Современные технологии развития системы водоснабжения и водоотведения на СП ОАО 'Спартак'

Современные технологии развития системы водоснабжения и водоотведения на СП ОАО 'Спартак'

Современные технологии развития системы водоснабжения и водоотведения на СП ОАО "Спартак"

1. Характеристика предприятия пищевой промышленности

Кондитерская фабрика специализируется на выпуске кондитерских изделий (конфетно-шоколадной продукции, карамели, печенья, вафель) и обладает производительной мощностью 1719 м³/сут.

В состав предприятия входят конфетно-шоколадный, карамельный, бисквитный и вафельный цеха, расположенные на одной промплощадке. На промышленной площадке предприятия кроме основных цехов размещены вспомогательные производства и сооружения: цех полуфабрикатов, административно-бытовой корпус, воздушная и холодильная компрессорная станции, литография, склады, котельная, трубопроводы тепло-, холодо-, воздухообеспечения и др.

Режим работы производственных цехов и участков предприятия - двух-трехсменный в зависимости от поступления сырья на переработку и заказов потребителей на готовую продукцию. Холодильная компрессорная станция работает круглосуточно, обеспечивая выработку холода и работу холодильных камер.

Сброс сточных вод после очистки осуществляется в городскую канализационную сеть по одному выпуску.

1.1 Природно-климатическая характеристика района расположения промышленного предприятия

водоснабжение качество сточный поверхностный

В данном дипломном проекте приводятся результаты мониторинга показателей качества питьевой воды, сточных вод и дождевых стоков, а также производятся проектирование и расчет дождевой системы водоотведения предприятия СП ОАО «Спартак». Месторасположением кондитерской фабрики является город Гомель. Он расположен в умеренном поясе на пути движения западных воздушных масс с Атлантики. Климат умеренно-континентальный. Природно-климатическая характеристика города Гомеля представлена в таблице 1 и на рисунке 1 в соответствии с [1].

Таблица 1 - Природно-климатическая характеристика города Гомеля

Рисунок 1 - Средние месячные температуры

1.2 Технологические процессы производства кондитерских изделий

Кондитерские изделия - это изделия, большая часть которых состоит из сахара или другого сладкого вещества (меда, ксилита, сорбита), а также патоки, различных фруктов и ягод, молока, сливочного масла, какао-бобов, ядер орехов, муки, крахмала, и других компонентов. Это продукты, отличающиеся приятным вкусом и ароматом, красивым внешним видом, высокой пищевой ценностью и калорийностью. Эти изделия наряду с такими продуктами как растительные и животные жиры, относятся к высококалорийным продуктам. Причем калорийность кондитерских изделий значительно превышает калорийность многих других пищевых продуктов.

Отличительной особенностью кондитерских изделий является то, что они изготавливаются только из натурального сырья и тем самым хорошо усваиваются организмом.

1.3 Назначение воды в процессе производства

На предприятиях пищевой промышленности вода применяется для нагрева и охлаждения полуфабрикатов и сырья, в качестве составляющей получаемой продукции и для мойки оборудования и инвентаря. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды поступает от собственной котельной. В дальнейшем пар и горячая вода используются как в качестве составляющей готовой продукции (получение сиропов, эмульсий и т.д.), так и для обогрева и поддержания повышенной температуры полуфабрикатов в процессе производства.

При охлаждении преследуют следующие цели:

а) перевод полуфабриката из жидкого состояния в пластичное (например, охлаждение жидкой карамельной массы до пластичного состояния);

б) перевод полуфабриката из пластичного состояния в твердое (например, охлаждение отформованной карамели перед фасовкой);

в) охлаждение жидкого или полужидкого полуфабриката до температуры, близкой к температуре кристаллизации (например, охлаждения шоколадной массы перед ее кристаллизацией);

г) охлаждение полуфабриката с целью предупреждения расплавления легкоплавких компонентов.

Холодная вода в качестве составляющей производимой продукции используется, в основном, при производстве шоколадных, бисквитных и карамельных изделий (получение сахаро-поточного сиропа, вафельного листа и т.д.).

Во вспомогательном производстве вода используется для:

а) охлаждения оборудования воздушной, аммиачной, компрессорной станций и теплообменных аппаратов, фреоновых холодильных установок, главного производственного корпуса;

б) регенерации натрий-катионитовых фильтров;

в) охлаждения питательного насоса;

г) восполнения продувок и потерь на котельной;

д) системы пожаротушения.

1.4 Балансовая схема водоснабжения и водоотведения

Балансовая схема водоснабжения и водоотведения предприятия приведены на рисунке 2 (в зависимости от нужд на которые используется вода). Расход воды, необходимой на уборку помещений приведен в таблице 2. Баланс воды по вспомогательным производствам и по общему расходу воды приведены соответственно в таблицах 3 и 4.

Исходные и расчетные данные по расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды приведены в таблице 5.

Сводные балансы по водопотреблению и водоотведению, а также безвозвратные воды приведены в таблицах 6,7 и 8.

Как видно из таблицы 6 общий среднегодовой расход воды на все нужды предприятия составляют Q_ср.год. = 532937 м³/год.

Среднесуточный расход сточных вод Q_ср.сут, м³/сут, рассчитывается по формуле

 (1)

где    340 - количество рабочих дней, на предприятии, в год, сут.

Тогда

 м³/сут.

Среднечасовой расход сточных вод Q_ср.ч, м³/ч, определим по формуле

 (2)

 м³/ч.

Среднесекундный расход сточных вод q_ср.с, м³/с, определяется по формуле

,

е) нужд прачечной;

ж) уборки помещения и т.д.

Кроме этого, вода используется для хозяйственно-питьевых нужд, включая горячее водоснабжение.

1.5 Системы и схемы водоснабжения и водоотведения

На предприятии существуют следующие системы водоснабжения и водоотведения:

а) система водоснабжения исходной питьевой воды;

б) система водоснабжения умягченной воды;

в) система оборотного водоснабжения компрессорных установок;

г) система производственно-противопожарного водоснабжения;

д) система промышленных и хозяйственно-питьевых стоков;

е) система дождевых вод.

Исходная питьевая вода поступает на предприятие по трем водоводам от городских сетей: с ул. Советской, с ул. Хатаевича и с ул. Чехова.

Как уже указывалось, исходная питьевая вода используется на технологические нужды (охлаждение оборудования, в качестве составляющего готового продукта и мойка оборудования и инвентаря); на компрессорных станциях (система оборотного водоснабжения), на вспомогательные нужды и на хозпитьевые нужды предприятия.

На внутриплощадочных сетях фабрики установлены пожарные гидранты (10 штук), которые обеспечивают наружное пожаротушение. На территории предприятия расположены три пожарных водоема (два объемом по 200 м³ и один - 300 м³).

Существующая система промышленных и хозяйственно-питьевых стоков предназначена для отведения производственных и бытовых сточных вод предприятия в городскую канализацию. Производственные и бытовые сточные воды сбрасываются в канализационную систему по четырем выпускам (№1, 2,3,4). Система канализации - общесплавная.

Система водоотведения предприятия не оснащена приборами учета.

м³/ч.

Максимальный суточный расход Q_max.сут, м³/сут

, (4)

где K _сут.max - коэффициент суточной неравномерности водопотребления

для населенного пункта K _сут.max =1,1 ÷ 1,3 (по СНиП 2.04.02-84), [4].

В дипломном проекте K _сут.max принимаем равным 1,2.

Тогда

м³/сут.

Минимальный суточный расход Q_min.сут, м³/сут

, (5)

где K _сут.min - коэффициент суточной неравномерности водопотребления для населенного пункта K _сут.min =0,7 ÷ 0,9 (по СНиП 2.04.02-84), [4].

В курсовом проекте K _сут.min принимаем равным 0,8.

Тогда

м³/сут.

Максимальный часовой расход Q_max.ч., м³/ч, определяется по формуле

, (6)

где    K_ч.max - коэффициент часовой неравномерности водопотребления, принимается рассчитывается по формуле

, (7)

где  - коэффициент, учитывающий режим работы предприятий, равный a_max=1,2 - 1,4, принимаем a_max=1,3;

 - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по таблице 2 [4] и равен 1.

,

 м³/ч.

Минимальный часовой расход Q_min.ч., м³/ч, определяется по формуле

, (8)

где K_ч.min - коэффициент часовой неравномерности водопотребления, принимается рассчитывается по формуле

, (9)

где    - коэффициент, учитывающий режим работы предприятий, равный a_max=0,4 - 0,6, принимаем a_max=0,5;

 - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по таблице 2 [4] и равен 1.

,

 м³/ч.

Максимальный секундный расход q_max.c, м³/с, определяем по формуле

, (10)

 м³/с.

Минимальный секундный расход q_min.c, м³/с, определяем по формуле

, (11)

 м³/с.

2. Мониторинг качества воды по системам водоснабжения и водоотведения

2.1 Общие положения по проведению мониторинга качества воды

Методика общественного мониторинга планирования и управления - это методика контроля и обследования определенных объектов, при которой цели плана увязываются с ресурсами с помощью программ. Они представляют собой применение системного подхода и основаны на формулировании целей экономического развития, их разделении на подцели более подробного характера и выявлении ресурсов, необходимых для их согласованной реализации.

В Рекомендациях Всемирной организации здравоохранения (2004 г.) для контроля качества воды из водоисточника и работы сооружений водоподготовки предлагается использование эксплуатационного мониторинга (далее мониторинг), предполагающего контроль эффективности управления системой водоснабжения и обеспечение охраны качественного потребления воды предприятием пищевой промышленности, в частности за счет повышения качества питьевой воды, используемой в технологии производства. Рекомендуемыми параметрами эксплуатационного мониторинга являются: для исходной воды, подаваемой на фабрику из городских сетей водоснабжения - мутность, цветность, рН и другие показатели; для сточной воды, поступающей от кондитерской фабрики в городскую канализационную сеть - жиры, нефтепродукты, СПАВ, рН и другие показатели. Результаты эксплуатационного мониторинга являются научным обоснованием инженерных и технологических решений по повышению барьерной роли сооружений по водоподготовке.

Вода, поступающая в систему городского водопровода, проходит тщательную очистку, и ее качество находится под строгим контролем, но проходя длинный путь от станции очистки до потребителя, вода может загрязниться различными соединениями и микроорганизмами.

Качество воды можно контролировать более чем по 180 показателям. Однако в данном дипломном проекте ограничимся значительно меньшим количеством исследуемых факторов.

В качестве объектов исследования выбраны точки для отбора проб из системы водоснабжения и водоотведения на кондитерской фабрике СП ОАО «Спартак».

2.2 Методика отбора проб воды

В настоящее время существует необходимость разработки подходов к количественной оценке эпидемиологической значимости различных объектов окружающей среды, а также экономически выгодных методов обнаружения возбудителей паразитарных болезней.

Заслуживают внимания исследования, направленные на разработку простых и эффективных методов индикации многих таксономических, разноплановых паразитарных агентов (гельминтов, энтеропатогенных простейших, в том числе ооцист криптоспоридий и др.) на различных объектах окружающей среды.

Для применения иммуноферментного анализа (ИФА) требуется более сложная подготовка диагностического материала и использование дорогостоящих специальных тест-систем, не выпускающихся в настоящее время отечественными производителями.

Таким образом, назрела необходимость разработки эффективного и экономически выгодного метода обнаружения превышения показателей ПДК в водной среде. Используемые в данном дипломном проекте методы обеспечивают эффективное (70-80%) обнаружение превышения показателей ПДК в воде. Методы нашли применение при осуществлении предупредительного и текущего санитарного надзора за работой санитарно-технических сооружений по обеззараживанию питьевых вод, сточных вод и их осадков, а также при проведении оздоровительных мероприятий в очагах паразитарных болезней.

2.2.1 Методика отбора проб питьевой воды

Отбор проб питьевой воды по количеству и кратности проводят в соответствии с СанПиН [2].

Контроль воды из разных водоисточников по различным показателям может быть рекомендован при условии неоднократных неудовлетворительных микробиологических результатов исследования.

Количество проб и точек отбора в распределительной сети утверждается по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой при разработке рабочей программы с учетом численности водопотребителей.

Отбор проб воды производится в чистые емкости. Сосуды больших объемов (молочные фляги, металлические и пластмассовые ведра и т.п.) тщательно промываются кипяченой водой и ополаскиваются отбираемой для анализа водой.

Пробы воды могут доставляться в лабораторию без обработки или (в целях облегчения их транспортирования) после предварительной обработки - концентрирования материала путем коагуляции и адсорбции с помощью таких коагулянтов, как сульфат алюминия, сульфат железа, сульфат меди, и сорбента (древесный уголь БАУ-2 или оксид алюминия).

В пробу воды на месте отбора одновременно добавляют один из коагулянтов и сорбент в дозе 0,4-0,6 г/дм³, затем тщательно перемешивают и отстаивают 15-20 мин. После этого надосадочную жидкость удаляют, осадок переносят в сосуд объемом 1 л, доставляют в лабораторию и обрабатывают по нижеописанной методике.

Пробы, не прошедшие предварительную обработку, могут храниться при температуре 15-20ºС не более двух суток.

Ход исследования таков: питьевая вода исследуется в объеме не менее 50 дм³, вода водоисточников - в объеме не менее 25 дм³. В пробу воды одновременно добавляют один из коагулянтов (сульфат алюминия, сульфат железа, сульфат меди) и сорбентов (БАУ-2, Al2O3) в количестве 0,4-0,6 г/ дм³, тщательно смешивают, оставляют на 15-20 мин. Надосадочную жидкость осторожно сливают, осадок энергично встряхивают и переносят в центрифужные пробирки, центрифугируют в течение 3 мин при 1000 об/мин. Воду сливают, к осадку добавляют по 6-8 мл 0,002% раствора Твин-80. Смесь размешивают и вновь центрифугируют, надосадочную жидкость сливают в чистую пробирку, добавляют столько же воды и центрифугируют в течение 3 мин при 1000 об/мин, надосадочную жидкость выливают, а осадок наносят на предметные стекла, высушивают на воздухе. Высушенный на воздухе осадок фиксируют над пламенем горелки, красят. При этом нужно избегать следующих ошибок:

а) изготовления слишком толстых препаратов;

б) фиксирования плохо высушенных мазков;

в) недостаточной фиксации;

г) длительной фиксации над пламенем.

Ход окраски:

а) на высушенный препарат кладут кусочек фильтровальной бумаги и наливают раствор карболового фуксина;

б) препарат нагревают над пламенем горелки до появления паров, охлаждают и снова нагревают (3 раза);

в) дают остыть, сбрасывают фильтровальную бумагу;

г) опускают препарат в солянокислый спирт для обесцвечивания (обесцвечивают до полного отхождения окраски);

д) промывают водой;

е) докрашивают препарат метиленовым синим в течение 20-30 с;

ж) промывают водой и высушивают на воздухе. Микроскопируют с иммерсионной системой весь объем полученного осадка.

Рисунок 7 - Окраска по Граму (непрокрашенное округлое образование, отмеченное стрелкой, является криптоспоридиальной ооцистой

Рисунок 8 - Окраска на кислотоустойчивость по Цилю - Нильсену (округлые образования, отмеченные стрелками, являются ооцистами Cryptosporidium)

Ооцисты криптоспоридий окрашиваются в красный, все остальные элементы и бактерии - в синий. При окраске по Граму ооцисты не прокрашиваются и остаются бесцветными (рисунки 7 и 8).

Микроскопирование и идентификация паразитарных патогенов в пробах воды должны выполняться специалистом, умеющим отличать их от фитопланктона и яиц гидробионтов.

На обработку одной пробы требуется не менее 10 человеко-часов. Результат анализа может быть получен не ранее чем на следующий рабочий день после доставки пробы.

При микроскопировании подсчитывают число паразитарных патогенов во всем объеме осадка, что соответствует их числу в исследованной пробе.

2.2.2 Методика отбора проб сточной воды

Положение о порядке отбора проб сточных вод перед сбросом в городскую канализационную сеть города Гомеля от предприятий и организаций устанавливается периодичность отбора проб сточных вод не менее одного раза в квартал для каждого предприятия или организации с целью контроля за соответствием качества сточных вод установленным нормативам и предотвращения загрязнения бассейна реки Сож.

Промышленные предприятия, организации, осуществляющие сброс пром-дождевых сточных вод в коммунальную сеть дождевой канализации, должны обеспечить представителям лаборатории цеха ливневой канализации КАУП «ГорСАП», санитраным и водоохранным органам возможность проведения контроля в любое время суток не позднее 20 минут с момента требования. Время прибытия контролирующих представителей на контролируемое предприятие фиксируется в специальном журнале, находящемся у представителя указанных служб, и подтверждается росписью секретаря приемной или другого должностного лица. Указанные лица обязаны немедленно поставить в известность руководство предприятия, организации о прибытии представителей служб для отбора проб сточных вод.

Отбор пробы сточных вод оформляется двусторонним актом отбора проб за подписями представителя лаборатории цеха ливневой канализации КАУП «ГорСАП» и представителя предприятия, организации.

В случае отказа представителя предприятия подписать акт, указывается фамилия этого представителя и причина отказа. Если причина отказа от подписи является не обоснованной, то отбор пробы считается действительным. В случае отсутствия представителя предприятия или организации в течении 20 минут с момента прибытия представителя служб на предприятие, отбор проб производится без представителя (с соответствующей отметкой в акте отбора), и отобранная проба считается действительной.

Акт отбора проб сточной воды на предприятии или организации может быть оформлен с участием представителя Гомельского областного центра гигиены и эпидемиологии, представителя природоохранных органов, представителя городского исполнительного комитета или лица, ими уполномоченного. В этом случае отбор проб может производиться и без присутствия представителя предприятия, организации и считается действительным. Составленный таким образом акт является официальным документом, подтверждающим факт отбора пробы на предприятии. Один экземпляр акта остается на предприятии, в организации, другой - прилагается к отобранной пробе, третий - хранится в лаборатории цеха ливневой канализации КАУП «ГорСАП».

Отбор пробы сточной воды предприятия, организации проводится путем контрольной разовой пробы в последнем колодце предприятия перед выпуском в коммунальную сеть дождевой канализации представителем лаборатории цеха дождевой канализации в присутствии представителя предприятия.

При наличии на предприятии нескольких выпусков в коммунальную сеть дождевой канализации, отбор производится по каждому выпуску отдельно. Из отобранной пробы одна часть сточной воды предназначена для анализа в лаборатории контролирующих служб, другая часть - по желанию представителя - остается на данном предприятии для параллельного определения степени загрязнения. По желанию предприятия для получения результатов, исключающих спорность, на предприятии отбирается третья - контрольная проба (далее - арбитражная проба). Арбитражная проба отбирается одновременно с отбором контрольной разовой пробы, пломбируется пломбатором контролирующей службы, сопровождается четвертым экземпляром акта отбора.

Анализ арбитражной пробы проводится в случае возникновения разногласий по результатам анализов контрольной разовой пробы выполненной лабораторией Горрайинспекции природных ресурсов и охраны окружающей среды или Гомельского областного центра гигиены и эпидемиологии и предприятием или организацией.

Арбитражная проба хранится в холодильнике в течении времени, допустимого при консервации, в лаборатории предприятия, организации или в месте, оговоренном двумя сторонами.

Арбитражная проба направляется на анализ в независимую аккредитованную лабораторию (комитет природных ресурсов и охраны окружающей среды или Гомельский областной центр гигиены и эпидемиологии), если между лабораториями цеха дождевой канализации КАУП «ГорСАП» и предприятия, организации возникает спор о правильности получения результатов. Анализ должен быть произведен в срок, допустимый для хранения консервированной пробы.

Транспортировка арбитражной пробы в независимую аккредитованную лабораторию, осуществляющую независимый анализ, осуществляется любым разрешенным видом транспорта, обеспечивающим сохранность пробы и ее быструю доставку, исключающим перегрев или переохлаждение пробы. Транспортировка осуществляется за счет предприятия и в присутствии представителей лаборатории цеха дождевой канализации КАУП «ГорСАП» и предприятия.

Если результаты, полученные в лабораториях контролирующих служб и предприятия (организации) имеют достаточную сходимость, арбитражная проба уничтожается после истечения срока ее хранения.

Измерение концентраций загрязняющих веществ в арбитражной пробе производится согласно области аккредитации независимой лаборатории.

После проведения испытаний арбитражной пробы в лаборатории, осуществляющей независимый анализ, оформляется протокол установленной формы.

Оформленный протокол испытаний арбитражной пробы направляется в лабораторию цеха дождевой канализации КАУП «ГорСАП» и предприятию или организации [26].

Точки отбора должны быть оборудованы согласно требованиям техники безопасности и охраны труда.

2.3 Мониторинг качества воды, взятой из питьевого водопровода

Объектом исследования в данном пункте дипломного проекта является питьевая вода, которая должна быть безвредна для здоровья человека, иметь хорошие органолептические показатели и пригодна для использования в технологических и хозяйственно-питьевых процессах. Ее качества должны отвечать СанПиН 10-124 РБ 99 [2].

Отбор проб проводился в соответствии со стандартной методикой [4]. Данные пробы проверялись в лабораторных условиях по некоторому ряду показателей. Результаты исследований и допустимые нормы приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Мониторинг гидрохимических исследований

В результате проведенного мониторинга воды, взятой из трех различных источников - трубопроводов, расположенных на территории кондитерской фабрики СП ОАО «Спартак», видно, что все показатели проб 1-3 соответствуют нормам. Вода является мягкой, содержание хлорид-ионов, сульфат-ионов, окисляемость воды находятся в пределах нормы водопотребления, а это свидетельствует о том, что вода, используемая на технологические, вспомогательные и хозяйственно-питьевые нужды пригодна для ее использования.

Вода является неотъемлемой частью производственного процесса. Ее качество влечет за собой качество производимой продукции и тем самым влияет на состояние здоровья человека.

Так как забор воды на нужды предприятия осуществляется из городского водопровода, то для сравнения ранее были проведены исследования качества питьевой воды, подаваемой в здания по тем же металлическим трубопроводам, проложенным в 70-х годах прошлого столетия, для выявления изменений показателей от нормируемых по СанПиН 10-124 РБ 99 [2].

По результатам исследований было выявлено, что вода, протекающая по трубопроводам города Гомеля, практически по всем показателям отвечает требованиям СанПиН 10-124 РБ 99 и тем самым пригодна для использования в хозяйственно-питьевых и вспомогательных целях.

Несмотря на то, что мониторинг качества воды из питьевых водопроводов показал хорошие результаты, было необходимым дать следующие рекомендации потребителям.

Так, при предварительном сливе воды из кранов в течение 10-15 минут, применяемом при отборе проб, согласно действующим нормативно-методическими документам, как правило, происходит полный её обмен во внутридомовых сетях. В связи с этим пробы воды, отбираемые в соответствии с вышеуказанными документами, в большей степени характеризует качество питьевой воды на участке наружной распределительной водопроводной сети на вводе в здание, чем фактическое качество воды, употребляемой населением, во внутренней распределительной водопроводной сети здания.

Пробы воды, отобранные на исследование без сливания воды в течение 10-15 минут, в большей степени характеризует качество воды, употребляемое населением из внутренней распределительной водопроводной сети здания в период утреннего водоразбора.

Учитывая худшие показатели качества питьевой воды, полученной из квартирных водоразборов при отсутствии предварительного слива воды в течение 10-15 минут, можно в зависимости от конкретной санитарно-эпидемиологической обстановки рекомендовать населению не использовать такую воду непосредственно для питьевых целей и приготовления пищи без предварительного кипячения.

Подробные результаты мониторинга гидрохимических исследований изложены в статье сборника [3].

2.4 Мониторинг качества воды, взятой из колодца на выпуске в городскую канализационную сеть

Для анализа в данном пункте дипломного проекта взята сточная вода, поступающая непосредственно после использования ее в хозяйственно - питьевых, технологических и вспомогательных целях предприятия, при сбросе в коммунальную хозяйственно-фекальную канализацию города Гомеля. Качество данной воды должно соответствовать требованиям СНиП 2.04.03-85 [5].

Состав загрязняющих веществ, их концентрация в сточных водах, поступающих на очистку, и ПДК на выпуске в городскую канализационную сеть приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Мониторинг состава и концентраций загрязненных сточных вод В мг/дм³

В результате проведенного мониторинга воды, взятой из одного источника - трубопровода, расположенного на выпуске из производственного трубопровода в городскую канализационную сеть, видно, что все показатели проб 1-3 соответствуют нормативным требованиям. Сброс сточной воды в городскую канализацию допустим [25].

3. Проектные предложения по развитию системы водоотведения поверхностных сточных вод на СП ОАО «Спартак» с использованием современных технологий

3.1 Анализ современных технологий в области очистки и отведения поверхностных сточных вод с территории промпредприятия

Возникновение потребности в современных технологиях очистки сточных вод обусловлено введением нормативной базы, устанавливающей пределы сброса загрязняющих веществ, содержащихся в хозяйственно-бытовых, дождевых и производственных сточных водах, независимо от вариантов их отведения с объектов (городская канализационная сеть, водоемы и т.п.). Кроме того, законом РБ «Об охране окружающей среды» установлена плата, взимаемая с предприятий за негативное воздействие на окружающую среду, в том числе и за сброс сточных вод. За превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ с предприятий взимается плата, в пятикратном размере превышающая установленные нормативы.

Большинство предприятий как действующих, так и вновь открывающихся стоят перед выбором: либо организовать качественную очистку, поступающих от предприятия сточных вод за счет внедрения современных технологий, либо платить значительные штрафные санкции за нарушение экологического законодательства [3].

Новые технологии по очистке сточных вод разрабатываются с учетом норм и правил для очищенных стоков [21].

Простые очистные сооружения представляют собой накопительные емкости большого объема. В данных очистных сооружениях, как правило применяется метод отстаивания. Взвешенные тяжелые вещества осаждаются на дно очистных сооружений, а осветленная вода сбрасывается на рельеф. Такой метод очистки сточных вод не является достаточно эффективным, но позволяет отделить крупные тяжелые частицы в сточной воде перед основной очисткой.

Следующее поколение станций очистки стоков основаны на более сложном и эффективном оборудовании. Как правило, в основе используются биологические очистные сооружения. Такие очистные станции в недалеком прошлом устанавливали на все предприятия без ограничения. Но на самом деле биологические методы для очистки стоков промышленных предприятий не является универсальным способом решения задач. Биологические очистные сооружения, как правило, хорошо работают на коммунальных фекальных сточных водах. В промышленности биологическая очистка стоков не находит широкого применения. Биологическая очистка сточных вод может использоваться для очистки промышленных стоков как один из этапов сложной технологической линии.

На смену обычным биологическим очистным сооружениям пришли новые высокоэффективные физико-химические методы [19]. Основные методы можно разделить на:

а) методы осаждения;

б) сорбционные методы;

в) фильтрация;

г) флотация;

д) реагентная обработка;

е) использование центробежных сил;

ж) ионообменные методы;

з) обезвоживание;

и) мембранные методы.

Для осаждения загрязняющих веществ при очистки стоков используются, как правило, отстойники. Они бывают простые и сложных конструкций. В очистке промышленных стоков роль отстойников выполняют иногда усреднители [21].

Для сорбции загрязнений в водоочистке используются различные сорбенты. Большая часть сорбентов представляют собой различные активированные угли.

Фильтры, которые используются в водоподготовке, как правило в очистке стоков не используются. Под словом фильтрация в очистке стоков подразумевается осаждение и выделение взвешенных частиц на фильтрационном материале. Фильтры бывают различных конструкций и модификаций и различаются по степени автоматизации.

Флотационные способы получили широкое распространение для очистки любых типов стоков. Их используют также для сгущения осадка перед обезвоживанием. Флотаторы также очень эффективны для разделения суспензий, что не маловажно для очистки и переработки стоков. Использование флотации для переработки сточных вод металлургических и горно-обогатительных предприятий позволяет извлекать из стоков важные компоненты.

Реагентная обработка для очистки стоков в основном представляет собой коагуляцию и флокуляцию. Коагулянты в сочетании с флокулянтами позволяют увеличить эффективность работы флотатора или отстойников. При необходимости проведения химических превращений для удаления загрязнений в стоках устанавливают специальных реакторы.

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод, а также для разделения суспензий широко применятся аппараты с использованием центробежных сил. В основном при очистке сточных вод используются гидроциклоны, центрифуги и различные сепараторы. Современная очистка сточных вод не обходиться без применения данных типов оборудования.

Ионообменные методы применяются в основном для водоподготовки. Но также находят применение и в очистке стоков. Использование ионообменных методов на финишной стадии очистки сточных вод позволяет добиться высокого результата.

Конечная цель, которую преследует очистка сточных вод - получение очищенной воды и твердых отходов. Для обезвоживания предварительно сгущенных осадков используются специальные аппараты - обезвоживатели. Модификации аппаратов различны в зависимости от задач. Практическая каждая технологическая линейка очистных сооружений заканчивается данным типом оборудования.

Мембранные методы, которые сравнительно недавно нашли свое применение для водоподготовки стали внедряться в очистку сточных вод. В настоящее время данные методы позволяют решать задачи, которые раньше решить не представлялось возможным. Все больше появляются очистных сооружений с использованием мембранных методов.

Основной перспективой развития очистки сточных вод, в том числе промышленных сточных вод можно выделить взаимное использование физико-химических и биологических методов. Только грамотный и высококвалифицированный подход может решить такие задачи как очистка сточных вод. Новые промышленные предприятия проектируются уже с учетом оборудования для очистки сточных вод. Тенденция появления новых норм и правил для предприятий в области сброса сточных вод тесно связана с появлением новых технологических решений и оборудования. Эта связь поможет в будущем правильно организовать отведение и очистку промышленных сточных вод.

3.2 Качественная характеристика поверхностных сточных вод с территории СП ОАО «Спартак»

Степень и характер загрязнения поверхностного стока с территории предприятия различны и зависят от санитарного состояния бассейна водосбора и приземной атмосферы, уровня благоустройства территории, а также гидрометеорологических параметров выпадающих осадков: интенсивности и продолжительности дождей, предшествующего периода сухой погоды, интенсивности процесса весеннего снеготаяния [6].

Количество загрязняющих веществ выносимых с территории предприятия поверхностным стоком, определяется уровнем благоустройства территории, видом поверхностного покрова, интенсивностью движения транспорта, частотой уборки промплощадок, а также количеством выбросов в атмосферу.

Концентрация основных примесей в дождевом стоке тем выше, чем меньше слой осадков и продолжительнее период сухой погоды, и изменяется в процессе стекания дождевых вод. Наибольшие концентрации имеют место в начале стока до достижения максимальных расходов, после чего наблюдается их интенсивное снижение.

Концентрация примесей в талых водах зависит от количества осадков, выпадающих в холодное время года, доли грунтовых поверхностей в балансе площади стока и притока талых вод с прилегающих незастроенных территорий.

Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока, формирующегося под воздействием атмосферных осадков, являются продукты эрозии почвы, смываемые с газонов и открытых грунтовых поверхностей, пыль, бытовой мусор, вымываемые компоненты дорожных покрытий и строительных материалов, хранящихся на открытых складских площадках, а также нефтепродукты, попадающие на поверхность водосбора в результате неисправностей автотранспорта и другой техники.

Загрязняющие вещества, присутствующие в поверхностном стоке предприятия, их концентрация и ПДК на выпуске в городскую канализационную сеть представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Мониторинг состава и концентраций загрязняющих веществ, присутствующих в поверхностном стоке предприятия в мг/дм³

По результатам мониторинга видно, что в пробах 1-3 концентрация нефтепродуктов значительно превышает допустимую норму. Сброс дождевых и талых сточных вод в городскую канализационную сеть не допустим без предварительной очистки.

Так как пробы взяты из трех различных точек одного трубопровода, то соответствующим образом дальнейшие расчеты будут производиться для каждой точки в отдельности. Каждая приемная точка дождеприемника включает в себя стоки с определенной территории. Данное распределение указано на генплане.

Учитывая многообразие факторов, влияющих на формирование поверхностных сточных вод, характер и степень их загрязнения минеральными и органическими компонентами различного происхождения, в качестве приоритетных показателей, на которые следует ориентироваться при выборе технологической схемы очистки поверхностного стока с территории промпредприятия, необходимыми и достаточными являются такие обобщенные показатели качества воды, как содержание нефтепродуктов и значение ХПК, суммарно характеризующие присутствие легко- и трудноокисляемых органических соединений.

3.3 Количественная характеристика поверхностных сточных вод с территории СП ОАО «Спартак»

3.3.1 Определение среднегодовых объемов поверхностных сточных вод

Среднегодовой объем поверхностных сточных вод, образующихся на территории промпредприятия в период выпадения дождей, таяния снега и мойки дорожных покрытий W_г, м³, определяется по формуле

W_г = W_д + W_т + W_м,                                   (12)

где W_д, W_т и W_м - среднегодовой объем дождевых, талых и поливомоечных вод, м³.

Среднегодовые объемы дождевых W_д, м³, и талых вод W_т, м³, определяются по формулам

W_д = 10·h_д·К_ст.д·F,                                     (13)

W_т = 10·h_т·К_ст.т·F, (14)

где F - общая площадь стока, определяемая по таблице 12, га;

h_д - слой осадков, мм, за теплый период года, определяется по [1] и равен соответственно 436 мм;

h_т - слой осадков, мм, за холодный период года (определяет общее годовое количество талых вод) или запас воды в снежном покрове к началу снеготаяния, определяется также по [1] и равен 194 мм;

К_ст.д, К_ст.т - общие коэффициенты стока дождевых и талых вод соответственно.

Таблица 12 - Характеристика площадок предприятия В га

При определении среднегодового объема дождевых вод W_д, стекающих с территорий промышленных предприятий и производств, значение общего коэффициента стока К_ст.д находится как средневзвешенная величина для всей площади стока с учетом средних значений коэффициентов стока для разного вида поверхностей, которые следует принимать по [1]:

а) для водонепроницаемых покрытий (кровли и асфальтобетонные покрытия) - 0,6-0,8, принимаем 0,7 (К_дор=0,7 и К_кр=0,7);

б) для газонов - 0,1 (К_з.н.=0,1).

Общий коэффициент стока дождевых вод К_ст.д, рассчитывается по формуле

К_ст.д = (К_дор·F_дор + К_з.н.·F_з.н. + К_кр·F_кр) /F, (15)

где F_дор, F_з.н., F_кр - площади дорог, зеленых насаждений, крыш, в зависимости от площадки, определяются по таблице 12, га;

К_дор, К_з.н., К_кр - средние значения коэффициентов стока для разного вида поверхностей определяются по [1].

При определении среднегодового объема талых вод общий коэффициент стока К_ст.т с территории площадок предприятия с учетом уборки снега и потерь воды за счет частичного впитывания водопроницаемыми поверхностями в период оттепелей можно принимать в пределах 0,5-0,7 [1], принимаем равным 0,6.

Общий годовой объем поливомоечных вод W_м, м³, стекающих с площади стока, определяется по формуле

W_м = 10· m·k·F_м·К_ст.м,                                (16)

где m - удельный расход воды на мойку дорожных покрытий (как правило, принимается 1,2-1,5 дм³/м² на одну мойку), принимаем равным 1,3 дм³/м²;

k - среднее количество моек в году (для средней полосы Беларуси составляет около 150 по [1]);

F_м - площади твердых покрытий (площади дорог), подвергающиеся мойке, га, принимаются по таблице 12 (в зависимости от площадки равны 1,38 га, 1,43 га, 1,335 га, соответственно для 1, 2 и 3 площадок);

К_ст.м - коэффициент стока для поливомоечных вод (принимается равным 0,5 по [1]).

Дальнейшие расчеты будем производить в соответствии с изложенными выше данными и для каждой площадки предприятия (всего предприятие разделено на 3 площадки).

Общий коэффициент стока дождевых вод К_ст.д, для каждой площадки рассчитываем по формуле (15) и равен

К_ст.д1 = (0,7·1,38 + 0,1_.·0,22 + 0,7·1,66) /3,26 = 0,66,

К_ст.д2 = (0,7·1,43 + 0,1_.·0,28 + 0,7·0,96) /2,67 = 0,64,

К_ст.д3 = (0,7·1,335 + 0,1_.·0,04 + 0,7·0,9) /2,275 = 0,69.

Среднегодовые объемы дождевых W_д, м³, и талых вод W_т, м³, для каждой площадки определяются по формулам (13) и (14) и равны

W_д1 = 10·436·0,66·3,26 = 9381 м³,

W_д2 = 10·436·0,64·2,67 = 7450 м³,

W_д3 = 10·436·0,69·2,275 = 6844 м³,

W_т1 = 10·194·0,6·3,26 = 3795 м³,

W_т2 = 10·194·0,6·2,67 = 3108 м³,

W_т3 = 10·194·0,6·2,275 = 2648 м³.

Общий годовой объем поливомоечных вод W_м, м³, стекающих с площади стока для каждой площадки, определяется по формуле (16) и равен

W_м1 = 10· 1,3·150·1,38·0,5 = 2691 м³,

W_м2 = 10· 1,3·150·1,43·0,5 = 1394 м³,

W_м3 = 10· 1,3·150·1,335·0,5 = 1302 м³.

Среднегодовой объем поверхностных сточных вод, образующихся на территории промпредприятия в период выпадения дождей, таяния снега и мойки дорожных покрытий W_г, м³, для каждой площадки определяется по формуле (12) и равен

W_г1 = 9381 + 3795 + 2691 = 15867 м³,

W_г2 = 7450 + 3108 + 1394 = 11952 м³,

W_г3 = 6844 + 2648 + 1302 = 10794 м³.

3.3.2 Определение расчетных объемов поверхностных сточных вод при отведении их на очистку

Объем дождевого стока от расчетного дождя W_оч, м³, отводимого на очистные сооружения, определяется по формуле

W_оч = 10·h_а·F·К_ст.д,                                    (17)

где h_a - максимальный слой осадков за дождь, мм, сток от которого подвергается очистке в полном объеме, равный 5-10 мм, принимаем 7 мм;

К_ст.д - средний коэффициент стока для расчетного дождя рассчитанный по формуле (15) и равный для 1,2 и 3 площадок соответственно 0,66,0,64 и 0,69.

F - общая площадь стока, определяемая по таблице 12, га.

Тогда объемы дождевых стоков от расчетного дождя, отводимые на очистные сооружения для каждой площадки (W_оч1, W_оч2, W_оч3, м³), равны

W_оч1= 10·7·3,26·0,66 = 150,6 м³,

W_оч2 = 10·7·2,67·0,64 = 119,6 м³,

W_оч3 = 10·7·2,275·0,69 = 109,9 м³.

Максимальный суточный объем талых вод W_т.сут, м³, в середине периода снеготаяния, отводимых на очистку с селитебной территории и промышленного предприятия, определяется по формуле

W_т.сут = 10· К_ст.т ·K_у· F·h_c,                          (18)

где К_ст.т - общий коэффициент стока талых вод (равен 0,5-0,7), принимаем 0,6;

F - площадь стока, определяемая по таблице 12, га;

К_у - коэффициент, учитывающий частичный вывоз и уборку снега, определяется по формуле

К_у=1 - F_у/F,                                               (19)

F_у - площадь, очищаемая от снега (включая площадь кровель, оборудованных внутренними водостоками), принимается равной не менее 70% от общей территории промпредприятия или представлена выражением F_у = 0,7·F;

h_c - слой талых вод за 10 дневных часов, мм, принимается в зависимости от расположения объекта. Границы климатических районов определяются по карте районирования снегового стока.

Тогда при подстановке формулы (19) в формулу (18) для

первой площадки получим

W_т.сут1 =10·0,6·(1-0,7·3,26/3,26)·3,26·15=88,02 м³,

второй площадки получим

W_т.сут2 =10·0,6·(1-0,7·2,67/2,67)·2,67·15=72,09 м³,

третьей площадки получим

W_т.сут3 =10·0,6·(1-0,7·2,275/2,275)·2,275·15=74,25 м³.

3.3.3 Определение расчетных расходов дождевых вод в коллекторах дождевой канализации

Расход дождевых вод на участке , дм³/с, определяется по методу предельных интенсивностей по формуле

, (20)

, (21)