Системы оборотного водоснабжения поста мойки СТО

Системы оборотного водоснабжения поста мойки СТО

Аннотация

Задание:

Разработать проект системы оборотного водоснабжения поста мойки СТО, пропускная способность СТО - 20 ед. в сутки. Остальную нагрузку пост мойки закрывает самостоятельно. Характеристика сточных вод после процесса мойки:

·  Концентрация нефтепродуктов - 70 мг/л;

·        Концентрация взвешенных веществ -210 мг/л;

·        СПАВ - 30 мг/л.

Графическая часть:

1. Технологическая схема очистки стоков.

2.       Чертеж саморегулирующегося фильтра.

Краткие сведения о проекте:

В связи с образование стойких эмульсий СМС с дисперсиями стоков после процесса мойки на СТО, для очистки стоков используется метод электрофлотокоагуляции, с предварительной механической очисткой от крупных и грубодисперсных примесей на гидроциклонах. И доочисткой стоков на фильтре с плавающей загрузкой.

Курсовой проект содержит:

- листов 34;

таблиц 10;

рисунков и схем 4 шт.

Содержание

Введение

Сточные воды от мойки автомобилей

Условия сброса производственных сточных вод в городскую канализацию

Требование к проектным решениям систем водопотребления и водоотведения АТП

1. Нормативы водопотребления и водоотведения АТП

. Классификация и характеристика сточных вод и отходов СТО

. Выбор технологической схемы очистки воды после процесса мойки автомобилей

. Технологическая схема очистных сооружений

. Расчет аппаратов

5.1 Расчет гидроциклона

.2 Расчет электрофлотокоагулятора

.2.1 Электрокоагуляторы с алюминиевыми электродами

.4 Доочистка очищенной воды после электрофлотокоагуляции

.4.1 Расчет фильтра с плавающей загрузкой

.4.2 Расчет распределительной системы фильтра:

.5 Расчет бункера для временного хранения минерального осадка

6. Схема лабораторного контроля очистки сточных вод

. Обращение с отходами процесса мойки автомобилей

Литература

Приложение 1

Введение

Сточные воды от мойки автомобилей

Сточные воды от мойки автомобилей составляют 80-85% от объема производственных сточных вод АТП. Основными загрязнениями сточных вод являются взвешенные вещества и нефтепродукты. Концентрация взвешенных веществ зависит от большого числа факторов: типа автомобиля, его размера, характера дорожного покрытия, сезонных условий, состава грунта в районе эксплуатации, периодичности мойки подвижного состава и типа применяемой мойки. Для стока от мойки легковых автомобилей может быть принят следующий гранулометрический состав взвеси: 12% частицы с размером 300-2500 мкм; 75% -размером 300-100 мкм;13% - размером менее 100мкм.

Основной особенностью содержания нефтепродуктов является их слабая эмульгированность и адсорбция на высококонцентрированную взвесь, что существенно осложняет использование осадка из отстойников без его дополнительной обработки и утилизации всплывших нефтепродуктов. Отработанные масла являются основными органическими загрязнителями, задерживаемыми на очистных сооружения АТП, часть их всплывает на поверхность отстойников, часть собирается на минеральных частицах шлама и осаждается на дно отстойников. Применение при туалетной мойки автомобилей СМС ведет к эмульгированию нефтепродуктов и требует иного способа их очистки, т.к. отстой, коагуляция и фильтрация не обеспечивают необходимой эффективности, поэтому для этих целей необходимо использовать электрокоагуляцию и электрофлотокоагуляцию.

Условия сброса производственных сточных вод в городскую канализацию

В систему канализации запрещается сбрасывать:

·  Вещества, способные засорять городскую канализацию (окалину, известь, песок, металлическую стружку и т.п.);

·        Вещества, оказывающие разрушающее действие на материалы труб и сооружений канализации;

·        Нерастворимые масла, смолы, мазут и т.п.;

·        Биологические трудноокисляемые органические вещества;

·        ПАВ (биологически жесткие);

·        Взвешенные и всплывающие вещества, превышающие 500 мг/л, для которых не установлены ПДК в воде водных объектов;

·        Кислоты, горючие примеси, токсичные и растворенные газообразные вещества (растворители, бензин, бензол и др.);

·        Сточные воды, имеющие температуру свыше 40ºС, рН ниже 6,5 и выше 9,0, ХПК выше БПК₅ более чем в 2,5 раза или выше БПК_полн. Более чем в 1,5 раза;

·        Концентрированные маточные раствора;

·        Мусор, единовременные сбросы производственных сточных вод.

Достижение ПДК производственных сточных вод путем их разбавления условно чистыми стоками запрещено.

Нефтепродукты относятся к веществам, с большим трудом, поддающимся окислению при биологической очистке ст. вод. При большой концентрации нефтепродукты могут оказать неблагоприятное влияние на качество активного ила и затруднять эксплуатацию городских О.С. В связи с этим возникает проблема локальной очистки нефтесодержащих стоков вперед спуском их в гор. канализацию. Максимальная допустимая концентрация нефтепродуктов в стоках, поступающих на биологическую очистку, не должна превышать 2,5 мг/л. Практически в условиях АТП снизить концентрацию удается по взвешенным веществам до 5-10 мг/л, по нефтепродуктам до 5,0 мг/л. Поэтому наиболее правильным решением является вторичное использование в системах оборотного водоснабжения моечных стоков с ежедневным пополнением в количестве 10% от общего объема, при условии обмыва из водопровода для легковых автомобилей. Оборотная система при этом пополняется водой от рамки домыва автомобилей, частично свежей водой и водой после промывки фильтров.

Требование к проектным решениям систем водопотребления и водоотведения АТП

Основным направлением в проектировании водоснабжения и канализации АТП должно стать снижение потребления питьевой воды из системы водопровода и количества сточных вод, проступающих в систему канализации. Для этого необходимо предусмотреть:

·  Внедрение технологических процессов, требующих наименьшего расхода воды, а также систем оборотного водоснабжения;

·        Применение оборотных систем растворов для мойки;

·        Повторное использование в производстве отработанных растворов после очистки, что уменьшит потребление не только воды, но и материалов для приготовления растворов;

·        Отказ от применения биологически жестких ПАВ и других соединений, плохо поддающихся очистке.

При выборе источника водоснабжения следует выбирать вариант, по которому в качестве источника принимается водоем с наименьшим напряжением по водохозяйственному балансу. Принятые проектом объему водопотребления должны быть обоснованы нормативами. Решения по выбору источника и схемы водоснабжения должны быть увязаны с генеральной схемой комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Отсутствие каких-либо сбросов в водоем является полной гарантией защиты его от загрязнений. Это одно из требований, предъявляемых к проектам водоснабжения, а именно требование устройства максимального водооборота. При проектировании канализации, в первую очередь, необходимо рассматривать возможность уменьшения количества стоков за счет применения рациональных технологических процессов и оборотного водоснабжения. В случае пользования водными объектами помимо городского водопровода, а также при спуске ливневых вод в водный объект требуется согласовать и получить разрешения в органах надзора.

Каждый проект очистных сооружений должен предусматривать лабораторный контроль за эффективностью очистки.

Спуск сточных вод в водоем должен обеспечивать наиболее эффективное смешение стоков с водой водоема и происходить в местах повышенной турбулентности потока. При спуске стоков в водоем проект должен содержать расчет смешения стоков с водой водоема, в части расчета необходимо определить концентрацию всех вредных веществ в створе после пуска в него стока.

1. Нормативы водопотребления и водоотведения АТП

Таблица 1 [8]

Оптимальные нормы среднегодового расхода воды и количества сточных вод АТП на один автомобиль

Для легковых автомобилей расход на мойку равен - 700 л, при использовании в процессе мойки СМС расход равен -177 л.

При использовании оборотных систем водоснабжения концентрация загрязнений в воде, используемой повторно:

·  по взвешенным веществам - 40 мг/л

·        по нефтепродуктам - 20 мг/л

Источником водоснабжения АПТ, располагаемых в основном в населенных пунктах, является городской водопровод. Пополнение оборотной системы, в соответствии со СНиП 2.04.03-85 принято в количестве 10% от общего расхода воды на мойку.

Для отвода сточных вод на АТП предусматривают несколько систем канализации, которые присоединяются к соответствующим наружным сетям. Перед спуском в наружные сети производственные стоки должны подвергаться очистке на локальных очистных сооружениях до степени, устанавливаемой нормами проектирования наружных сетей канализации.

Сточные воды загрязненные взвесями, нефтепродуктами, ПАВ, должны пройти очистку перед спуском в канализацию (отстой, нейтрализацию, фильтрацию).

Таблица 2

Удельные показатели водопотребления поста мойки.

Коэффициентом использования оборотной воды в общем объеме водопотребления:

 (1)

где Q_об - количество воды, используемой в обороте, м³/ч;

Q_ист - количество воды, забираемой из источника, м³/ч;

Q_сыр - количество воды, поступающей в систему водоснабжения с сырьем, м³/ч.

Таблица 3

Баланс водопотребления и водоотведения поста мойка СТО

2. Классификация и характеристика сточных вод и отходов СТО

Сточные воды автотранспортных и авторемонтных предприятий подразделяются в зависимости от производственной деятельности на категории:

·  сточные воды от мойки автомобилей, входящие в систему оборотного водоснабжения;

·  осадки, содержащие нефтепродукты и соли алюминия;

·        нефтесодержащие сточные воды после флотатора.

3. Выбор технологической схемы очистки воды после процесса мойки автомобилей

Наибольшее распространение на АТП получили очистные сооружения, включающие в себя: горизонтальный отстойник, распределительную камеру, кассетный фильтр, водозаборную камеру, насосную станцию, реагентное хозяйство и блок обработки осадка, если в процессе мойки не применяются СМС.

Применение при мойке автомобилей СМС с высоким содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ), вызвано желанием улучшить качество мойки и существенно сократить количество расходуемой для этих целей воды. Но применение СМС приводит к изменению состава и свойств стоков после мойки и ухудшению эффективности работы очистных сооружений. При этом отстойники рационально применять для выделения более крупных частиц, так как при использовании СМС частицы с гидравлической крупностью менее 0,65 мм/с практически не выделяются.

Еще одно отрицательное влияние применения СМС это образование стойких эмульсий с дисперсиями стока (автомобильным маслом и бензином), что в свою очередь препятствует хлопьеобразованию и седиментации частиц. Образование стойких эмульсий обуславливает непригодность механических методов доочистки моечного стока для повторного использования на мойке автомобилей. Наиболее рационально использовать для этих целей электрохимические методы - электрокоагуляцию и электрофлотацию, с предварительной и последующей механической доочисткой, так как для очищаемых вод на электрокоагуляторах существует ограничение по взвешенным веществам, которое составляет до 50 мг/л.

Достоинство метода электрокоагуляции:

·  очистка до требуемых норм;

·        компактность установок и простота управления;

·        отсутствие реагентного хозяйства;

·        простота обслуживания и экономичность.

Недостатки метода электрокоагуляции:

·  значительный расход электроэнергии и конструктивных материалов на растворимые электроды - перекрывается отсутствием сброса сточных вод и минимальной подпиткой оборотного водоснабжения свежей водой, используется блок из нерастворимых электродов;

·        необходимость предварительного разбавления стоков при большой концентрации - на выходе после процесса мойки сточные сильно разбавлены;

·        наличие обводненного осадка, требующего обработки утилизации - малое количество осадка при данной загрузка пост мойка;

·        ограничение по расходу сточных вод до 50 м³/ч - небольшой расход до 0,207м³/ч;

·        возможность зашламления межэлектродного пространства;

·        возможная пассивация электродов при неправильном конструктивном решении аппарата.

Использование нефтеловушек различных модификаций и фильтров с полимерной загрузкой исключается, как неэффективное, так как нефтепродукты в стоках после мойка с СМС находятся в виде стойких эмульсий.

Основным методом очистки стоков после процесса мойки выбираем электрофлотокоагуляцию, что в отличие от простой коагуляции и других методов механической очистки значительнее эффективней.

4. Технологическая схема очистных сооружений

Сток из моечной канавы 1, поступает в открытый гидроциклон 2, расположенный в непосредственной близости от мойки автомобилей, в котором происходит задержание частиц с гидравлической крупностью 25 мм/с.

Далее вода поступает в открытый гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром 3, где задерживаются частицы с гидравлической крупностью 0,15 мм/с. Эффективность механической очистки 40-60%. Далее сточные воды самотёком поступают в электрокоагулятор ЭК-029-Э-А/С-1 (с выпрямителем) 4, в которой происходит ввод коагулянта за счет анодного растворения металла (алюминия) и электрофлотации загрязнений газом, выделенным на катоде., во время процесса электрофлотокоагуляции происходит очистка сточных вод от эмульгированных нефтепродуктов и СПАВ, эффективность очистки до 98%. Доочистка очищенных стоков производится на фильтрах с плавающей загрузкой ФПЗ-3, 5, материал загрузки пенополиуретан с размером гранул от 0,5 до 12 мм.

Эффективность очистки по взвешенным веществам 85%. Очищенная вода поступает в резервуар чистой воды 6 и моечным насосом 7 подается на повторное использование. Частицы, выпавшие в электоркоагуляторе, содержат часть непрореагирующего коагулянта, поэтому их можно отправить на вторичное использование в моечную канаву. Осадок, выпавший в гидроциклонах 1 и 2, откачивается насосом 8 в бункер для осадка 9, который по мере накопления опорожняется.

Образовавшаяся пена в камере электрохимической очистки собирается пеносборным устройством в приемный лоток и далее насосом 10 в нефтесборник 11.

Данная схема очистки наиболее приемлема при относительно небольшом расходе и небольших производственных площадях. Реагентную очистку, ввод коагулянта в которой осуществляется способом, не требующим дополнительных площадей, и позволяет автоматически менять дозу реагента в зависимости от исходной концентрации загрязнений и необходимой степени очистки.

мойка сточный водоотведение электрофлотокоагулятор

5. Расчет аппаратов

.1 Расчет гидроциклона

Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ допускается применять открытые и напорные гидроциклоны.

Открытые гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод всплывающих и оседающих, тяжелых грубодисперсных примесей гидравлической крупностью свыше 0,2 мм/с, а также скоагулированной взвеси.

Открытые гидроциклоны без внутренних вставок применяют для задержания крупно- и мелкодисперсных примесей, гидроциклоны с конической диафрагмой предназначены для выделения мелкодисперсных взвешенных веществ и при относительно малых расходов - до 200 м³/ч.

Напорные гидроциклоны следует применять для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей главным образом минерального происхождения.

При необходимости более глубокой очистки сточных вод применяют последовательную работу гидроциклонов различных типоразмеров. Аппараты первой ступени удаляют из воды грубые взвеси, а аппараты последующих ступеней используют для более мелких частиц. На первой ступени следует использовать гидроциклоны больших размеров для задержания основной массы взвешенных веществ и крупных частиц взвеси, которые могут засорить гидроциклоны малых размеров, используемые на последующих ступенях установки.

Выбираем на первой ступени открытый гидроциклон без внутренних устройств, на второй ступени открытый гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром. Откажемся от выбора напорного циклона так как сточные воды в схеме очистки идут самотеком, а для применения напорного циклона в системе необходим дополнительный напор.

Эффективность очистки по взвешенным веществам определяем по формуле:

 , (2)

где С_en - начальная концентрация взвешенных веществ;

С_ex - допускаемая конечная концентрация взвешенных веществ.

на I ступени

на II ступени

1. Определяем коэффициент пропорциональности, зависящий от типа циклона:

а) без внутренних устройств, K_hc = 0,61

б) с конической диафрагмой и внутренним цилиндром, K_hc = 1,98

2. рассчитываем производительность одного аппарата:

, м³/(м²·ч) (3)

где u₀ -гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для достижения требуемого эффекта, мм/с.

а)  м³/(м²·ч)

б)  м³/(м²·ч)

3. Назначаем по таб.8.1[4] диаметр гидроциклона I ступени D_hc = 0,5 м, II ступени D_hc = 0,5 м, и находим производительность одного аппарата Q_hc:

 м³/ч (4)

II ступени

4. Определяем количество рабочих аппаратов:

 , шт (5)

где q_w - максимальный часовой расход сточной воды, К=1,4.

на I ступени

II ступени

Принимаем один резервный аппарат на каждой ступени механической очистки.

Определяем количество осадка, выделяемого задерживаемого на циклоне за сутки:

, м³/сут (6)

где Q - суточный расход сточных вод м³/сут; p_mud- влажность осадка, равная 90%;γ_mud - плотность осадка, равная 1 г/см³.

на I ступени

 м³/сут.

II ступени

 м³/сут.

Согласно [13] принимаем следующие конструктивные размеры и характеристики гидроциклонов:

Таблица 4

Краткая характеристика применяемых гидроциклонов

5.2 Расчет электрофлотокоагулятора

Эффективность электрокоагулятора значительно выше, чем использование коагуляции с применением солей коагулянтов, отпадаем необходимость в реагентном хозяйстве. Также при использовании нерастворимых электродов, пузырьки выделяемых газов участвуют в процессе флотации, то есть происходит дополнительная очистка сточных вод от загрязнений методом флотации без применения принудительного нагнетания воздуха и т.п. Электрокоагуляторы эффективны для удаления из стоков тонкодиспергированных примесей в пределах рН 5-9, то есть при применении СМС при мойке автомобилей сточная вода будет находится примерно в этой области рН, следовательно нет необходимости в корректировке рН стоков, для улучшения эффективности очистки.