3912

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Смородин Александр Павлович

РАЗРАБОТКА СООРУЖЕНИЙ ПОДГОТОВКИ СТОЧНЫХ ВОД К ИХ ПОВТОРНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИЛИ СБРОСУ В РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ВОДОЕМЫ

Специальность 05.23.04 - водоснабжение, канализация, строительные

системы охраны водных ресурсов

А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Пенза 2000

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» Самарской государственной архитектурно-строительной

Защита состоится 20 октября 2000 г. в 12-00 часов на заседании специализированного совета К 064.73.02 при Пензенской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 440028, г. Пенза, ул. Титова, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенской государственнойархитектурно-строительнойакадемии.

3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Практика эксплуатации современных сооружений биологической очистки сточных вод показывает, что эти комплексы без какой-либо дополнительной обработки очищенных стоков зачастую не могут обеспечить требуемого их качества.

В последние годы все более широкое промышленное применение находит доочистка биологически очищенных сточных вод на зернистых фильтрах, эффективность работы которых позволяет использовать доочищенные стоки на нужды производственного водоснабжения или существенно улучшить их качество перед сбросом в водоем. Иными словами введение в схему биологической очистки сточных вод зернистых фильтров доочистки позволяет перейти на замкнутый цикл производственного водоснабжения и использовать для этих целей очищенные сточные воды.

В этой связи вопросы интенсификации работы фильтров, снижение строительных и эксплуатационных затрат с одновременным улучшением качества доочистки приобретает особую актуальность.

Целью работы является:

-разработка метода интенсификации работы фильтровальных сооружений при доочистке бытовых и нефтесодержащих сточных вод;

-оптимизация параметров зернистых фильтров с разработкой метода инженерного расчета, прогнозирующего работу фильтров в процессе длительной эксплуатации;

-оптимизация методов регенерации фильтрующих слоев из высокопористых материалов в условиях доочистки биологически очищенных сточных вод;

совершенствование конструкции и метода расчета дренажнораспределительной системы фильтров, обеспечивающей эффективность и надежность регенерации загрузки в условиях доочистки сточных вод;

- повышение качества очистки сточных вод с целью их повторного использования на промышленных предприятиях.

Научная новизна работы

Проведен широкий комплекс исследований по фильтрованию биологически очищенных бытовых и нефтесодержащих сточных вод на одно- и двухступенных фильтрах с зернистой загрузкой из высокопористых фильтрующих материалов в условиях реагентной и безреагентной ее обработки. Экспериментально установлено, что двухступенная доочистка сточных вод без применения реагентов по эффективности, производительности и экологичности выше одноступенной с применением реагентов.

Оптимизированы параметры зернистых фильтров с высокопористыми фильтрующими материалами при доочистке бытовых и нефтесодержащих сточных вод с учетом длительной их эксплуатации.

Разработана новая конструкция и метод расчета дренажа, обеспечивающего эффективную и надежную работу фильтра при доочистке сточных вод.

Оптимизирован метод регенерации зернистых высокопористых фильтрующих материалов, определено влияние водной промывки на их износ в процессе длительной эксплуатации.

Доочистка сточных вод с применением высокопористых фильтрующих материалов позволяет повысить производительность фильтров в 1,5-2,0 раза по сравнению с кварцевыми фильтрами и обеспечить требуемое качество очистки для повторного использования очищенных сточных вод на промышленных предприятиях.

Практическая ценность работы

Выполненные исследования позволяют рассчитывать и проектировать для доочистки биологически очищенных сточных вод фильтровальные сооружения с высокопористой загрузкой, работающие по одно- и многоступенчатым схемам с применением реагентов и без них.

5 Применение предлагаемой высокопористой загрузки и модернизация

дренажно-распределительной системы фильтров доочистки обеспечивает полуторо-двухкратное увеличение их производительности с одновременным улучшением качества фильтрата.

Рекомендации по расчету регенерации высокопористой загрузки фильтров позволяют учитывать условия ее длительной эксплуатации.

Практическаяреализация

Запроектирована, произведена реконструкция и пусконаладочные работы на станции доочистки биохимически очищенных сточных вод Куйбышевского нефтеперерабатывающего завода (БХО КНПЗ).

Пропускная способность станции доочистки возросла в 2,5 раза, экономический эффект при этом составил 571,77 тыс. рублей по капитальным затратам (в ценах 1981 г.).

Кафедрой водоснабжения и водоотведения Самарской Государственной архитектурно-строительной академии, при непосредственном участии автора, совместно с институтом "Самарагражданпроект" переработан типовой проект станции доочистки сточных вод с одноступенного фильтрования на двухступенное для городских канализационных сооружений г. Октябрьска (Самарской обл.). Производительность станции составляет 10,0 тыс. м3/сутки.

Двухступенная схема доочистки сточных вод реализована фирмой "OTTO Тек ГмбХ & КоКГ" (Германия) при проектировании КОС п. Черноречье (Самарская обл.) К настоящему времени сооружения построены и успешно эксплуатируются.

Кроме того, разработки по двухступенной доочистке биологически очищенных сточных вод применены и на ряде других поселковых и сельских КОС Самарской обл.: п. Солнечная поляна, с. Красноармейское, АО "Чагринское" с.Новый Буян (КОС спиртового завода), р.ц. Клявлино, р.ц. Большая Глушица.

Для института "ГазНИИпроект" была проведена переработка технологической части ТП 902-2-412.86, предусматривающей одноступенчатую

6

схему доочистки на скорых фильтрах с загрузкой из кварцевого песка производительностью 200 мэ/сут. на двухступенную схему с применением загрузки из дробленого керамзита. Скорость фильтрования при этом составила 10 м/ч. Данная разработка внедрена на КОС нефтебазы п. Красноармейское (Самарская обл.).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и были одобрены на научнотехнических конференциях, проводившихся в различные годы в Москве, Ленинграде, Уфе, на Самарских областных ежегодных научно-технических конференциях "Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды".

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 42 научные работы.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 31 рисунок, 29 таблиц, включает список использованной литературы из 110 наименований, приложения.

На защиту выносятся:

-результаты исследований по доочистке биологически очищенных бытовых и нефтесодержащих сточных вод на одно- и двухступенных фильтрах с различными зернистыми фильтрующими материалами в условиях реагентной и безреагентной ее обработки;

-технология двухступенной доочистки с использованием высокопористых фильтрующих материалов — дробленого керамзита и керамзитового песка, полученногов«кипящемслое»;

-исследование и расчет дренажа большого сопротивления с щелевым покрытием;

-метод расчета фильтровальных сооружений доочистки сточных вод на основе технологического моделирования на ЭВМ;

-математическая модель, описывающая степень расширения керамзитовой загрузки в зависимости от ее параметров и интенсивности промывки;

-результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению стабильности структурных и технологических свойств фильтрующих материалов: кварцевого песка, дробленого керамзита и керамзитового песка, полученного в «кипящем слое» в режиме их водной регенерации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается, что охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в настоящее время - одна из актуальных проблем современности. Основными источниками образования больших объемов сточных вод, загрязняющих окружающую среду, являются промышленные и коммунальные предприятия городов.

Приоритетными направлениями в решении проблемы охраны водных

ресурсов является сокращение сбросов сточных вод в водоемы и повышение

водопотребления, создание на промышленных предприятиях систем оборотного, замкнутого или бессточного водоснабжения.

Повышение качества очистки сточных вод возможно за счет строительства новых и реконструкции существующих очистных сооружений с учетом достижений научно-технического прогресса и использованием новейших технологий, материалов и оборудования для очистки сточных вод.

Ввиду вышесказанного в настоящей работе рассмотрены вопросы улучшения качества сбрасываемых биологически очищенных сточных вод в водоемы применением глубокой их очистки фильтрованием на зернистых фильтрах по различным схемам работы, с реагентной и безреагентной обработкой исходной воды.

В первой главе отмечается, что санитарное состояние р. Волги в районе г. Самара огромное влияние оказывают воды Куйбышевского и Саратовского водохранилищ, а так же ряд малых и средних рек, питающих их.

Состояние этих водных объектов характеризуется индексом загрязненности воды (ИЗВ) - общим содержанием загрязнений.

В настоящее время качество указанных водных объектов оценивается Ш-м и IV-M классом качества как «умеренно-загрязненные» и «загрязненные» соответственно.

На экологическую обстановку водохранилищ и малых рек региона оказывают антропогенное воздействие загрязнения от промышленных предприятий, неудовлетворительная работа объектов BKX - канализационных очистных сооружений, расположенных в регионе, а так же транзитные загрязнения, поступающие с выше расположенных Волго-Камских гидроузлов.

Всоответствие с современными требованиями качество сбрасываемых биологически очищенных сточных вод в рыбохозяйственные водоемы должно быть не более 3 мг/л по взвешенным веществам и БПК20.

Вдействительности, во многих случаях, количество загрязнений, сбрасываемых с биологически очищенными сточными водами, в несколько раз превышают даже нормативы принимаемые для инженерных расчетов канализационных очистных сооружений - 15 мг/л по взвешенным веществам и

БПК20.

В таблице 1 представлены статистические данные работы канализационных

очистных сооружений Средней Волги за период 1980-1986 гг. с 95% вероятностью

Неудовлетворительная работа КОС приводит к увеличению индекса загрязненности вод, а следовательно и к снижению самоочищающей способности водоемов.

Особенно актуальна эта проблема для городов, находящихся в зоне национального парка "Самарская Лука". Для ее решения необходима более

10

глубокая очистка биологически очищенных сточных вод с помощью сооружений доочистки.

По данной проблеме был проведен литературный обзор с анализом существующих способов доочистки больших объемов биологически очищенных сточных вод, из которого следует, что для этих целей широко применяются биологические пруды и метод фильтрования.

Отмечается нестабильность работы биологических прудов из-за световых и температурных колебаний окружающей среды. При низкой температуре воды снижается физиологическая активность бактерий, а при повышении температуры наблюдается явление вторичного загрязнения воды за счет бурного роста водорослей. Для повторного использования сточных вод для целей промышленности требуется дополнительная очистка. Кроме того, биологические пруды занимают большие площади.

Наиболее эффективным и доступным для доочистки больших объемов биологически очищенных сточных вод является глубокая очистка методом фильтрования на зернистых фильтрах.

Целью и задачей настоящей работы, в связи с отмеченным выше, является разработка и исследование фильтровальных сооружений доочистки сточных вод на зернистых фильтрах по одно- и двухступеннои схемам с применением реагентов и без них. Обеспечение надежной работы фильтров за счет применения высокоэффективных фильтрующих материалов и нового типа дренажнораспределительной системы с разработкой инженерного метода расчета процесса регенерации зернистой загрузки фильтров с учетом длительной ее эксплуатации.

Во второй главе приведены результаты полупроизводственных исследований одно- и двухступеннои схем глубокой очистки биологически очищенных сточных вод с использованием в качестве загрузки фильтров различных фильтрующих материалов: кварцевого песка, дробленого керамзита, керамзитового песка, полученного в «кипящем слое» в условиях реагентной и безреагентной обработки исходной воды.