Утилизация сточных вод техногенного комплекса. Проект презентация

В курсовом проекте решается задача создания замкнутой (бессбросной) системы производственного водообеспечения техногенного комплекса, включающего в себя 5 промышленных объектов. Принято, что на данный момент все объекты комплекса снабжаются водой из одного водоисточника (реки), который также является приемником сточных вод. Система водообеспечения техногенного комплекса характеризуется наличием одного водозабора, общей станции водоподготовки для всех объектов, общесплавной системой водоотведения с едиными очистными сооружениями и одним выпуском СВ. Исходные данные для проектирования представлены в таблицах №№ 1…6.

1. Составление ситуационного плана-схемы техногенного комплекса

По данным таблицы 1 составляется ситуационный план-схема техногенного комплекса (рис. 1), на котором схематично, в произвольном масштабе, отображается водный объект, комплекс промышленных объектов, расположение водозабора и выпуска сточных вод относительно контрольного створа, водопроводные и канализационные очистные сооружения, а также даётся условное начертание сетей водоснабжения и водоотведения. На схеме также показываются использованные сокращения и условные обозначения.

2. Составление исходного варианта схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса

Аналогично п. 1. составляется балансовая схема производственного водообеспечения техногенного комплекса при существующих условиях его функционирования (рис.2). По данным таблиц 2 и 3 на полученной схеме в виде дроби указываем расходы (м3/час) подаваемой и отводимой воды (в числителе), а также коэффициенты неравномерности водопотребления и водоотведения (в знаменателе). В курсовом проекте условно принято, что значения этих коэффициентов для определенного потребителя равны между собой. Кроме того, на схеме указываются потери воды при её обработке на водопроводных и канализационных очистных сооружениях и при использовании в производственных процессах промышленными объектами. Потерями воды при её транспортировании по сетям водоснабжения и водоотведения в курсовом проекте пренебрегаем.

3. Разработка замкнутой системы производственного водообеспечения техногенного комплекса

Общие рекомендации по обоснованию предлагаемого варианта схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса
Обоснование должно включать (по каждому из производственных объектов):
Анализ возможности создания схемы оборотного водообеспечения.
Анализ возможности повторного использования сточных вод данного объекта на другом объекте (объектах) (после соответствующей обработки).
Анализ возможности смешения и совместной очистки сточных вод данного объекта со сточными водами другого (других) объекта (объектов).
Анализ возможных вариантов водоснабжения данного объекта.
Примечание. Начинать обоснование удобнее с того объекта (объектов), где целесообразна схема оборотного водообеспечения.

Анализ возможности создания схемы оборотного водообеспечения
Схема оборотного водообеспечения является целесообразной, если:
Расход сточных вод ≥ 80% расхода потребляемой воды (т.е. потери при использовании не велики).
Сточные воды данного объекта не содержат высоких концентраций трудноудаляемых загрязнений, для очистки воды от которых требуется применение дорогостоящих методов очистки (адсорбция, ионный обмен, мембранное разделение, реагентное окисление, экстракция, дистилляция и т.п.).
Качественный и/или количественный состав сточных вод данного объекта значительно отличается от состава сточных вод других объектов, что не позволяет объединить сточных вод данного объекта со сточными водами других объектов для совместной очистки.
Подача сточных вод данного объекта (после очистки) на другие объекты представляется нецелесообразной из-за значительной разницы в расходах или по концентрациям загрязняющих веществ.

Технология обработки сточных вод данного объекта заведомо будет существенно отличаться от технологии очистки сточных вод других объектов (например, возможно применение биохимических методов очистки или возможно применение хлорирования, тогда, как на других объектах можно применить только озонирование или требуется применение дорогостоящих методов очистки).
Подача свежей воды с водопроводных очистных сооружений или сточных вод других объектов на данный объект нецелесообразна (по расходам сточных вод или концентрациям загрязняющих веществ).
Данный объект территориально расположен на значительном удалении от других объектов или отделен от них естественными или искусственными барьерами (водораздел, значительный перепад высот, железная дорога и т.п.).
Примечание. При обосновании приводятся конкретные цифры, доказывающие правильность того или иного аргумента.

Анализ возможности повторного использования сточных вод
Повторное использование сточных вод данного объекта на другом объекте (после очистки) целесообразно, если:
Нецелесообразна схема оборотного водообеспечения.
Расход сточных вод данного объекта не очень сильно (до 20…30%) отличается от расхода воды, потребляемой на том объекте, где предлагается использовать сточные воды данного объекта.
Расход сточных вод данного объекта значительно меньше расхода воды, потребляемой на другом объекте, но сточные воды данного объекта можно использовать для восполнения потерь в системе оборотного или повторного водообеспечения другого объекта.

При подаче сточных вод данного объекта не требуется применение дорогостоящих методов очистки.
Представляется целесообразной совместная очистка сточных вод данного объекта со сточными водами другого объекта и подача их на эти же или другие объекты (т.е. возможны схемы повторно-оборотного или повторно-последовательного водообеспечения).
Является целесообразным снабжение данного объекта свежей водой с водопроводных очистных сооружений или очищенными сточными водами другого объекта.
Территориальное размещение объекта не препятствует подаче на него сточных вод другого объекта.

Анализ возможности смешения и совместной обработки сточных вод разных объектов
Совместная обработка сточных вод разных объектов целесообразна, если:
Сточные воды по расходам и коэффициентам неравномерности отличаются не более, чем на 20% и при выполнении последующих условий.
Качественный состав сточных вод одинаковый или очень близкий, причем различие в составе стоков не подразумевает изменения технологии их обработки.
Количественный состав сточных вод отличается не более чем на 20(25)%.

Совместная обработка сточных вод разных объектов возможна, если:
Сточные воды отличаются по многим критериям, но это не приводит к изменению технологии их обработки (т.е. несмотря на разные расходы и состав сточных вод, достичь требуемых параметров очистки можно одними и теми же экономически выгодными методами, а совместная обработка не приведет к увеличению себестоимости очистки).
При смешении разных по количеству, коэффициентам неравномерности, качественно-количественному составу сточных вод удается достичь упрощения или удешевления технологии их обработки за счет разбавления низко концентрированными стоками высококонцентрированных, взаимной нейтрализации сточных вод (если в них нет веществ, могущих привести при смешении сточных вод к образованию токсичных, взрывоопасных или трудноудаляемых соединений), становится возможным применение экономически наиболее выгодных методов очистки, исключается применение дорогостоящих методов.

Если предусматривается подача сточных вод на объект, требования к качеству воды на котором не влияют на возможность смешения стоков (т.е. изменение качественно-количественного состава смешанных сточных вод не ведет к усложнению или удорожанию технологии извлечения загрязняющих веществ, не увеличивается количество показателей качества воды, по которым требуется производить очистку).
Территориально объекты расположены поблизости друг от друга и не отделены естественными или искусственными барьерами.

Анализ возможных вариантов водообеспечения объекта
Требования к качеству воды, потребляемой на данном объекте, очень жесткие. В этом случае, объект целесообразно запитать свежей водой с водопроводных очистных сооружений, а его очищенные сточные воды использовать для водоснабжения другого объекта (объектов), на котором менее жесткие требования к качеству потребляемой воды или для восполнения потерь в системе повторного или оборотного водообеспечения других объектов.
Требования к качеству воды, потребляемой на данном объекте, очень низкие. Тогда целесообразно запитать этот объект предварительно очищенными сточными водами с самой высокой концентрацией загрязняющих веществ.

Требования к качеству воды, потребляемой на данном объекте, по большинству и по наиболее трудно- и дорогостояще удаляемым показателям совпадают с показателями качества сточных вод данного объекта. Тогда, целесообразна схема оборотного водообеспечения.
Требования к качеству воды, потребляемой на данном объекте, по большинству и по наиболее трудно- и дорогостояще удаляемым показателям совпадают с показателями качества сточных вод другого объекта. Тогда, целесообразна схема повторного водообеспечения.

Составление и обоснование проектируемого варианта балансовой схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса

Для решения поставленной задачи показатели качества сточных вод от промышленных объектов сравниваются с требованиями, предъявляемые к качеству воды, подаваемой на эти объекты. Исходя из принципа близости качественно-количественного состава и расходов сточных вод, разрабатывается проектный вариант схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса.

Обоснование создания схемы оборотного водообеспечения

Расход сточных вод ≥ 80% расхода потребляемой воды (т.е. потери при использовании не велики)

Объект № 1
Объект № 2
Объект № 3
Объект № 4
Объект № 5
Условие выполняется для объектов №4 и №5.

Сточные воды данного объекта не содержат высоких концентраций трудноудаляемых загрязнений, для очистки воды от которых требуется применение дорогостоящих методов очистки
Для объектов 4 и 5 требуется очистка сточных вод по одним и тем же показателям.

Качественный и/или количественный состав сточных вод данного объекта значительно отличается от состава сточных вод других объектов, что не позволяет объединить сточных вод данного объекта со сточными водами других объектов для совместной очистки.

В составе сточных вод от объекта 5 отсутствуют азот аммонийный, хлориды и сульфаты, которые имеются в сточных водах всех других объектов. Поэтому смешивать сточные воды объекта 5 с другими сточными водами не целесообразно.
Сточные воды объекта 4 характеризуются содержанием хлоридов (5000 мг/л) и сульфатов (1000 мг/л), значительно превышающем величины этих показателей в сточных водах объектов 1, 2 и 3. В то же время, содержание в них взвешенных веществ (150 мг/л), БПКполн (450 мг/л) и ХПК (800 мг/л) значительно ниже, чем в сточных водах тех же объектов. Следовательно, смешивать сточные воды от объекта 4 со сточными водами объектов 1, 2 и 3 не целесообразно.

Подача сточных вод данного объекта (после очистки) на другие объекты представляется нецелесообразной из-за значительной разницы в расходах или по концентрациям загрязняющих веществ.

Расход сточных вод от объекта 5 составляет 850 м3/ч, что не позволяет обеспечить водоснабжение объекта 2 (водопотребление 1500 м3/ч) или объекта 4 (водопотребление 1750 м3/ч) и значительно превышает водопотребление объекта 1 (200 м3/ч) и объекта 3 (300 м3/ч). Следовательно, в случае повторного использования сточных вод объекта 5 потребует смешения их с другими сточными водами, что не целесообразно из-за существенных отличий их качественных составов.
Расход сточных вод от объекта 4 составляет 1500 м3/ч, что соответствует объему водопотребления объекта 2 и значительно превышает объемы водопотребления объектов 1 и 3. Поэтому возможно использование их на объекте 2.

Технология обработки сточных вод данного объекта заведомо будет существенно отличаться от технологии очистки сточных вод других объектов
Таблица 6
Характеристика сточных вод, отводимых от промышленных объектов

Технология очистки сточных вод от объекта 5 будет существенно отличаться от технологии очистки сточных вод от других объектов, так как сточные воды объекта 5 не содержат азот аммонийный, хлориды и сульфаты, присутствующие в сточных водах других объектов.
Технология очистки сточных вод от объекта 4 будет существенно отличаться от технологии очистки сточных вод объектов 1, 2 и 3, так как они отличаются по количественному составу (см. выше).

Подача свежей воды с водопроводных очистных сооружений или сточных вод других объектов на данный объект нецелесообразна (по расходам сточных вод или концентрациям загрязняющих веществ).
Таблица 2
Режим водопотребления на промышленных объектах
(расходы потребляемой воды Qiвп, м3/ч, и коэффициенты неравномерности водопотребления Kiвп)
Большой объем водопотребления. Целесообразно, с целью снижения нагрузки на источник водоснабжения, использовать системы повторного или оборотного водообеспечения.

Вода, забираемая из источника водоснабжения, с целью подачи на объект 5, требует очистки по следующим показателям: взвешенные вещества, БПКполн, ХПК, ионы железа и марганца. Также требуется полное удаление хлоридов, сульфатов и нефтепродуктов.
Сточные воды объекта 5 для использования их на этом объекте потребую очистки по взвешенным веществам, БПКполн, ХПК, ионам железа и полного удаления нефтепродуктов.
Следовательно, при оборотном водообеспечении технология очистки сточных вод объекта 5 будет значительно проще, чем при снабжении его водой из источника водоснабжения.
Вода источника водоснабжения полностью соответствует требованиям к качеству воды, подаваемой на объект 4, и , соответственно не требует очистки. В то же время, требования к качеству воды на объекте 4 самые низкие, следовательно, на этом объекте целесообразно повторное использование сточных вод от других объектов.

Данный объект территориально расположен на значительном удалении от других объектов или отделен от них естественными или искусственными барьерами
Взаимное расположение промышленных объектов и наличие препятствий в задании не оговорено. Поэтому, в данном случае, этот критерий не учитываем.

Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод о целесообразности оборотного водообеспечения объекта 5 с подпиткой водой из источника водоснабжения. На объекте 4 так же целесообразна система оборотного водообеспечения, но с подпиткой повторно-используемыми сточными водами от других объектов.

Анализ возможности повторного использования сточных вод

Нецелесообразна схема оборотного водообеспечения
Анализ выполнен ранее (см. анализ возможности создания схемы оборотного водообеспечения)

- Расход сточных вод данного объекта не очень сильно отличается от расхода воды, потребляемой на том объекте, где предлагается использовать сточные воды данного объекта;
-Расход сточных вод данного объекта значительно меньше расхода воды, потребляемой на другом объекте, но сточные воды данного объекта можно использовать для восполнения потерь в системе оборотного или повторного водообеспечения другого объекта.

Объект 1
Использование СВ на объекте 2
Использование СВ на объекте 3
Использование СВ на объекте 4
СВ объекта 1 возможно использовать для подпитки оборотной системы на объекте 4, но их количества не достаточно для компенсации потерь.
Использовать их на объекте 2 не целесообразно ввиду крайне высокой разницы количества этих вод и объемов водопотребления.
Рациональнее СВ от объекта 1 использовать на объекте 3.

Объект 2
Использование СВ на объекте 1
Использование СВ на объекте 3
Использование СВ на объекте 4
Расход сточных вод значительно превышает объем водопотребления на 1 и 3 объектах в отдельности. Возможно использовать эти воды для общего водоснабжения объектов 1 и 3, но при учете потерь на их очистку может наблюдаться дефицит воды, что потребует подачи свежей воды из источника водоснабжения.
Целесообразнее их подавать на объект 4 для компенсации потерь воды в системе оборотного водообеспечения данного объекта.

Объект 3
Использование СВ на объекте 1
Использование СВ на объекте 2
Использование СВ на объекте 4
Расход СВ от объекта 3 совпадает с водопотреблением объекта 1. В результате очистки СВ будет наблюдаться дефицит воды, что потребует подачи свежей воды из источника водоснабжения.
Расхода СВ не достаточна для покрытия водопотребления объекта 2 и компенсации потерь в оборотной системе объекта 4.

При подаче сточных вод данного объекта не требуется применение дорогостоящих методов очистки

СВ от объекта 1 с целью подачи на объект 2 потребуют полного удаления ионов металлов, что влечет за собой необходимость использования дорогостоящих методов очистки.
Подача этих СВ на объект 3 требует очистки по взвешенным веществам, БПКполн, ХПК, азоту аммонийному, что может быть достигнуто традиционными относительно недорогими методами. Так же требуется корректировка рН, что может существенно удорожать технологию очистки.
Аналогичная ситуация в случае подачи их на объект 4, но расход СВ не компенсирует потери в оборотной системе.
СВ объекта 2 ввиду большого расхода следует рассматривать только сточки зрения подачи их объект 4. В этом случае нужно предусмотреть очистку по взвешенным веществам, БПКполн, ХПК, нефтепродуктам и корректировку рН.
Подача СВ объекта 3 на объект 1 или объект 2 потребует очистки по ионам металлов (для объекта 2 – нужно их полное удаление), что будет достаточно дорого.

Представляется целесообразной совместная очистка сточных вод данного объекта со сточными водами другого объекта и подача их на эти же или другие объекты
СВ объектов 1 и 3 близки по составу и свойствам – возможна их совместная очистка, после чего подача их на объект 3 (менее жесткие требования к качеству потребляемой воды).

Является целесообразным снабжение данного объекта свежей водой с водопроводных очистных сооружений или очищенными сточными водами другого объекта
Требования к качеству потребляемой воды на объектах 1 и 2 жесткие, поэтому подавать на них воду целесообразно из источника водоснабжения.

Исходя из вышесказанного, целесообразно СВ от объекта 2 направлять на объект 4 с целью компенсации потерь в системе оборотного водообеспечения.
Для объектов 1 и 3 следует рассмотреть возможность совместной очистки СВ с последующей их подачей на объект 3.
Совместная очистка этих СВ целесообразна, т.к. состав и свойства этих вод близки, а эти воды могут очищаться одними методами. Кроме того, при их смешении произойдет взаимная нейтрализация кислот и щелочей содержащихся в них, в результате существенно снижаются (возможно, полностью исключаются) затраты на корректировку рН.

Составление и обоснование проектируемого варианта балансовой схемы производственного водообеспечения техногенного комплекса
(Пример)

Промышленный объект №5

Рассмотрим промышленный объект №5. Глядя на расходы подаваемой и отводимой воды, можем сказать, что на данном объекте расход сточных вод составляет более 85% расхода потребляемой воды (т.е. потери при использовании не велики), что говорит нам о возможности создания здесь оборотного водообеспечения. Анализируя качественно-количественный состав подаваемой и отводимой воды ПО №5, видим полное отсутствие хлоридов и сульфатов в обоих случаях. Так же можем отметить полное отсутствие в сточных водах аммонийного азота, невысокие концентрации ионов металлов и нефтепродуктов. Следовательно, мы можем попытаться внедрить здесь систему оборотного водообеспечения. Это подтверждается еще и невысокими затратами на отчистку сточных вод перед оборотным использованием (очистку следует провести лишь по следующим показателям качества: ВВ, БПК, ХПК, нефтепродукты и ионы железа, для которых, скорее всего, не придется применять ионный обмен из-за их низкой концентрации). В качестве подпиточной воды будем использовать воду с ВОС, по причине жестких требований предъявляемых к качеству подаваемой воды (полное отсутствие хлоридов, сульфатов, нефтепродуктов, низкие концентрации ионов металлов) и нецелесообразности повторного использования сточных вод других объектов, которые имели бы более высокие затраты на очистку стоков, чем очистка сточных вод ПО №5.

Предварительная схема водообеспечения ПП №5 представлена на рис.3.

Промышленные объекты №2 и №4

Рассматривая ПО № 4, можем отметить схожую ситуацию с ПО №5, т.е. расходы подаваемых и отводимых вод позволяют использовать оборотную систему. Говоря о качественно-количественном составе подаваемых и отводимых вод, видим, что в сточных водах в больших концентрациях присутствуют хлориды и сульфаты, от которых придется избавляться при подаче этих стоков на другие объекты (что проблематично из-за больших концентраций), и для которых необходимость очистки отпадает при оборотном использовании, т.к. их концентрации не нормируются в подаваемой воде. Таким образом, если будем внедрять оборотную систему, то СВ следует очищать лишь следующим, показателям качества: ВВ, БПК, ХПК, нефтепродукты и ионы железа, для которого, предположительно, не придется использовать ионный обмен из-за их невысокой концентрации. А вот в качестве подпиточной воды для этого объекта целесообразней применить стоки с других объектов, т.к. к этому объекту предъявляются самые низкие требования к качеству подаваемой воды и нецелесообразно подпитывать его водой с ВОС. Сюда можно направить стоки с объекта №2, т.к. они удовлетворяют по величине расхода воды, и в этих стоках придется понизить лишь только концентрации ВВ, БПК и ХПК, что требует меньших затрат по сравнению с очисткой сточных вод от объектов №1 и №3.

Далее объект №2. Требования, предъявляемые к качеству подаваемой воды, здесь самые высокие (полное отсутствие ионов металлов), следовательно, данный объект будем, питать водой с ВОС. О стоках этого объекта уже говорилось ранее (они полностью направляются на ПО №4 после локальной очистки).
Предварительная схема водообеспечения ПО №2 и №4 представлена на рис. 4.

Промышленные объекты №1 и №3

Далее, рассматривая объекты №1 и №3, видим возможность смешения их сточных вод. Расходы СВ и коэффициенты неравномерности отличаются незначительно, схожесть качественного и количественного составов и подобная технология обработка сточных вод -все это позволяет использовать смешение стоков. Смешенные стоки мы можем направить на объект №3, где более низкие требования к качеству воды по сравнению с объектом №1, этому же сопутствует равенство расхода смешанных сточных вод и подаваемой воды на объект №3. Еще, исходя из низких требований, предъявляемых к подаваемой воде на объект №3, заметим что, очистка смешанных стоков будет требовать меньших затрат, нежели очистка СВ при подаче этих стоков на объект №1.
Для того чтобы обеспечить объект №1 свежей водой, используем воду с ВОС, т.к. стоки с остальных объектов уже распределены и к воде подаваемой на этот объект предъявляются средние требования. Конечно, мы могли бы запитать объект №1 стоками с объекта №5, но это нецелесообразно по причине большого расстояния между этими объектами (сложность и большие затраты проведения водопроводных сетей), и большой разницы в расходах СВ объекта №5 и подаваемой воды на объект №1.

Предлагаемая балансовая схема производственного водообеспечения техногенного комплекса представлена на рис. 6.