К выпускной квалификационной работе

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ

На тему: «Экологические проблемы реки Ельцовка-1 и пути их решения»

 

Студент-дипломник Кокуудей К.О.

(подпись)

Руководитель Бондерова А.А.

(подпись)

Консультанты Фютик И.Г.

(подпись)

Панов Д.В.

(подпись)

Н. контр. Щербакова О.В.

(подпись)

 

 

 

 

Новосибирск 2016

Содержание

Задание на проектирование ВВЕДЕНИЕ 1 АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1.1 Источники образования сточных вод 1.2 Методы очистки сточных вод 1.3 Патентный обзор 2 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ Р. ЕЛЬЦОВКА-1 2.1 Краткая характеристика состояния р. Ельцовка-1 2.2 Краткие сведения деятельности организации МУП «Новосибирский метрополитен» 3 АНАЛИЗ РАБОТЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ 3.1 Характеристика существующей технологии очистки воды на предприятии 3.2 Материальный баланс базовой схемы 3.3 Предлагаемая технологическая схема очистки сточных вод 3.4 Материальный баланс предлагаемой схемы 4 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 5.1 Управление безопасности труда в организации 5.2 Мероприятия по профилактике чрезвычайных ситуаций ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

 

АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Источники образования сточных вод на предприятии МУП «Новосибирский метрополитен»

Сточные воды – это любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоемы с территорий промышленных предприятий и населенных пунктов через системы канализации или самотеком, свойства которых оказывает вредное воздействие в результате деятельности человека.

Сточные воды классифицируется по источникам происхождения:

- производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;

- бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;

- поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые –образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся через систему ливневой канализации. Также могут называться «ливневые стоки»

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

1. по составу загрязнителей на:

- загрязнённые по преимуществу минеральными примесями;

- загрязнённые по преимуществу органическими примесями;

- загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями.

2. по концентрации загрязняющих веществ:

- с содержанием примесей 1–500 мг/л;

- с содержанием примесей 500–5000 мг/л;

- с содержанием примесей 5000–30000 мг/л;

- с содержанием примесей более 30000 мг/л

3. по свойствам загрязнителей;

4. по кислотности:

- неагрессивные (pH 6,5–8);

- слабоагрессивные (слабощелочные – pH 8–9 и слабокислые – pH 6–6,5);

- сильноагрессивные (сильнощелочные – pH>9 и сильнокислые – pH<6);

5. по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

- содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения);

- содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.);

- содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений.

На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному воздействию. Качества воды в большинстве из них не соответствует нормативным требованиям. Основными источниками загрязнения водных объектов являются предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

В предприятиях цветной металлургии сточные воды загрязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, ртуть, никель, и другие), мышьяком, хлоридами и другими загрязняющими веществами.

Главный источник образования сточных вод в деревообратывающей и целлюлозно-бумажной отрасли – производство целлюлозы, базирующиеся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки.

В нефтеперерабатывающей промышленности в сточные воды попадают в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, фенолы, тяжелые металлы и другие вещества.

В химической и нефтехимической промышленности в водные объекты со сточными водами попадают нефтепродукты, взвешенные вещества, азот аммонийный, нитраты, хлориды, кобальт, формальдегид, пестициды, полуфабрикаты и другие загрязняющие вещества.

В машиностроении происходит сброс сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взвешенными веществами, цианидами, солями тяжелых металлов.

В промышленности легкой отрасли основное загрязнение водных объектов происходит от текстильного производство и процессов дубления кож, содержащие загрязняющие вещества (сульфат, хлорид, фенол, хром, алюминий и другие).

Очистные сооружения поверхностных сточных вод электродепо «Ельцовское» проектной производительности 10 л/с (36,0 м³/час), находятся в ведении «Новосибирский метрополитен». Очистные сооружения расположены в Заельцовском районе города Новосибирска, в пойме реки Ельцовка – 1, относящейся, в соответствии с Государственным Комитетом Российской Федерации по рыболовству «Верхнеобьрыбвод» к водному объекту рыбозозяйственного водопользования 2-ой категории, в которую и происходит сброс очищенных сточных вод.

Со всей территории электродепо «Ельцовское» сточные воды поступают на очистные сооружения с различных покрытий. [http://www.nsk-metro.ru/index.php?event=tnd&pname=Archive/TK-archiv-2015.htm]

 

Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод – это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных загрязняющих веществ.

Методы очистки сточных вод можно разделить на:

1. механические;

2. химические;

3. физико-химические;

4. биологические.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения – нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и другие аппараты. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60–75 % нерастворимых примесей, а из промышленных до 95 %, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95 % и растворимых до 25 %.

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и так далее. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях –электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Среди методов очистки сточных вод большую роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки – огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало – активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и другие).

Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна[].

 

Патентный обзор

 

Биологическая очистная представляет собой тип реактора, объединяющего активационную и сепарационную часть в единой ёмкости. Активация работает с весьма низко нагружаемым активным илом. Для отделения воды от активного ила применяется флюидный фильтр, который образуется иловым туманом. Эта технология известна под названием USBF.

В очистной с использованием технологии USBF нет необходимости в применении регулирующей емкости или подключения септика, также не требуется никакого отопления или специального укрытия очистной станции в зимний период. В ходе эксплуатации очистной вовсе не применяются химикаты. Очистная система работает всего лишь с использованием компрессора, подающего сжатый воздух к аэрационным элементам и одновременно осуществляющей рециркуляцию активной смеси.

Технологический процесс очистки включает в себя все необходимые операции, начиная от механической предочистки стоков до терциальной доочистки и обеззараживания воды на выходе (рисунок 1).

1 – зона дефосфатации (безреагентное биологическое удаление фосфора); 2 – зона денитрификации; 3 – зона нитрификации; 4 – сепарация USBF (фильтрация через взвешенный слой осадка)

Рисунок 1 – Технология очистки сточных вод USBF

В первом объеме (1), куда сточная вода поступает после механической очистки и первичного удаления нерастворимых веществ, в анаэробных условиях происходит дефосфотация, при этом сточная вода смешивается с суспензией поступающей из аноксической зоны.

Далее смесь из анаэробной зоны поступает в аноксическую зону (2), в которой происходит процесс денитрификации стоков, при этом сточная вода смешивается с рециркуляционным илом из иловых карманов сепаратора, поступающим из зоны нитрификации. Затем вода из аноксической зоны поступает в аэрируемую зону (3), где происходит нитрификация и стабилизация активного ила.

Обработанная в аэрируемой зоне вода поступает в сепаратор призматической или конической формы (4). Сепаратор представляет собой сосуд из нержавеющей стали в виде треугольной призмы (конуса), ориентированный своей вершиной ко дну резервуара [].

Очистная система MICROCLAR является готовым изделием заводского изготовления. Сконструирована, как круглая в плане цилиндрическая пластмассовая ёмкость. Ёмкость является прочным самонесущим модулем, внутри которого смонтировано технологическое оборудование.

Очистные системы, как правило, размещаются подземно и монтируются непосредственно вблизи объекта (не требуется охранная санитарная зона). Для использования оптимального самотёчного притока стоков на очистную систему, в некоторых случаях возникает необходимость её размещения глубже под уровнем поверхности земли, в этом случае используется пластмассовая надстройка (рисунок 2).

1 – денитрификационная зона; 2 – зона активации; 3 – сепарационная зона;

4 – ластиковый резервуар; 5 – расширитель; 6 – распределитель воздуха; 7 – аэратор; 8 – крышка; 9 – компрессор; 10 – блок управления; 11 – шланг подачи воздуха

Рисунок 2 – Технология очистки сточных вод MICROCLAR

Основной частью очистной системы является биологический реактор, интегрирующий в одной ёмкости активационную часть А и сепарационную часть S. Активационная ёмкость А разделена на зоны и секции со специфическими условиями для биологической очистки: анаэробноферментационную зону AF, денитрификационную зону D и нитрификационную зону N. Зоны соединены через определённые отверстия и перегородки и через системы трубопроводов внутренней рециркуляции IR. Перемешивание, циркуляция и рециркуляция активизирующей смеси обеспечено сжатым воздухом, подаваемым нагнетателем, который является единственной вращающейся механической частью технологии.

А – активационная зона; В – сепарационная зона; V – вентили; N – нитрификационная зона; ADS – распределение воздуха; D – денитрификационная зона; AF – анаэробноферментационная зона; AD – аэрационные элементы; M – механическая предочистка; IR – внутренняя рециркуляция; AL – удаление избыточного осадка

Рисунок 2 – Биологический реактор установки MICROCLAR

Преимущества:

-отсутствие неприятного запаха на территории;

-высокая степень очистки до 95%;

-используется один технологический колодец (уменьшается потребность в размещении канализационной очистки на большой территории);

-низкое энергопотребление (максимальная потребляемая мощность компрессора 175 Вт);

-нет необходимости в постоянном добавлении бактерий;

-не требуются химические реагенты для активизации процесса брожения [].

Устройство для улавливания нефтепродуктов

Изобретение (патент RU №2252990 C1) относится к канализации очистных сооружений, которые применяются при очистке сточных вод от нефтепродуктов. Автор патента Беллавин Михаил Сергеевич. Технология работы устройства для улавливания нефтепродуктов показаны на рисунке 3.

Сточная труба; 2 – грязеуловитель; 3 – труба нефтеловушки; 4 – нефтеловушка; 5 – труба с шлангом; 6 – колодец; 7 – вентиляция; 8 –шланг; 9 – герметичная емкость; 10 – диск; 11 – труба; 12 – канализационный колодец

Рисунок 3 –Устройство для улавливания нефтепродуктов

Устройство для улавливания нефтепродуктов содержит сточную трубу, соединенную с грязеуловителем. Грязеуловитель соединен трубой с нефтеловушкой, соединенной второй трубой с колодцем, имеющим вентиляцию. На трубу надет шланг, к концу которого прикреплена заполненная воздухом герметичная емкость. В нефтеловушке расположен имеющий вырез диск, удельный вес которого меньше удельного веса воды. Герметичная емкость и шланг расположены в вырезе диска. Из нефтеловушки нефтепродукты через шланг и вторую трубу стекают в колодец. Одновременно вода из нефтеловушки стекает по третьей трубе в канализационный колодец. Нефтепродукты вытесняются плавающим диском в его вырез, поэтому слой нефтепродуктов имеет значительную толщину. Следовательно, по шлангу постоянно стекают в колодец в основном только нефтепродукты. Устройство предложенной конструкции лучше очищает сточные воды от нефтепродуктов, что уменьшает затраты на очистку сточных вод.

Использование устройства предложенной конструкции позволит получить следующий технико-экономический эффект. Так в устройстве известной конструкции нефтепродукты из нефтеловушки сливаются в колодец вместе с водой. Поэтому нефтепродукты нужно дополнительно очищать от воды. Это увеличивает затраты на очистку сточных вод.

Предлагаемая схема очистки

Процесс предлагаемой схемы очистки сточных вод протекает следующим образом. Исходные сточные воды попадают камеру гашения напора и равномерно распределяются по всей ширине установки. Далее стоки проходит механическую очистку на тонкослойном отстойнике. Здесь удаляется основная масса взвешенных веществ и свободных нефтепродуктов. Осадок сползает по наклонной поверхности тонкослойных элементов и собирается в нижней конической части отстойника. Откуда автоматически выводится с помощью затвора с электроприводом. Всплывающие свободные нефтепродукты образуют на поверхности воды масляную пленку, которая удаляется сорбирующими бонами. Затем сточные воды поступают на безнапорный механический фильтр, загруженный полимерным материалом. Здесь осуществляется удаление эмульгированных нефтепродуктов и финишная очистка от взвешенных веществ. Для удаления растворенных нефтепродуктов установка оснащена фильтром сорбером, загруженным высококачественным активированным углем. Очищенные сточные воды поступают в секцию чистой воды, откуда насосом, подаются на установку ультрафиолетового обеззараживания. Очищенная и обеззараженная вода отводится под остаточным давлением. Многостадийная технология обработки воды обеспечивает гарантированное качество воды, содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов снижается до ПДК рыбохозяйственных водоемов.

1 – приемная камера; 2 – тонкослойный отстойник; 3 – безнапорный механический фильтр; 4 – безнапорный сорбционный фильтр; 5 – емкость очищенный воды; 6 – насос очищенной воды; 7 – установка ультрафиолетового обеззараживания.

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ

На тему: «Экологические проблемы реки Ельцовка-1 и пути их решения»

 

Студент-дипломник Кокуудей К.О.

(подпись)

Руководитель Бондерова А.А.

(подпись)

Консультанты Фютик И.Г.

(подпись)

Панов Д.В.

(подпись)

Н. контр. Щербакова О.В.

(подпись)

 

 

 

 

Новосибирск 2016

Содержание

Задание на проектирование ВВЕДЕНИЕ 1 АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1.1 Источники образования сточных вод 1.2 Методы очистки сточных вод 1.3 Патентный обзор 2 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ Р. ЕЛЬЦОВКА-1 2.1 Краткая характеристика состояния р. Ельцовка-1 2.2 Краткие сведения деятельности организации МУП «Новосибирский метрополитен» 3 АНАЛИЗ РАБОТЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ 3.1 Характеристика существующей технологии очистки воды на предприятии 3.2 Материальный баланс базовой схемы 3.3 Предлагаемая технологическая схема очистки сточных вод 3.4 Материальный баланс предлагаемой схемы 4 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 5.1 Управление безопасности труда в организации 5.2 Мероприятия по профилактике чрезвычайных ситуаций ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ