект, и в случае отсутствия должной очистки и дезинфекции они несут тяжелые, губительные последствия, как для природных объектов, так и непосредственно для человека.
В современных условиях данная проблема является очень актуальной и требует принятия действенных решений стороны государства, предприятий и непосредственно общества, направленных на максимальное устранение ее негативных последствий.
В свою очередь государство разрабатывает различные нормативы, направленные на снижение негативного воздействия на водные объекты, оно оказывает поддержку предприятиям, которые предпринимают различные меры, направленные на улучшение очистки сточных вод, развитие новых технологий такой очистки и обеспечение положительного экологического состояния водных объектов.
Основным инструментом государственного контроля за должным состоянием очистки сточных вод и сохранностью водных объектов служат централизованные системы водоотведения, через которые происходит очистка и отведение практически всех сточных вод. Промышленные предприятия, организации и различные хозяйственно-бытовые объекты не могу самостоятельно очищать и сбрасывать сточные воды в водные объекты, они обязаны подключиться к централизованным системам водоотведения в качестве абонентов или заключить договор со специальными эксплуатирующими ЦСВ организациями.
В городе Тольятти, являющимся крупным промышленным городом химической направленности, функционируют девять централизованных систем водоотведения, которые отводят сточные воды с большей территории города. ЦСВ №1 и ЦСВ №2 являются общесплавными, на них приходится основной объем хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод в соответствии с основными районами города - Автозаводского (ЦСВ №1), а также Центрального и Комсомольского (ЦСВ №2). Очистные сооружения данных централизованных систем водоотведения принадлежат и располагаются на трех крупнейших предприятиях - ООО «АВК», ООО «Тольяттикаучук» и ПАО «Тольяттиазот».
На всех трех предприятиях функционируют масштабные многоступенчатые системы очистки сточных вод с применением сложного технического оборудования, крупных очистных сооружений и установок, основывающихся на трех основных методов очистки сточных вод - механического, биологического и химического.
Одно из крупнейших предприятий химической промышленности Российской Федерации ООО «Тольяттикаучук» и принадлежащие ему водные очистные сооружения, выступили в качестве объекта данного диссертационного исследования, главной целью которого стало выявление основных направлений развития очистки сточных вод и предложения новых решений, направленных на повышение эффективности такой очистки.
В процессе исследования была изучена различная техническая документация ООО «Тольяттикаучук», а также организовано посещение предприятия с консультациями сотрудников станции БОС.
В результате изучения процесса очистки сточных вод и функционирования водных очистных сооружений было выяснено, что на предприятии ООО «Тольяттикаучук» сточные воды проходят пять стадий очистки.
На первой стадии загрязненные стоки поступают в блок механической очистки, который включает в себя такое оборудование, как механические грабли, песколовки, полимерловушки, а также несколько первичных отстойников. Целью механической очистки является предварительно осветление сточных вод и удаление из них крупного мусора.
В качестве второй стадии выступает биологическая очистка сточных вод в аэротенках, где очищение стоков происходит за счет воздействия на них микроорганизмов активного ила, а также осветление стоков во вторичных отстойниках, где происходит осаждение отработанного ила. Данная стадия очистки является основной, так как на ней происходит очищение сточных вод от основной массы загрязняющих веществ.
На следующей стадии сточные воды проходят через блок доочистки, включающий в себя фильтровальные сооружения, такие как песчаные фильтры и барабанные сетки. Суть данной стадии заключается в удалении из условно-чистых осветленных стоков мелких частиц и остатков отработанного ила.
После прохождения стадии доочистки сточные воды перед сбросом в водный объект обеззараживаются с помощью гипохлорита натрия, после чего их можно считать полностью очищенными.
В качестве пятой, обособленной стадии можно выделить обработку и утилизацию отходов и сырого осадка после очистки сточных вод. Отработанный активный ил, осадок и отходы очистки стоков обезвоживаются и утилизируются на иловых картах и полигонах.
На всех стадиях очистки производится контроль качества и состава стоков, регулярно делаются пробы на наличие и концентрацию в сточных водах вредных веществ.
Несмотря на свою сложность и основательность системы очистки сточных вод на предприятии ООО «Тольяттикаучук» в ходе исследования был выявлен ряд проблем, решение которых позволит значительно повысить эффективность очистки сточных вод, а также снизит негативную нагрузку на экологическое состояние города.
Основной проблемой всех очистных сооружений города является их моральный и физический износ. В настоящее ООО «Тольяттикаучук» старается активно решать эту проблему. На данном предприятии запланирован масштабный план модернизации очистных сооружений и оборудования, часть мероприятий уже выполнена, часть - ожидает своей реализации.
Новое оборудование позволит также решить еще две проблемы, одна из которых связана с избытком активного ила, из-за постоянно увеличивающейся нагрузки на активный ил, вторая с отсутствием анаэробных и аноксидных зон в аэротенках. Мероприятия по разработке и запуску такого оборудования уже запланированы, поэтому решение данных проблем - вопрос скорой перспективы. Новое оборудование позволит значительно повысить производительность и качество очистки стоков.
Основной нерешенной проблемой очистных сооружений предприятия является отсутствие специального оборудования для очистки загрязненных стоков от меди.
Также серьезной проблемой является избыток отработанного активного ила и постоянно увеличивающееся его накопление на полигонах.
Для решения последних двух проблем предприятию ООО «Тольяттикаучук» были составлены рекомендации на основе патентов на изобретения, которые были рассмотрены и изучены в ходе диссертационного исследования.
В качестве предложения для реализации в рамках предприятия мероприятий, направленных на решение вышеуказанных проблем, были выбраны два изобретения.
Для повышения эффективности очистки сточных вод от тяжелых металлов, в том числе меди, предлагается внедрение сорбционного метода с использованием в качестве реагента продуктов твердения магнезиальных вяжущих.
Проблему утилизации отходов и осадка после очистки сточных вод поможет решить способ переработки отходов с использованием специального комплексного порошкового реагента, что позволит обезопасить и повторно использовать переработанный материал в качестве техногенного грунта.
Таким образом, в заключении данного диссертационного исследования можно сделать вывод, что на предприятии ООО «Тольяттикаучук» сформировалось ответственное отношение к организации процесса очистки сточных вод, уделяется должное внимание качеству такой очистки, в частности к составу и свойствам сточных вод, сбрасываемых в водный объект. Решение основных выявленных проблем путем модернизации собственных очистных сооружений и оборудования, а также путем внедрения новых технологических решений, позволит значительно повысить эффективность очистки сточных вод.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
