Помощь студентам в учебе
Выбор метода удаления фосфора на ОСК г. Челябинска
|
РЕФЕРАТ 2
Введение 3
1 СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПО ОЧИСТНЫМ СООРУЖЕНИЯМ Г.
ЧЕЛЯБИНСКА 6
1.1 Историческая справка 6
1.2 Характеристика технологической схемы очистных сооружений канализации
города Челябинска 6
Рисунок 1.1 - Географическое расположение объектов ОСК г.Челябинска 7
1.4 Динамика изменений объемов и концентраций загрязнений поступающих
стоков в течение года 9
1.5 Динамика изменений концентраций загрязнений очищенных стоков в
течение года 12
1.6 Интегральная оценка качества очищенной воды 15
Выводы по разделу 1 17
2 МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ФОСФОРОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ
СТОЧНОЙ ВОДЫ 19
2.1 Основные методы удаления соединений фосфора 20
2.1.1 Биологическое удаление фосфора 20
2.1.2 Химическое удаление фосфора 22
2.2 Схемы очистки сточных вод от соединенийфосфора 24
2.2.1 Схемы химического удаления фосфора 24
2.2.2 Схемы биологического удаления фосфора 27
Выводы по разделу 2 29
3 АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СООРУЖЕНИЯХ
ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 31
3.1 Обоснование необходимости сооружений доочистки 31
3.2 Основные методы доочистки сточных вод 31
3.3 Механизм задержания примесей в зернистой загрузке фильтров 32
3.4 Конструкция фильтровальных сооружений с зернистой загрузкой 33
3.5 Анализ применимости зернистых материалов для фильтров доочистки 39
3.5 Рекомендации по выбору загрузочного материала 40
3.6 Результаты исследования Уральских зернистых материалов 41
3.6.1 Песок Миасского пруда 41
3.6.2 Песок Ново-Синеглазовского месторождения 42
3.6.3 Шлак ЗАО «Карабашмедь» 42
3.7 Анализ возможности применения уральских зернистых материалов для фильтров доочистки 43
Выводы по разделу 3 46
4 ИССЛЕДОВАНИЕ УДАЛЕНИЯ ФОСФАТОВ НА ЭТАПЕ ДООЧИСТКИ 48
4.1 Описание выбранного метода удаления фосфатов 48
4.2 Методика определения фосфатов 48
4.3 Определение фосфатов в исследуемой воде до введения реагентов 50
4.4 Определение дозы реагента для удаления соединений фосфора 51
4.4.1 Определение дозы FeCC 52
4.4.2 Определение дозы Al2O3 52
4.5 Определение фосфатов в исследуемой воде после введения реагентов 52
4.6 Определение фосфатов в исследуемой воде после фильтрования через
зернистый материал 56
Выводы по разделу 4 59
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ РЕАГЕНТНОГО УДАЛЕНИЯ
ФОСФАТОВ ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА ЭТАПЕ ДООЧИСТКИ 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 64
Введение 3
1 СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПО ОЧИСТНЫМ СООРУЖЕНИЯМ Г.
ЧЕЛЯБИНСКА 6
1.1 Историческая справка 6
1.2 Характеристика технологической схемы очистных сооружений канализации
города Челябинска 6
Рисунок 1.1 - Географическое расположение объектов ОСК г.Челябинска 7
1.4 Динамика изменений объемов и концентраций загрязнений поступающих
стоков в течение года 9
1.5 Динамика изменений концентраций загрязнений очищенных стоков в
течение года 12
1.6 Интегральная оценка качества очищенной воды 15
Выводы по разделу 1 17
2 МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ФОСФОРОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ
СТОЧНОЙ ВОДЫ 19
2.1 Основные методы удаления соединений фосфора 20
2.1.1 Биологическое удаление фосфора 20
2.1.2 Химическое удаление фосфора 22
2.2 Схемы очистки сточных вод от соединенийфосфора 24
2.2.1 Схемы химического удаления фосфора 24
2.2.2 Схемы биологического удаления фосфора 27
Выводы по разделу 2 29
3 АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СООРУЖЕНИЯХ
ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 31
3.1 Обоснование необходимости сооружений доочистки 31
3.2 Основные методы доочистки сточных вод 31
3.3 Механизм задержания примесей в зернистой загрузке фильтров 32
3.4 Конструкция фильтровальных сооружений с зернистой загрузкой 33
3.5 Анализ применимости зернистых материалов для фильтров доочистки 39
3.5 Рекомендации по выбору загрузочного материала 40
3.6 Результаты исследования Уральских зернистых материалов 41
3.6.1 Песок Миасского пруда 41
3.6.2 Песок Ново-Синеглазовского месторождения 42
3.6.3 Шлак ЗАО «Карабашмедь» 42
3.7 Анализ возможности применения уральских зернистых материалов для фильтров доочистки 43
Выводы по разделу 3 46
4 ИССЛЕДОВАНИЕ УДАЛЕНИЯ ФОСФАТОВ НА ЭТАПЕ ДООЧИСТКИ 48
4.1 Описание выбранного метода удаления фосфатов 48
4.2 Методика определения фосфатов 48
4.3 Определение фосфатов в исследуемой воде до введения реагентов 50
4.4 Определение дозы реагента для удаления соединений фосфора 51
4.4.1 Определение дозы FeCC 52
4.4.2 Определение дозы Al2O3 52
4.5 Определение фосфатов в исследуемой воде после введения реагентов 52
4.6 Определение фосфатов в исследуемой воде после фильтрования через
зернистый материал 56
Выводы по разделу 4 59
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ РЕАГЕНТНОГО УДАЛЕНИЯ
ФОСФАТОВ ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА ЭТАПЕ ДООЧИСТКИ 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 64
Влияние экологии на качество нашей жизни неоспоримо. Это становится особенно заметно с ухудшением экологической обстановки. В России уделяетсябольшое внимание мероприятиям по оздоровлению окружающей среды, в том числе разработке и внедрению новых технологий по очистке сточных вод. Проблема охраны окружающей среды требует ускоренного внедрения высокоэффективных систем защиты водоемов от загрязнений. В настоящее время многие водоемы мира из-за загрязнения утратили свое значение как источники рыбохозяйственного и санитарно-бытового водопользования. Проблема очистки хозяйственно-бытовых стоков с каждым годом приобретает все большее значение. В настоящее время метод очистки сточных вод активным илом является наиболее универсальным и широко применяемым при обработке стоков.
Большое количество органических веществ, содержащихся в сточных водах, является благоприятной питательной средой для микроорганизмов (бактерий), которые способны поглощать в процессе своей жизнедеятельности различные органические вещества. Именно на этом свойстве микроорганизмов основан биологический метод очистки бытовых стоков. В этих системах искусственно создаются оптимальные условия, для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила.
В коммунальных сточных водах также содержится большое количество биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора. Удаление биогенных элементов из сточных вод требуется в связи с тем, что соединения азота и фосфора вызывают процесс эвтрофикации водоемов, он сопровождается чрезмерным развитием водорослей, особенно зеленых и сине-зеленых, преобладанием нежелательных видов планктона, нарушением жизнедеятельности рыб. Продукты метаболизма водорослей придают воде неприятный запах, могут вызывать кожные аллергические реакции и желудочно-кишечные заболевания у людей и животных. При своем разложении водоросли выделяют в воду полипептиды, аммиак и промежуточные продукты белкового распада. В воде отмечается содержание фенолов (канцерогенов), в 3-4 раза превышающих ПДК. Таким образом, очистка сточных вод от соединений биогенных элементов является одной из глобальных проблем.
Экологически чистые и эффективные методы биологической очистки сточных вод от соединений азота требуют строительства новых, расширения уже существующих очистных сооружений. Разработана технология на основе процессов нитрификации-денитрификации, обеспечивающая глубокое удаление соединений азота и частичное удаление фосфораиз сточных вод. Эта технология подробно исследована в НИИ КВОВ АКХ и проверена в опытно промышленных условиях на очистных сооружениях канализации г. Челябинска[1].
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды от соединений фосфора - достаточно сложная задача. В процессе биологической очистки стоков концентрация фосфора в сточной воде снижается, однако, как показывает практика водоочистки, содержание соединений фосфора в сточной воде после биологической очистки составляет 1,0 - 2,0 мг/дм3, что превышает значения ПДК по фосфатам для выпуска очищенных сточных вод в поверхностные водоемы в 2¬5 раз.Для снижения содержания соединений фосфора в очищенных сточных водах необходимо предусматривать дополнительные мероприятия.
В настоящее время на очистных сооружениях города Челябинска проблема с повышенным содержанием соединений фосфора в очищенных сточных водах является актуальной, поскольку основным источником загрязнения р. Миасс, приводящим к ухудшению качества воды и нарушению нормальных условий жизнедеятельности гидробионтов, являются сбросы городских и промышленных сточных вод.
Актуальность работызаключается в необходимости внедрения дополнительных мер по очитке сточных вод от соединений фосфора в связи с повышением требований к качеству очищенной воды
Цель исследования: выбор оптимального метода очистки сточных вод от соединений фосфора на очистных сооружениях канализации г. Челябинска
Задачи:
- Изучить работу существующих очистных сооружений канализации г. Челябинска;
- Изучить технологические схемы очистки сточных вод от соединений фосфора, выявить их достоинства и недостатки;
- Предложить оптимальный вариант технологической схемы удаления соединений фосфора;
- Провести анализ материалов, используемых в сооружениях доочистки сточных вод;
- Провести экспериментальное доказательство эффективности выбранного метода;
- Дать рекомендации по применимости выбранной технологии.
Большое количество органических веществ, содержащихся в сточных водах, является благоприятной питательной средой для микроорганизмов (бактерий), которые способны поглощать в процессе своей жизнедеятельности различные органические вещества. Именно на этом свойстве микроорганизмов основан биологический метод очистки бытовых стоков. В этих системах искусственно создаются оптимальные условия, для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила.
В коммунальных сточных водах также содержится большое количество биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора. Удаление биогенных элементов из сточных вод требуется в связи с тем, что соединения азота и фосфора вызывают процесс эвтрофикации водоемов, он сопровождается чрезмерным развитием водорослей, особенно зеленых и сине-зеленых, преобладанием нежелательных видов планктона, нарушением жизнедеятельности рыб. Продукты метаболизма водорослей придают воде неприятный запах, могут вызывать кожные аллергические реакции и желудочно-кишечные заболевания у людей и животных. При своем разложении водоросли выделяют в воду полипептиды, аммиак и промежуточные продукты белкового распада. В воде отмечается содержание фенолов (канцерогенов), в 3-4 раза превышающих ПДК. Таким образом, очистка сточных вод от соединений биогенных элементов является одной из глобальных проблем.
Экологически чистые и эффективные методы биологической очистки сточных вод от соединений азота требуют строительства новых, расширения уже существующих очистных сооружений. Разработана технология на основе процессов нитрификации-денитрификации, обеспечивающая глубокое удаление соединений азота и частичное удаление фосфораиз сточных вод. Эта технология подробно исследована в НИИ КВОВ АКХ и проверена в опытно промышленных условиях на очистных сооружениях канализации г. Челябинска[1].
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды от соединений фосфора - достаточно сложная задача. В процессе биологической очистки стоков концентрация фосфора в сточной воде снижается, однако, как показывает практика водоочистки, содержание соединений фосфора в сточной воде после биологической очистки составляет 1,0 - 2,0 мг/дм3, что превышает значения ПДК по фосфатам для выпуска очищенных сточных вод в поверхностные водоемы в 2¬5 раз.Для снижения содержания соединений фосфора в очищенных сточных водах необходимо предусматривать дополнительные мероприятия.
В настоящее время на очистных сооружениях города Челябинска проблема с повышенным содержанием соединений фосфора в очищенных сточных водах является актуальной, поскольку основным источником загрязнения р. Миасс, приводящим к ухудшению качества воды и нарушению нормальных условий жизнедеятельности гидробионтов, являются сбросы городских и промышленных сточных вод.
Актуальность работызаключается в необходимости внедрения дополнительных мер по очитке сточных вод от соединений фосфора в связи с повышением требований к качеству очищенной воды
Цель исследования: выбор оптимального метода очистки сточных вод от соединений фосфора на очистных сооружениях канализации г. Челябинска
Задачи:
- Изучить работу существующих очистных сооружений канализации г. Челябинска;
- Изучить технологические схемы очистки сточных вод от соединений фосфора, выявить их достоинства и недостатки;
- Предложить оптимальный вариант технологической схемы удаления соединений фосфора;
- Провести анализ материалов, используемых в сооружениях доочистки сточных вод;
- Провести экспериментальное доказательство эффективности выбранного метода;
- Дать рекомендации по применимости выбранной технологии.
В работе обобщены и научно обоснованы пути улучшения качества очистки сточных вод г. Челябинска от соединений фосфора.
В результате анализа существующей схемы очистки, качества и количества сточных вод на ОСК, можно сделать вывод о том, что применяемые на них технические решения являются не эффективными и не обеспечивают удаления соединений фосфора до нормативно допустимых концентраций для сброса в рыбохозяйственный водоём.
Для очистных сооружений города Челябинска, целесообразно применение реагентного метода удаления фосфорсодержащих соединений из сточной воды. Введение реагента на этапе доочистки позволяет добиться наиболее высоких результатов в удалении фосфорсодержащих соединений для очистки больших объемов сточных вод.
В работе экспериментально доказана эффективность выбранного метода. Установлено, что наиболее полное снижение концентраций соединений фосфора достигается реагентом на основе железа - FeCC, дозой 32 мг/л, с последующим фильтрованием.
В качестве сооружений доочистки целесообразно применение фильтров с зернистой загрузкой. Зернистый материал для исследований выбран с учетом близости расположения месторождения к городу Челябинску. В работе проанализирована применимость таких зернистых материалов как: песок месторождения «Миасский пруд», гранулированный шлак ЗАО «КАРАБАШМЕДЬ» и песок Баландинского месторождения. Выбранные зернистые материалы пригодны для использования в качестве загрузочного материала фильтров доочистки для задержания остаточного фосфора из отстоянной воды. Выявлено, что при одинаковой концентрации реагента, наилучший результат показал шлак ЗАО «КАРАБАШМЕДЬ».
Основные результаты работы представлены на конференциях и опубликованы:
1. Зубова, А.В.Исследование эффективности реагентного метода удаления фосфатов из сточных вод на этапе доочистки / А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды: VIII Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Статьи и тезисы / Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа: ЦИТО+, 2019. - С. 47-51.
2. Зубова, А.В. Исследование удаления фосфатов из сточной воды реагентным методом / А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Северный морской путь, водные и сухопутные транспортные коридоры как основа развития Сибири и Арктики в XXI веке: Сборник докладов XXI Международной научно-практической конференции. Том I. - Тюмень: ТИУ, 2019. - 325 с.
3. Зубова, А.В. Исследование местных зернистых материалов в качестве загрузки фильтрующей траншеи / А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Северный морской путь, водные и сухопутные транспортные коридоры как основа развития Сибири и Арктики в XXI веке: Сборник докладов XX Международной научно-практической конференции. Том I. - Тюмень: ТИУ, 2018. - С. 104-110.
4. Зубова, А.В. Разработка пилотной установки по исследованию работы фильтрующей траншеи / А.В. Зубова, В.С. Сперанский, П.В Сперанский // Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды: VII Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Статьи и тезисы / Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа: ЦИТО+, 2018. - С. 58-64.
5. Зубова, А.В. Опытная установка для исследования работы фильтрующей траншеи/ А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Новые достижения в областях водоснабжения, водоотведения, гидравлики и охраны водных ресурсов: сб. трудов Международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 6-8 декабря 2017 г. / Под общ. ред. Проф. Н.А. Черникова. - СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2018. - С. 17-20.
В результате анализа существующей схемы очистки, качества и количества сточных вод на ОСК, можно сделать вывод о том, что применяемые на них технические решения являются не эффективными и не обеспечивают удаления соединений фосфора до нормативно допустимых концентраций для сброса в рыбохозяйственный водоём.
Для очистных сооружений города Челябинска, целесообразно применение реагентного метода удаления фосфорсодержащих соединений из сточной воды. Введение реагента на этапе доочистки позволяет добиться наиболее высоких результатов в удалении фосфорсодержащих соединений для очистки больших объемов сточных вод.
В работе экспериментально доказана эффективность выбранного метода. Установлено, что наиболее полное снижение концентраций соединений фосфора достигается реагентом на основе железа - FeCC, дозой 32 мг/л, с последующим фильтрованием.
В качестве сооружений доочистки целесообразно применение фильтров с зернистой загрузкой. Зернистый материал для исследований выбран с учетом близости расположения месторождения к городу Челябинску. В работе проанализирована применимость таких зернистых материалов как: песок месторождения «Миасский пруд», гранулированный шлак ЗАО «КАРАБАШМЕДЬ» и песок Баландинского месторождения. Выбранные зернистые материалы пригодны для использования в качестве загрузочного материала фильтров доочистки для задержания остаточного фосфора из отстоянной воды. Выявлено, что при одинаковой концентрации реагента, наилучший результат показал шлак ЗАО «КАРАБАШМЕДЬ».
Основные результаты работы представлены на конференциях и опубликованы:
1. Зубова, А.В.Исследование эффективности реагентного метода удаления фосфатов из сточных вод на этапе доочистки / А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды: VIII Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Статьи и тезисы / Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа: ЦИТО+, 2019. - С. 47-51.
2. Зубова, А.В. Исследование удаления фосфатов из сточной воды реагентным методом / А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Северный морской путь, водные и сухопутные транспортные коридоры как основа развития Сибири и Арктики в XXI веке: Сборник докладов XXI Международной научно-практической конференции. Том I. - Тюмень: ТИУ, 2019. - 325 с.
3. Зубова, А.В. Исследование местных зернистых материалов в качестве загрузки фильтрующей траншеи / А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Северный морской путь, водные и сухопутные транспортные коридоры как основа развития Сибири и Арктики в XXI веке: Сборник докладов XX Международной научно-практической конференции. Том I. - Тюмень: ТИУ, 2018. - С. 104-110.
4. Зубова, А.В. Разработка пилотной установки по исследованию работы фильтрующей траншеи / А.В. Зубова, В.С. Сперанский, П.В Сперанский // Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды: VII Международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Статьи и тезисы / Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа: ЦИТО+, 2018. - С. 58-64.
5. Зубова, А.В. Опытная установка для исследования работы фильтрующей траншеи/ А.В. Зубова, В.С. Сперанский // Новые достижения в областях водоснабжения, водоотведения, гидравлики и охраны водных ресурсов: сб. трудов Международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 6-8 декабря 2017 г. / Под общ. ред. Проф. Н.А. Черникова. - СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2018. - С. 17-20.
