Содержание к диссертации
Введение 4
1. Обзор литературы 9
2. Задачи и методика исследований
2.1. Задачи работы 28
2.2. Методика экспериментальных исследований 28
3. Лабораторные исследования эффективности очистки городских сточных вод реагентами.
3.1. Физико-химическая характеристика городских сточных вод. 39
3.2. Выбор доз и типа реагента 40
3.3. Влияние концентрации раствора реагента на эффект очистки городских сточных вод 51
3.4. Выводы 52
4. Исследования по отстаиванию городских сточных вод с железным купоросом на полупромышленной установке
4.1. Разработка математической модели очистки городских сточных вод железным купоросом по основным показателям загрязнения 54
4Л.І. Математическая модель - основа оптимизации процесса 54
4.1.2. Математическая модель очистки городских сточных вод по основным показателям загрязнений. Оценка результатов 60
4.2. Результаты экспериментальных исследований по отстаиванию городских сточных вод с железным купоросом 73
4.3. Исследование физико-химических свойств осадка, полученного после обработки сточных вод железным купоросом
4.3.1, Результаты исследований 84
4.4. Выводы 93
5. Производственные исследования
5.1. Применение железного купороса для улучшения работы первичных
отстойников. Результаты и их оценка 94
5.2. Влияние железного купороса, вводимого на стадии отстаивания, на процесс биологической очистки 104
5.3. Оптимизация процесса очистки сточных вод ш
5.4. Выводы 117
6. Технико-экономические расчеты по эффективности использования железного купороса при очистке городских сточных вод 119
6.1. Исходные данные для расчета 119
6.2. Расчет капитальных вложений 120
6.3. Расчет эксплуатационных затрат. 122
6.4. Расчет годовой экономической эффективности 127
7. Внедрение полученных результатов 128
Общие выводы ; 131
Литература 133
Приложения
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятых на Ш1 съезде КПСС, предусмотрено дальнейшее развитие всех отраслей промышленности, сельского хозяйства и жилищного строительства.
Интенсивный рост населенных мест, развитие промышленных предприятий и всего народного хозяйства в целом в нашей стране за последнее десятилетие привел к значительному увеличению водо-потребления и соответственно образованию сточных вод. В связи с этим очистка сточных вод стала одной из важнейших народнохозяйственных задач.
ЦК КПСС и Совет Министров СССР в постановлении от 30.03.81 !Ь 312 потребовали от Министерств и ведомств обеспечить высокую эффективность капитальных вложений в первую очередь за счет наращивания мощностей путем технического перевооружения и реконструкции действующих предприятий.
Именно на решение этой задачи были направлены исследования по интенсификации очистки; городских сточных вод.
Необходимость предотвращения загрязнения водных источников привела к повышению требований к степени очистки сточных вод, сбрасываемых в водоем, а повышение требований к качеству очистки сточных вод привело, в свою очередь, к созданию новых технологических схем и методов их очистки.
Особого внимания заслуживает изучение физико-химических методов обработки сточных вод и разработка очистки городских сточных вод с использованием вькачестве реагентов отходов промышленных предприятий.
Имеющиеся литературные данные по реагентной обработке городских сточных вод крайне ограничены, носят общий характер, а из-за отсутствия методики расчета не дают возможности воспользоваться ими в практике проектирования. Это определило необходимость проведения исследований и разработки одного из перспективных в настоящее время метода - модифицированного "симультанного" осаждения.
Метод "симультанного" (одновременного) осаждения с использованием солей алюминия и железа заключается в введении коагулянтов перед аэротенками, в результате чего происходит осаждение растворимых форм фосфора ионами металлов с последующим удалением нерастворимых форм фосфора с избыточным илом/1/.
Сущность предлагаемого метода (модифицированного "симультанного" осаждения) заключается в том, что в сточную воду перед первичными отстойниками добавляется раствор химических реагентов, которые, вследствие гидролиза, образуют нерастворимые гидроокиси металлов, адсорбирующие на своей поверхности коллоидные вещества из сточных вод и тем самым ускоряют выпадение взвеси. Часть реагента с загрязнениями сточных вод выпадает в осадок, а остальная часть со сточными водами поступает на биологическую очистку (в аэротенки). Дальше очистка проходит как и при методе "симультанного" осаждения.
Метод "симультанного" осаждения улучшает осаждение активного ила во вторичных отстойниках, увеличивает эффект снижения фосфатов, увеличивает количество избыточного ила и дает возможность повысить дозу ила в аэротенках.
При модифицированном методе "симультанного" осаждения (предлагаемом методе) происходит:
а) повышение эффекта по снижению ВПК и взвешенных веществ;
б) уменьшение объема аэротенков и расхода воздуха;
в) уменьшение избыточного ила;
г)снижение концентрации фосфатов;
д) лучшее осаждение ила во вторичных отстойниках и возмож
ность повышения дозы ила в аэротенках;
е) улучшение водоотдачи осадков.
Одной из наиболее острых проблем в области очистки сточных вод является обезвоживание осадка сточных вод.
Каким бы способом ни производилось обезвоживание осадка, уменьшение его объема значительно облегчило бы задачу окончательной его обработки.
Особенно большие затруднения возникают при обезвоживании избыточного ила, так как даже незначительная его добавка к осадку из первичных отстойников ухудшает фильтрационные свойства, увеличивает дозы реагентов при подготовке осадка к механическому обезвоживанию и снижает производительность установок механического обезвоживания. Поэтому изыскание способов уменьшения количества избыточного ила является весьма актуальной задачей.
Одним из методов уменьшения объема избыточного ила может явиться коагуляция сточных вод, так как увеличивая эффект механической очистки сточных вод, мы тем самым уменьшаем вынос загрязнений из первичных отстойников и соответственно количество избыточного ила.
В последнее время большое внимание отечественных и зарубежных специалистов уделяется очистке сточных вод от биогенных веществ (соединений азота и фосфора), так как фосфаты, находящиеся в очищенных сточных водах и попадающие е ними в водоемы, служат питательным веществом, стимулирующим рост водной растительности, что приводит к вторичному загрязнению водоемов. Очистка сточных вод от биогенных элементов является эффективным средством борьбы с эвтрофикацией водоемов. Интенсифицировать удаление фосфатов из сточных вод можно также реагентной обработкой.
Таким образом применение реагентов на стадии первичного отстаивания позволит интенсифицировать весь процесс очистки городских сточных вод.
Все изложенное выше послужило основанием для проведения исследований по введению реагента на стадии механической очистки городских сточных вод.
В результате проведенных исследований получены и выносятся на защиту:
- основные технологические закономерности процесса очистки сточных вод при введении реагента перед первичными отстойниками;
- математическая модель процесса очистки городских сточных вод с использованием реагентов, позволяющая рассчитать эффект очистки в зависимости от дозы вводимого реагента, продолжительности отстаивания и исходной концентрации загрязняющих веществ;
- возможность использования сернокислого закисного железа (железного купороса) - отхода процесса травления черных металлов серной кислотой и производств двуокиси титана в качестве реагента для интенсификации всего процесса очистки городских сточных вод;
- влияние реагента на процесс биохимической очистки в аэро-тенках (в традиционные формулы для расчета аэротенков внесены изменения, связанные с влиянием реагента на процесс очистки);
- методика оптимизации процесса очистки на основе минимизации приведенных затрат.
Результаты исследований вошли в проект "Сооружения биологической очистки на унифицированный ряд производительностей 1400 - 8 2800 м3/сут", по которому построен комплекс сооружений в пгт Петровское Харьковской области; ведется расширение и реконструкция очистных сооружений канализации г.Днепродзержинска, а также внедрены в ТЭО канализации г.Харькова, в комплексе технологических мероприятий по интенсификации очистки сточных вод и обработке осадка г.Сумы и даны предложения в проект новой редакции СНиП.
Разработаны и утверждены ЖКХ УССР "Рекомендации по проектированию сооружений химико-биологической очистки городских сточных вод с применением железного купороса".
