Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ГЛУБОКОЙ
ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД II
Выводы и задачи исследований 24
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СУЩЕСТВУЮЩИХ БИОЛОГИ
ЧЕСКИХ ПРУДОВ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ
ВОД НА ЇЇОВО-ГОРБКОВСКОМ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫ
ВАЮЩЕМ ЗАВОДЕ .. 27
Методика исследований 27
Конструктивные характеристики биологических прудов 30
Кислородный режим в биологических прудах 37
Исследование факторов, влияющих на эффективность работы биологических прудов 43
2.4.1. Влияние климатических
условий 54
Изучение донных отложений ... 54
Изучение микробиологического состава биоценоза прудов .... 55
2.5. Гидродинамические условия в биологи
ческих прудах 57
Выводы по главе 2 60
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИ1№НТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИ
ЧЕСКИХ ПРУДОВ С ИСКУССТВЕННОЙ АЭРАЦИЕЙ
ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ
СТОЧНЫХ ВОД 63
3.1. Лабораторные исследования процесса
глубокой очистки нефтесодержащих
сточных вод 63
3.2. Интерпретация результатов лабора
торных исследований по выявлению
влияния искусственной аэрации и
перемешивания на процесс глубокой
очистки 68
3.3. Системы искусственной аэрации сточ
ных вод в биологических прудах 83
3.3.1. Выбор системы искусственной
аэрации 91
3.3.2. Разработка модифицированной
конструкции, монтаж, наладка и
пуск в работу механического аэ
ратора в биологическом пруде 93
3.4. Производственные исследования процессов
глубокой очистки в биологических прудах
с механическим аэратором 96
Методика проведения натурных исследований в пруду 96
Определение параметров работы аэратора в период его работы в
пруду 102
3.4.3. Определение размеров зоны пруда,
обслуживаемой одним аэратором 106
3.5. Результаты экспериментальных исследова
ний глубокой очистки нефтесодержащих
вод в аэрируемых прудах 114
Выводы по главе 3 124
ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАВИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ
АЭРИРУЕМЫХ ШОЛОШЧЕСКИХ ПРУДОВ ДЛЯ ГЛУБО
КОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 126
Теоретические предпосылки к разработке методики расчета аэрируемых биологических прудов 126
Методика расчета искусственно-аэрируемых биологических прудов 132
4.3. Рекомендации по конструированию аэрируемых биологических прудов
глубокой очистки 141
Выводы по главе 4 150
ГЛАВА 5. ТШШКО-ЭКОНОМИЧВСКИЕ ПОКАЗАТЕЖ ПРИМЕНЕНИЯ
АЭРИРУЕШХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДОВ ДЖ ГЛУ
БОКОЙ ОЧИСТКИ 152
ОСНОВНЫЕ ШВОДЫ 157
СПИСОК ЖТЕРАТУШ 161
ПРИЛОЖЕНИЕ I 177
ПРИЛОЖЕНИЕ II 199
ПРИЛОЖЕНИЕ III 201
ПРИЛОЖЕНИЕ ІУ
Введение к работе
Особую актуальность в условиях научно-технической революции приобретает проблема рационального использования ресурсов и охраны природы. Все возрастающие масштабы хозяйственной деятельности приводят к постоянному росту потребления пресной воды и увеличению количества сточных вод. Хотя наша страна располагает громадными водными запасами, исчисляемыми в 36,3 тыс.км3 по среднегодовому стоку рек, общий расход потребляемой воды и сбрасываемых сточных вод приближается к этой величине. Серьезную угрозу источникам пресной воды создает резкое возрастание количества сточных вод и, в первую очередь, в густонаселенных и экономически важных районах страны, что требует их охраны от загрязнения и истощения. В этой связи с 1973 г. в стране введена единая государственная система учета вод и их использования. Исключительно серьезное значение, о котором свидетельствует реализация ряда сложных и дорогостоящих инженерно-технических программ, придается вопросам предотвращения загрязнения водоемов сточными водами.
Генеральная линия решения этой проблемы определена рядом законодательных актов и постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР /1,3/: "Основы водного законодательства Союза СССР и союзных республик" (1970 г.); постановления о мерах по предотвращению загрязнения Каспийского моря, бассейнов рек Волги, Урала и озера Байкала; "О дополнительных мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов" (1978 г.), согласно которым строго научно разграничены и уточнены функции министерств и ведомств в области охраны окружающей среды, разработаны конкретные мероприятия по охране окру-
жакщей среды, интенсификации способов очистки сточных вод и разработки высокоэффективных очистных сооружений. Важность проблемы охраны окружающей среды подчеркнута в Конституции СССР; в решениях ХХУІ съезда КПСС она нашла отражение как одна из основных задач развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года /1,3/. Решающее значение этой задачи было подчеркнуто на ноябрьском (1982 г.), июньском (1983 г.) и апрельском (1984 г.) Пленумах ЦК КПСС, а также в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве" /2/.
Крупным потребителем воды являются промышленные предприятия, в частности нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. Планом развития народного хозяйства СССР предусмотрено к концу XI пятилетки увеличить добычу нефти и газового конденсата до 620 * 645 млн.т в год, а в нефтеперерабатывающей промышленности намечается повысить эффективность использования нефти, обеспечить дальнейшее углубление ее переработки, сократить потери нефти и нефтепродуктов /I/.
По фактическим данным ряда передовых предприятий Миннефте-химпрома СССР за годы десятой пятилетки удельные расходы воды на I т перерабатываемой нефти составляли /39,46,98/: для НПЗ топливного профиля: свежей воды - 0,4 * 0,6 м3; оборотной воды - 5,5 * 10 м3; производственных сточных вод 0,38 0,55 м3; для НПЗ топливно-масляного профиля: свежей воды - 0,33 * 0,98 м3 оборотной воды - 10 -г 15 м3; производственных сточных вод 0,3 -г 0,95; для НПЗ топливно-масляного профиля с нефтехимическим производством: свежей воды - 1,63 * 2,63 м3; оборотной воды -18 -г- 37 м3; производственных сточных вод - 1,6 * 2t6 м3.
В настоящее время в нефтеперерабатывающей промышленности ведутся работы, направленные на значительное сокращение удельного
- 7 -расхода воды и количества сточных вод. Особое значение приобретают вопросы создания на НПЗ бессточных систем водоиспользования, максимальное сокращение забора из источников свежей воды, многократное ее использование и повышение степени удаления загрязнений из сточных вод, что будет способствовать сохранению чистоты водных источников /22,23,46,49,50,73,88,89,118/.
Для отведения и очистки производственных сточных вод на НПЗ устраиваются две системы канализации. Очистка воды каждой системы производится раздельно на сооружениях механической, физико-химической и биологической очистки. На передовых НПЗ 90-98$ сточных вод первой системы после одноступенчатой биологической очистки и доочистки используются в системах оборотного водоснабжения и только 2 4- 10 % сбрасывается в водоемы /8,49,50,109/.
Выпуск в водоем сточных вод второй системы допускается лишь после полной биологической очистки. При этом, на существующих сооружениях двухступенчатой биологической очистки обеспечивается снижение ЕПКд сточных вод до 15-20 мкг/м3, взвешенных веществ до 20 мкг/м3, эфирорастворимых до 15 мкг/м3, в том числе нефтепродуктов 3*5 мкг/м3 /22,43,104/. Эти показатели являются практически предельно достижимыми на современных очистных сооружениях, в связи с чем в ряде случаев требуемое качество очистки не достигается и не представляется возможным использовать биологически очищенные сточные воды в системах оборотного водоснабжения предприятий. В этой связи, на многих нефтеперерабатывающих заводах для повышения степени удаления остаточных загрязнений биологически очищенных вод, как правило, предусматриваются пруды глубокой очистки. Однако, опыт их применения показывает /5,22,37,67,68/, что они требуют больших площадей, подвержены влиянию климатических условий и во многих случаях работают ма-
лоэффективно или неудовлетворительно, из-за медленного протекания
в них биологических процессов.
фундаментальные исследования советских и зарубежных ученых Строганова С.Н., Базакиной Н.А., Яковлева СВ., Лукиных Н.А., Карелина Я.А., Скирдова И.В., Ласкова Ю.М., Винберга Г.Г., Род-зиллера й.Д., Карюхиной Т.А.,Екеи^ес1ег W.W.JswaEd W.J. и др. , посвященные вопросам биологической очистки сточных вод, показали главные пути интенсификации работы биологических окислителей. В частности, установлена важная роль гидродинамических факторов для создания в сооружениях благоприятных для биологических процессов условий. Применительно к биологическим прудам это означает введение искусственной аэрации и обеспечение надлежащего перемешивания всего объема пруда, что позволит управлять процессом очистки в них.
Практическая важность и актуальность этой задачи и необходимость научного обоснования ряда вопросов применения аэрируемых прудов явились предметом для выбора темы настоящей диссертационной работы и поставили целью выявление оптимальных условий работы аэрируемых прудов глубокой очистки, определение эффективности применения искусственной аэрации и разработку методики расчета прудов, учитывающей особенности процесса глубокой биологической очистки сточных вод.
Научная новизна поставленной цели и выполненных исследований заключается в том, что установлены факторы, влияющие на качество очищенных вод в неаэрируемых прудах и указываются причины неудовлетворительной их работы и показано преимущество аэрируемых прудов;
дано обоснование выбора эффективной системы аэрации и вида механического аэратора для прудов;
определены условия и факторы, влияющие на скорость глубо-
- 9 -кой очистки и качество очищенных вод и установлены технологические параметры работы аэраторов для оптимального функционирования прудов;
предложена методика расчета прудов с механическими аэраторами, учитывающая величину активной биомассы;
предложен способ определения площади пруда, обслуживаемой одним аэратором и его перемещения по акватории пруда, учитывающий кинетику оседания аэрированного ила.
Объектом исследований являлись существующие пруды доочистки Ново-Горьковского нефтеперерабатывающего завода и Правобережное предприятие переработки сточных вод г. Душанбе. Предметом исследований являлось изучение закономерностей доочистки биологически очищенных сточных вод Ново-Горьковского нефтеперерабатывающего завода, с применением рекомендаций по исследованию, моделированию и натурному обследованию прудов, разработанных кафедрой "Канализации" МИСИ им. В.В.Куйбышева, при непосредственном участии автора.
Исследования проведены в промышленных масштабах с оборудованием работающих прудов механическими аэраторами, что позволило на реальных сооружениях установить гидродинамическую картину аэрируемого пруда, определить площадь влияния одного аэратора и оптимальную скорость его передвижения по акватории пруда, обеспечивающую поддержание прудового ила во взвешенном состоянии, разработать методику расчета и рекомендации по применению аэрируемых прудов.
Предложенный способ механической аэрации и методика расчета использованы душанбинским отделением ГЇЇИ "Казводоканал-проект" для проекта реконструкции биологических прудов доочистки на очистных сооружениях г, Душанбе, а также для прудов
- 10 -Ново-Горьковского нефтеперерабатывающего завода при этом на одном только объекте в г. Душанбе годовой экономический эффект составляет 99,88 тыс. руб. год.
Ва защиту выносятся:
результаты исследования неаэрируемых прудов, установившие факторы, влияющие на их работу и вскрывшие причины неудовлетворительной очистки воды в них;
методика исследования биологических прудов;
- результаты лабораторных исследований по интенсификации ра
боты прудов за счет аэрации, перемешивания и поддержания ила
во взвешенном состоянии, с определением скоростей биологической очистки при различных гидродинамических режимах их работы;
результаты производственных испытаний аэрируемого пруда, в которых выявлена сложная картина гидродинамики пруда, оборудованного механическими аэраторами; определены скорости предвижения аэратора в соответствии с кинетикой осаждения аэрированного прудового ила; установлены зависимости между удельной приведенной мощностью и площадью, обслуживаемой одним аэратором;
методика расчета аэрируемых прудов, оборудованных механическими аэраторами и рекомендации по их применению;
технико-экономическое обоснование применения биологических прудов, оборудованных механическими аэраторами.
- II -
Похожие диссертации на Аэрируемые биологические пруды для глубокой очистки сточных вод
