Аппаратурно-технологические схемы регенерации сточных вод и утилизации отходов

1. Аппаратурно-технологические схемы регенерации сточных вод и утилизации отходов

Вторичное использование  стоков зданий после соответствующей  обработки может успешно способствовать решению кризисных ситуаций, существующих в регионах с недостаточными запасами водных ресурсов.

Во многих регионах нашей  страны имеются серьезные проблемы с водоснабжением в силу недостаточности  водных ресурсов, и, как следствие, водосберегающие  технологии приобретают здесь чрезвычайно  большое значение.

Меры, которые могли бы способствовать экономии природных  ресурсов и внести существенный вклад  в решение проблемы или, по крайней  мере, снять ее остроту, представляются следующими:

– стимулирование сокращения потребления;

– регенерация воды (если возможно);

– повторное использование  стоков и дождевой воды (как правило, требует дополнительной обработки).

В частности, вторичная утилизация уже использованной воды сокращает  уровень загрязнения природных  массивов, принимающих сточные воды. Сбор дождевой воды в ваннах или  водосборных резервуарах с последующим  плановым использованием позволяет  предотвратить перегрузку канализационной  сети в случае интенсивных осадков. Кроме того, если бытовые и канализационные  стоки сливаются в один канализационный  канал, это позволяет не так сильно разжижать нечистоты, поскольку  в противном случае это нарушило бы биологическую фазу очистки. В  части вторичного использования  такой воды для защиты здоровья населения  установлены определенные требования в отношении санитарно-гигиенических  и химических параметров. В зависимости  от требуемого качества конечного продукта очистка может быть более или  менее сложной.

Вторичное использование  разрешается при условии, если будет  обеспечена полная экологическая безопасность (т. е. такое использование не должно наносить ущерб сложившейся экосистеме, почве и культурным растениям), а также исключен всякий риск для местного населения в санитарно-гигиеническом отношении. Таким образом, очень важно, чтобы в рамках любого такого проекта тщательно соблюдались требования действующих нормативных документов в части охраны здоровья и безопасности, а также действующие отраслевые нормы и правила для промышленности и сельского хозяйства.

В большинстве случаев, чтобы  воду можно было направить на вторичное  использование, требуется ее предварительная  очистка. Выбор степени такой  очистки определяется установленными требованиями санитарно-гигиенической  безопасности и стоимостными параметрами. Для организации снабжения вторичной  регенерированной воды после очистки  необходим выделенный распределительный трубопровод.

В соответствии с постановлением в отношении использования регенерированной воды выделяются три основные категории:

– системы орошения: полив  культурных растений, предназначенных  для производства пищевых продуктов  для потребления человеком и  домашними животными, а также  продуктов непродовольственной  сферы, полив участков озеленения, садово-парковых зон и спортивных объектов;

– гражданское назначение: мойка мостовых и тротуаров населенных пунктов, водоснабжение отопительных сетей и сетей кондиционирования  воздуха, водоснабжение вторичных  водораспределительных сетей (отдельно от питьевого водопровода) без права  непосредственного использования  такой воды в зданиях гражданского назначения за исключением систем слива  туалетов и санузлов;

– промышленное назначение: снабжение систем пожаротушения, производственных контуров, моечных систем, термических  циклов производственных процессов  с исключением областей применения, предусматривающих контактирование  вторичной регенерированнойводы с  пищевой, фармацевтической и косметической  продукцией.

Методика очистки сточных  вод в каждом конкретном случае в  зависимости от требуемого конечного  качества продукта может предусматривать следующие виды обработки:

– предварительная очистка: включает в себя пропускание через  сито (удаление крупных твердых частиц), удаление песка (через посредство ванн седиментации), предварительную аэрацию, извлечение масляных частиц (воздушной  продувкой на поверхность сгоняется  большая часть масел и жиров), просеивание (удаление взвешенных частиц при помощи вращающихся сит);

– первичная очистка выполняется  путем седиментации: в ванне седиментации посредством механической декантации сепарируется значительная часть осаждающихся твердых частиц. Процесс может  форсироваться путем применения химических добавок (флокулянтов): в  ваннах флокуляционного осветления повышается выпадаемость твердых частиц, а также выпадаемость неосаждаемых взвешенных частиц;

– вторичная очистка с  применением аэробных бактерий, обеспечивающих биологическое разрушение органической нагрузки, таким образом осуществляется биологическое окисление взвешенного  биологически разрушаемого органического  вещества, растворенного в сточных  водах. Методы очистки могут подразумевать  процессы с взвешенной биомассой (активные грязи), когда грязь поддерживается в состоянии постоянного перемешивания  с нечистотами, и процессы с адгезионной  биомассой (предусматривающие перколяторную  основу или вращательно-биодисковую  подложку), в ходе которых обеззараживающие бактерии присоединяются к фиксированной  основе;

– очистка третьего уровня применяется после первичной  и вторичной в случае, когда  в соответствии с требованиями качества, предъявляемым к очищенной воде, из нее должны удаляться питательные  вещества (нитраты и фосфаты);

– нитрификация, денитритификация, дефосфоризация: очистные процессы, обеспечивающие соответственно превращение органического  азота в нитраты, разложение нитратов с образованием газообразного азота, удаление из сточной воды растворимых солей фосфора;

– финишная дезинфекция  применяется, когда требуется обеспечить полную санитарно-гигиеническую безопасность сточной воды. Методика предусматривает  использование реагентов на основе хлора либо озонирование, либо обработку  ультрафиолетовым облучением. Помимо выше перечисленных способов существуют еще две технологии естественной очистки сточных вод, которые  вполне могут применяться в качестве очистки второго или третьего уровня. Это фитоочистка и биологическое  отстаивание (или лагунирование). Обе  технологии применяются главным  образом в небольших водоочистных сооружениях или в районах, где  имеется возможность использовать обширные территории. Суть фитоочистки  заключается в том, что сточную  воду постепенно заливают в ванны  или каналы, где поверхность (глубина  воды 40–60 см) находится непосредственно  под открытым небом, а дно, находящееся  все время под водой, служит основой  корней особого вида растений. Задача растений – способствовать созданию микросреды, пригодной для размножения  микробной флоры, осуществляющей биологическую  очистку. Пройдя очистную ванну, вода медленно, причем в объеме, равном залитому объему воды, направляется на дальнейшее использование.

Известны две схемы  организации реагентного хозяйства: первая –предусматривает получение с заводов-поставщиков готовой продукции, которую затем с помощью специальных дозаторов вводят в обрабатываемую воду; вторая – основана на получении с заводов полуфабрикатов, нуждающихся в дальнейшей обработке и доведении до продукта, удобного для дозирования.

Употребляемые при обработке  воды реагенты вводятся в виде порошков или гранул (сухое дозирование) либо в виде водных растворов или суспензий (мокрое дозирование). Оба способа  дозирования требуют организации  на водоочистном комплексе реагентного  хозяйства. В первом случае на водоочистном заводе должны быть предусмотрены склад  готовой продукции и аппараты-дозаторы. Во втором, –учитывая, что реагенты поступают в виде полуфабрикатов, необходимо предусмотреть помимо склада аппаратуру для приготовления растворов (или суспензий) реагентов и дозирования в обрабатываемую воду. При этом возможно складирование реагентов в сухом виде навалом или в специальной таре либо в виде высококонцентрированных растворов в специальных емкостях.

Во избежание потерь коагулянта в результате слеживания, а также  при выполнении трудоемких погрузочно-разгрузочных работ при доставке коагулянта и  загрузке растворных баков в настоящее  время широко распространено хранение коагулянта в жидком виде. С этой целью на водоочистном заводе предусматривают  резервуары большего объема, в которых заготовляют расчетный запас коагулянта в виде раствора высокой концентрации (до 30%), загружая их коагулянтом, доставляемым с завода-изготовителя в кусках. В процессе эксплуатации концентрированный раствор коагулянта передают в расходные баки, где доводят раствор до рабочей концентрации 10-12%, а затем дозируют в обрабатываемую воду.

Для хранения реагентов в  сухом виде предусматривают закрытые помещения на первом этаже вблизи от растворных баков. При хранении навалом  сульфата алюминия и негашеной извести  высоту слоя принимают соответственно 1,5 и 2 м, а при наличии соответствующей  механизации допускается увеличение высоты слоя до 2,5 и 3,5 м. Высоту слоя поваренной соли следует принимать до 2 м.

2. Реагентное хозяйство. Оборудование. Обслуживание оборудования

Реагентное хозяйство  является одним из важнейших, хотя и  вспомогательным, звеном в составе  сооружений по очистке как природных, так и сточных вод, а также по обработке их осадков. Реагентное хозяйство представляет собой комплекс сооружений и оборудования, предназначенный для приема, складирования, приготовления растворов и дозирования различных видов реагентов, применяемых в системах водоснабжения и канализации.

Реагентное  хозяйство представляет собой комплекс сооружений, обеспечивающий хранение запасов реагентов, приготовление-растворов, внутреннее транспортирование и дозирование их.

В условиях роста производительности водопроводов, разнообразия методов  очистки вода, применения разных видов  коагулянтов и флокулянтов реагентное хозяйство усложнилось. Реагентное хозяйство включает в себя значительное число емкостных сооружений, складские помещения, разного рода мешалки, известегасилки, насосное и воздуходувное оборудование с трубопроводами и арматурой, дозирующие устройства, вспомогательные помещения. Особенностью хозяйства является большая насыщенность оборудованием, работа с агрессивными средами, требующими применения кислотоупорных материалов и специальной запорной арматуры.

Баки для растворения  реагентов и хранения готового раствора должны быть испытаны на водонепроницаемость. Допустимая утечка воды из бетонных и  железобетонных емкостей должна составлять не более 2 л на квадратный метр смоченной  поверхности в сутки. Гидравлические испытания проводят аналогично испытаниям резервуаров чистой воды. После, гидравлического  испытания внутренняя поверхность  баков должна быть облицована кислотоупорными  материалами или красками в несколько  слоев.

Насосы, трубопроводы и арматура также должны применяться из кислотостойких материалов или иметь внутреннюю кислотостойкую футеровку. Трубопроводы, транспортирующие агрессивные растворы, должны быть продублированы для бесперебойности  дозирования коагулянта и возможности производства ремонтных работ. Важнейшие непрерывно работающее механизмы и устройства, подверженные непосредственному воздействию агрессивных сред, должны быть также продублированы.

Учитывая, что во время  эксплуатации при растворении коагулянта образуется значительное количество нерастворившихся частиц, а также возможно отложение  осадка в трубах, несущих растворы реагентов, при приемке необходимо обратить внимание на:

– устройства для перемешивания и постоянного поддерживания во взвешенном состоянии нерастворимых частиц в растворе, при использовании для этих целей барботирования, нужно, чтобы воздухораспределительная система обеспечивала равномерную подачу воздуха по всей площади баков и скорость выхода воздуха из отверстий была не ниже 30 м/с;

–возможность создания повышенных скоростей в трубах, достаточных для уноса осевших частиц;

–правильную прокладку трубопроводов с минимальным количеством колен, тройников, застойных зон и провисших участков, где могут образовываться скопления осадка;

–наличие достаточного количества ревизий, прочисток и мест разъема труб;

–возможность промывки всех участков трубопроводов чистой водой. Вообще целесообразно в отдельных местах устраивать открытые лотки вместо трубопроводов.

Большинство из вышеупомянутых пунктов предусматривают на стадии рабочего проектирования, однако при  исполнении монтажники допускают отклонения, особенно при прокладке трубопроводов  малого диаметра, не представляя последствий  при эксплуатации этих систем.

Наладчики и эксплуатационный персонал совместно с монтажниками должны опробовать вое насосы, задвижки и другое оборудование поэлементно  в работе вначале на чистой воде, затем на приготовленных растворах  реагентов, с составлением актов  о их готовности к пуску в пробную  эксплуатацию.

Учитывая большую трудоемкость погрузо-разгрузочных работ из вагонов  и автомашин, и приготовления  из них растворов, должна быть предусмотрена  максимальная механизация этих процессов. В настоящее время наиболее прогрессивной  является следующая схема выполнения этих работ, требующая минимальных  физических сил обслуживающего персонала: коагулянт доставляется самосвалами, загружается в растворные баки, туда же подается определенное количество воды, производится их перемешивание, барботированием до заданной концентрации. Затем раствор перекачивается насосами в резервуары для мокрого хранения, откуда по мере надобности он перекачивается в расходные баки, доводится до нужной концентрации и дозируется в  обрабатываемую воду.