Биологическая очистка сточных вод

Содержание Введение 1. Описание технологического процесса и технологический схемы 2. Смесители 3. I ступени 4. Качественные характеристики и параметры, влияющие на биологическую очистку стоков 4.1 Доза ила 4.2 Иловый индекс, зольность ила 4.3 Кислородный режим 4.4 Биогенные элементы 4.5 Динамика ила 5. Токсичные вещества и вещества, замедляющие процесс биохимической очистки 6. Вторичные радиальные отстойники Введение Биохимические очистные сооружения (далее БОС) служат для биохимической очистки и доочистки нефтесодержащих стоков от групп предприятий: ОАО «УНПЗ», ОАО «НУНПЗ», ОАО «Уфанефтехим», ОАО «Уфаоргсинтез», ТОО «Энергия», нефтеперекачивающей станции «Черкассы», хозфекальных стоков АО «Башгазавтоматика», хозфекальных и замазученных стоков ТЭЦ-4, хозфекальных стоков предприятий, положенных поблизости ОАО «Уфанефтехим». Сточные воды 1-ой и 2-ой системы, смешиваются в смесителях, проходят двухступенчатую биохимическую очистку и доочистку на узле флотационной очистки и биологических прудах, сбрасываются в реку Белая и частично используются в качестве подпитки оборотных систем.

Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов предусмотрена подача биогенных добавок (фосфор) и сжатого атмосферного воздуха.

Установка БОС введена в эксплуатацию в 1958 году. Техно-рабочий проект биохимических очистных сооружений (БОС) разработан проектным институтом «Укрводоканалпроект». Привязка объектов БОС к общезаводскому хозяйству выполнена институтом «Башгипронефтехим». В 1983 г. в схему установки БОС после третичных радиальных отстойников (ТРО) привязана установка напорной флотации.

Установка напорной флотации предназначена для полного удаления из сточных вод отворенных органических загрязнений (нефти и нефтепродуктов), взвешенных веществ, коллоидных органических загрязнений и частичного удаления растворенных органических соединений. 1. Описание технологического процесса и технологической схемы Биохимическая (биологическая) очистка сточных вод от загрязняющих веществ производится микроорганизмами активного ила в присутствии кислорода воздуха в специальных сооружениях.

Основными сооружениями, где происходят процессы аэробного (в присутствии кислорода воздуха) окисления загрязнений являются аэротенки I и II ступеней очистки. Микроорганизмы активного ила (более 200 видов бактерий, грибы, простейшие микроорганизмы типа коловраток, амеб, червей) в процессе своей жизнедеятельности окисляют сложные органические соединения загрязняющих веществ до простых соединений (СО2, N2 ). Окисление (очистка) загрязнений происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами активного ила и кислорода воздуха. Для проведения процесса очистки сточные оды смешиваются с активным илом в аэротенках I и II ступеней.

Для разделения ила от стоков предусмотрены вторичные и третичные радиальные гравитационные отстойники.

Отделенный от стоков активный ил насосами (эрлифтами на II ступени) снова возвращается в систему (аэротенки), т.е. постоянно циркулирует по замкнутому контуру. Избыточный активный ил периодически выводится из системы на утилизацию. БОС представляет собой сложный комплекс сооружений, каждое из которых выполняет определенные функции. Флотационная очистка сточных вод. Сущность напорной флотации включается в растворении в сточной воде воздуха под давлением и последующем выделении его при пониженном давлении в виде мельчайших пузырьков, осуществляющих подъем пеношлама.

Пена с поверхности флотаторов собирается лопастями пеносборного механизма в пеносборный лоток и отводится в приемную емкость, далее на ПРО-1,2 или на иловые площадки. 2. Смесители Первыми сооружениями в цепочке сооружений биохимической очистки стоков, принимающими и смешивающими стоки различного состава загрязнений, являются смесители С-1, С-2, С-3. Смеситель С-1 принимает: - химзагрязненные (кислые) стоки ОАО «Уфанефтехим» в количестве 270 м3/час по трубопроводу Ду-400мм. Расход регистрируется ром FIR 11. Предусмотрена возможность перепуска их в буферный пруд. - химзагрязненные (щелочные) ОАО «Уфаоргсинтез» в количестве 250 м3/час по трубопроводу Ду-300мм. Расход химзагрязненных стоков ОАО «Уфаоргсинтез» регистрируется прибором FIR 12. Предусмотрена возможность перепуска их в буферный пруд. Для улучшения процесса смешения стоков в смеситель С-1 подается воздух.

Удельный расход воздуха равен 2м3 на 1м3 стоков. В смесителе происходит нейтрализация кислых стоков с рН 4-5 со щелочными с рН 10 до нейтральной среды (рН 6-7,5). Из смесителя С-1 химзагрязненные стоки поступают в 4 параллельно работающие усреднители У-1,2,3,4. Сюда же поступают: а) промстоки производства ВЖС ОАО «Уфанефтехим» в количестве 40 м3/час по трубопроводу Ду-500мм (схемой предусмотрена возможность подачи стоков в любой из усреднителей). Имеется возможность перепуска их в буферный пруд; б) промстоки нефтеперекачивающей станции «Черкассы» в количестве 40 м3/час по трубопроводу Ду-200мм (поступают в усреднители №1,2). Регистрируется прибором FIR 101. Имеется возможность перепуска этих стоков в буферный пруд. В усреднителях, также как в смесителе С-1, происходит взаимная нейтрализация и окисление легкоокисляемых органических загрязнений кислородом воздуха, подаваемым от воздуходувной станции по трубопроводу Ду-ЗООмм. Удельный расход воздуха 15 м3 на 1 м3 стоков.

Из усреднителей У-1,2,3,4 химзагрязненные стоки поступают по трубопроводу Ду-800мм в первичные радиальные отстойники ПРО-1,2 диаметром 28м и объемом 1970 м3 каждый.

Первичные радиальные отстойники предназначены для осаждения шлама и взвешенных веществ из стоков.

Шлам в отстойниках собирается шоковым механизмом к центру отстойника, откуда насосами Н-22, 23, установленными в здании станции нейтрализации, откачивается в шламонакопитель.

Осветленные стоки из ПРО-1,2 по железобетонному лотку 600х800мм поступают через камеру гашения (КГ) в смеситель С-2. Смесители С-2 и С-3 работают параллельно и принимают: а) промстоки ОАО «Уфанефтехим» совместно со стоками ТЭЦ-4 в количестве 1210 м3/час по трубопроводу Ду-800мм. Расход стоков регистрируется прибором FIR 38; б) условно-чистые стоки ОАО «Уфаоргсинтез» в количестве 600 м3/час трубопроводу Ду-6ООмм. Расход стоков, поступающих в смеситель С-2, регистрируется прибором FIR 505; в) промстоки ОАО «УНПЗ» (стоки ЭЛОУ) в количестве 360 м3/час, которые первоначально поступают в приемную камеру стоков ЭЛОУ при буферных прудах БОС, отстаиваются и насосами Н-1,4, расположенными в насосной станции нефтесодержащих стоков (ННСС), подаются в смесители С-2, С-3 по трубопроводу Ду-500мм. Расход стоков ОАО «УНПЗ» регистрируется прибором FIR 314; г) промстоки ТОО «Энергия» в количестве 45 м3 /час по трубопроводу Ду-150мм. Расход стоков регистрируется прибором FIR 20. д) усредненные стоки с буферных прудов насосами Н-1,3,4,5 , расположенными в насосной нефтесодержащих стоков, подаются в смесители С-2, С-3 по двум трубопроводам Ду-700мм. и Ду-500мм, Расход стоков в смесители С-2, С-3 регистрируется приборами FIR 56.1, FIR 56.2, PIR 2000 и FIR 3000 соответственно. е) хозяйственно-фекальные стоки в количестве 100 м3/час. Расход приравнивается количеству потребленной хозяйственной питьевой воды. Смесители С-2, С-3 служат для перемешивания стоков воздухом, подаваемым из воздуходувной станции в соотношении 2м3 на 1м3 стоков, пребывания стоков в смесителе С-2 - 15мин количество подаваемого воздуха - 4240 м3/час. Время пребывания стоков в смесителе С-3 - 40мин количество подаваемого воздуха - 4240 м /час. Необходимое количество фосфора для оптимального хода процесса биохимического окисления органических загрязнений и поддержания жизнедеятельности активного ила поступает с химзагрязненными стоками ОАО «Уфаоргсинтез». При недостатке фосфора в смесители С-2, С-3 подается 10% раствор Са (Н2РО4)2. 10% раствор суперфосфата готовится в здании биогенных добавок и самотеком подается в смесители С-2, С-3. Смешивание раствора производится воздухом, подаваемым от воздуходувной станции.

Сточные воды из смесителей С-2, С-3 по самотечным трубопроводам подаются в два параллельных аэротенка I ступени (A-I-1, A-I-2) с количеством стоков на каждый аэротенк 2120 м3 /час. Кроме того, в аэротенк поступают промстоки ОАО «НУНПЗ» в количестве 1400 м3/час, которые первоначально поступают в приемную камеру насосной "KSB", откуда насосами Н-1,2,3 марки KRTK 200-401/135x01 откачиваются в смеситель аэротенка A-I-2 по двум трубопроводам Ду-500мм и Ду-600мм ври поступлении стоков с показателями, превышающими допустимые нормы загрязнения, насос останавливается; при этом стоки самотеком через стокоотводной стакан по трубопроводу Ду-1200мм направляются в буферный пруд). Расход стоков, откачиваемых насосами Н-1,2,3 регистрируется приборами FIR-500.1, FIR-500.2. Имеется возможность подачи промстоков ОАО «НУНПЗ» на аэротенки II-1-6 (минуя 1 ступень) по трубопроводу Ду-1000мм, путем открытия задвижки Ду-1200мм. Имеется возможность подачи промстоков ОАО «НУНПЗ» в смеситель аэротенка A-I-1, путем открытия задвижки Ду-300мм. Имеется возможность приема стоков с автоцистерн в смеситель №3 от отдельных организаций согласно договоров на прием стоков на очистку.

Прием стоков осуществляется по устному или письменному разрешению начальника сервисного производства ОАО «Уфанефтехим». Прием осуществляется путем слива стоков самотеком из автоцистерны в смеситель №3, верх которого расположен на отметке асфальтированной площадки.

Перед приемом стоков из автоцистерны проводится экспресс-анализ лабораторией на содержание характерных токсичных веществ и основных загрязнителей от данного абонента.

При наличии превышения предельно допустимой концентрации хотя бы по одному токсическому веществу или многократному превышению по основным загрязнителям, указанных в договоре на прием стоков, прием стоков не производится, результаты экспресс-анализов сообщаются начальнику сервисного производства (ведущему инженеру сервисного производства) для принятия решения.

При положительных данных экспресс-анализа производится прием стоков с записью в вахтовом журнале и составлением 2-х стороннего акта представителями абонента и ИТР участка ОС. В акте указывается организация - абонент, количество сточных вод, дата и время приема, данные экспресс-анализов, Ф.И.О. ответственных лиц с каждой стороны. Один экземпляр акта передается абоненту, другой экземпляр передается в отдел охраны окружающей среды сервисного производства ОАО «УНХ». Данные экспресс-анализов также фиксируются в журнале анализов сточных вод лаборатории ООС. 3. Аэротенки I ступени Аэротенк - сооружение для биохимического окисления загрязнений сточных вод при помощи микроорганизмов активного ила и кислорода воздуха, подаваемого в аэротенки.

На I ступени установлены 2 аэротенка-смесителя.

Аэротенки-смесители характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной сточной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси.

Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПКполн. до 1000 мг/л) при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений.

Аэротенк представляет собой комплекс железобетонных резервуаров, неленных по длине перегородками на три части: 1. Регенератор. 2.Смеситель. 3.Коридор.

Каждая часть аэротенка разделена в свою очередь по ширине перегородками, образуя секцию.

Регенератор и коридорный аэротенк состоят из 5 секций на аэротенке №2 (на аэротенке №1 6 секций), аэротенк-смеситель из 4 секций. Для распределения сжатого воздуха по объему аэротенков I ступени смонтирована аэрационная система из полиэтиленовых труб переменного сечения, во впадинах которых просверлены отверстия.

Наружная поверхность полиэтиленовых труб покрыта специальным диспергирующим (измельчающим) слоем из полиэтилена высокого давления. Полиэтиленовые трубы одновременно выполняют роль магистрального воздуховода и аэратора. Аэраторы уложены по дну аэротенка по 3 нитки в каждой секции. Воздух, подаваемый в аэротенки, используется: - для поддержания ила во взвешенном состоянии и его перемешивания; - для отдувки газообразных продуктов окисления; - для биохимического окисления углеродосодержащих загрязнений; - для биохимического окисления азотосодержащих загрязнений.

Воздух к аэротенку №1 1-ой ступени подводится по трубопроводу Ду-1400 мм. Удельный расход воздуха, подаваемого в аэротенк №1 1-ой ступени регулируется по результатам лабораторного анализа в зависимости от содержания кислорода и в среднем составляет 10м3 /м3 стоков.

Воздух к аэротенку №2 1-ой ступени подводится по трубопроводу Ду-0мм. Удельный расход воздуха, подаваемого в аэротенк №2 1-ой ступени регулируется по результатам лабораторного анализа в зависимости удержания кислорода и в среднем составляет 10м /м3 стоков. Основную роль в очистке стоков играют аэробные микроорганизмы активного ила. Активный ил представляет собой смесь воды и хлопьев ила. По внешнему виду активный ил напоминает мелкие хлопья гидрата окиси железа или алюминия с цветом от бело-коричневого до темно-коричневого и даже черного.

Хлопья состоят из большого числа многослойно расположенных бактериальных клеток, заключенных в слизь. С физико-химической точки зрения активный ил представляет собой аморфный коллоид, имеющий в интервале значений рН=4-9 отрицательный заряд. Активный ил обладает значительной адсорбционной поверхностью, величина которой достигает 100м2 на 1 кг сухого вещества. Между хлопьями активного ила располагаются другие обитатели ила, так называемые индикаторные формы (инфузории, коловратки, черви и др.) При подаче сжатого воздуха через аэраторы образуются мелкие пузырьки воздуха, из которых кислород переходит в иловую смесь, и перемешиваясь, равномерно распределяется в ней. Затем растворенный кислород и органические загрязнения адсорбируются активным илом и под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, и кислорода происходит окисление сложных органических соединений до простых веществ: воды, углекислого газа, нитрат-сульфат-ионов и т.д. IV основные фазы процeccа биохимической очистки стоков: I - лаг-фаза (фаза приспособления): взвешенные и коллоидные вещества адсорбируются активным илом. Окислительные процессы начинаются в очень слабой степени.

Начинается прирост биомассы с увеличивающейся скоростью (начало смесителя аэротенка). II - экспоненциальная фаза: период самого быстрого развития микроорганизмов.

Все питательные вещества присутствуют в избытке и развитие не тормозится продуктами обмена веществ.

Преобладают процессы окисления загрязнений (конец смесителя аэротенка). III - стационарная фаза: в замкнутой системе питательные вещества со временем исчерпываются и недостаток их становится лимитирующим фактором роста клеток ила, происходит накопление продуктов обмена, тормозящих рост клеток. Процессы окисления заканчиваются. Преобладают процессы нитрификации аммонийных солей до солей азотистой кислоты -нитратов, далее до солей азотной кислоты - нитратов (коридор аэротенка). IV - фаза интенсивного отмирания клеток: начинается медленный, а затем все более быстрый распад клеток.

Начинается регенерация активного ила (конец коридора аэротенка, вторичный отстойник, начало фактора). В процессе жизнедеятельности микроорганизмов активного ила происходит увеличение его количества (прирост активного ила). 4. Качественные характеристики и параметры, влияющие на биологическую очистку стоков 4.1 Доза ила (сухой вес ила) По концентрации загрязнений (БПКисх.), поступающих на логическую очистку, аэротенки I и II ступени относятся к низкозагружаемым аэротенкам с продленной аэрацией.

Оптимальная доза ила для таких аэротенков составляет 2-4 г/л для I ступени и 0,5-1,5 г/л для II ступени. Активный ил представляет собой среду обитания многих микроорганизмов, образующих сложный биоценоз. Основную роль по биохимическому разложению органических веществ на простые вещества СО2, N2, вода и т.д) выполняют различные бактерии, которые являются основными представителями биоценоза активного ила. Кроме бактерий в биоценозе активного ила участвуют "простейшие" микроорганизмы, которые в свою очередь "поедают" и перерабатывают бактерии.

Отдельные классы "простейших" являются индикаторными (показательными), количественное соотношение которых характеризует качество активного ила и весь процесс биохимической очистки. К таким индикаторным формам из многочисленных "простейших" относятся 4 вида "простейших" и микроскопических животных (коловратки): 1 вид - амебы; 2 вид - бесцветные жгутиковые; 3 вид - инфузории; 4 вид - коловратки.

Степень развития индикаторных организмов при различной работе очистных сооружений Таблица 2 №п/п Организмы Характеристика работы очистных сооружений Очень плохая Плохая Удовлетворительная (нитрификация слабая) Хорошая (нитрификация сильная) 1 Амебы преобладают преобладают Ед.экзем. отсутствуют 2 Бесцветные жгутиковые мало преоблад. 3 Инфузории отсутствуют мало равноресничные преобладают круго- и брюхоресничные 4 Коловратки преоблад преобладают Нитрификация - процесс окисления аммонийного азота (NH4) нитрифицирующими бактериями в присутствии кислорода воздуха до нитритов (NO2) и далее до нитратов (NО3). Количественное соотношение NH4, NО2, NO3 наряду с БПК является одним из главных показателей степени и качества очистки стоков.

Степень и качество очистки: - очень плохая: азот в стоках находится в форме NH4; - плохая: азот находится в форме NH4 и N02; - удовлетворительная: азот находится в форме N02 (мало) и N03 (много); - хорошая: азот находится в форме NO3 (NH4 и N02 отсутствуют). Кислород воздуха в первую очередь расходуется на окисление основной массы органических углеродистых соединений и только во тую очередь на нитрификацию.

Поэтому на аэротенках I ступени нитрификация (при нормальном режиме) будет небольшая и основная нитрификация будет происходить на аэротенках II ступени. Денитрификация - процесс разложения нитратов денитрифицирующими бактериями при дефиците или отсутствии кислорода до свободного азота N2. Процесс осуществляют аммонификаторные бактерии, разлагающие азотистые соединения до NH4 и NO2, используя при этом кислород нитратов (NO3). Процесс денитрификации сопровождается появлением небольшого количества вторичных загрязнений (NH4 и NO2) при значительном переводе нитратов NO3) до свободного азота (N2). Помимо вышеперечисленных характеристик активного ила, к наиболее важным характеристикам ила также относятся иловый индекс, зольность и динамика ила для аэротенков - вытеснителей II ступени. 4.2 Иловый индекс, зольность ила Иловый индекс - показатель качества активного ила в части его способности к оседанию.

Иловый индекс (г) представляет собой (определяется) объем активного ила (в мл) после 30-минутного отстаивания 100мл иловой смеси, отнесенной к 1г сухого вещества ила. Глубоко минерализованный ил имеет индекс 60-90, нормальным считается иловый индекс 70-120, недостаточно хорошо работающий ил способен "вспухать". В этом случае иловый индекс более 150-200. «Вспухание» ила наблюдается при недостатке кислорода в аэротенке.

При длительности анаэробных условий (без доступа воздуха) более 15 минут значительное увеличение количество анаэробных бактерий и подавляется жизнедеятельность аэробных форм, что сопровождается образованием неоседающего ила ("вспуханием"). При иловом индексе анализируемой смеси сточных вод менее 60 следует проверить зольность ила. Причиной "вспухания" ила может являться также попадание на биологическую очистку токсичных веществ в концентрациях выше допустимых.

Зольность ила выраженная в % показывает содержание неорганических (минеральных) веществ в иле. Нормальной считается зольность 25-40%. Если зольность выше 40%, то ил представляет собой не смесь микроорганизмов, а по сути, смесь механических примесей.

Если иловый индекс 60, а зольность при этом в нормируемом пределе 25-40%, то это не является нарушением режима. В аэротенках с продленной аэрацией ил частично минерализуется, что значительно уменьшает прирост избыточного ила. Такой ил является стабилизированным ( не загнивающим и не пахнущим при последующей его обработке на иловых площадках ). Глубокая минерализация ила при зольности 30-40% и дозах ила выше 0,7 г/л является положительным фактором.

При дозах ила менее 1 г/л и большим содержанием мех.примесей в стоках, активный ил (который адсорбирует на своей поверхности взвешенные вещества) может иметь большое количество взвешенных минеральных веществ и, соответственно, низкий иловый индекс (менее 40), что будет являться нарушением режима. 4.3

Кислородный режим

При этом не наблюдается снижение скорости утилизации органических веще... 4.4 . Кислородный режим. Максимальная растворенность кислорода воздуха в воде в зависимости от ... Подача воздуха в аэротенки должна обеспечивать постоянное наличие в см...

Биогенные элементы

Биогенные элементы. В фосфоре (Р) 150*1/100= 1,5 мг/л 4.5 Динамика ила Данный анализ являе... Токсичные вещества и вещества, замедляющие процесс биохимической очист... 6. Из камеры распределения ил поступает: - в приемную камеру иловой насос...