Выбор и обоснование технологической схемы обезвреживания жидких отходов завода мясных консервов

На практике при очистке сочных вод применяются механические, физико-химические и биологические методы. Механическая очистка применятся для выделения из сточной воды нерастворенных минеральных и органических примесей. Физико-химические методы применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, химическими и биологическими методами. К физико-химическим методам относятся коагуляция, флокуляция, сорбция, флотация, ионный обмен, выпаривание, испарение и другие.

В настоящее время на заводах по изготовлению мясных консервов находит применение искусственная биологическая очистка на сооружениях с аэротенками. Схема биологической очистки производственных сточных вод на заводе мясных консервов представлена на рис. 2.

Производственные сточные воды завода мясных консервов перекачиваются в решетки, которые применяют для улавливания крупных примесей. Затем вода направляется в песколовки, которые улавливают из сточных вод песок и другие минеральные нерастворенные загрязнения. Песколовки устанавливают при расходе сточных вод более 100м³/сут. После чего производственные сточные воды направляются в аэрируемую жироловку. Так как концентрация жира велика (715 мг/л) на предприятие установлены внутрицеховые жироловки, на которых эффективность изъятия жира 30%.

Эффективность изъятия жира на общезаводских жироловках – 50%. Всплывающая масса удаляется с помощью непрерывно или периодически действующих скребковых механизмов. Время пребывания сточных вод в общезаводских сооружениях – 20 минут.

Аэрируемая жироловка

ВВ 1440 мг/л ВВ 1152 мг/л

Ж 500 мг/л Ж 250 мг/л; БПК 2200 мг/л

БПК 2200 мг/л

Далее сточные воды завода направляются на первичный отстойник с преаэрацией. Отстойники предназначены для снижения нагрузки на биологические сооружения по взвешенным веществам и БПК. При использовании преаэрации БПК может быть снижено на 25%.

Первичный отстойник с преаэрацией

Р 10 мг/л ; ВВ1152 мг/л ВВ 403 мг/л; БПК 1650 мг/л Ж250 мг/л; N_орг100мг/л Ж 200 мг/л; Р 9 мг/л; N_орг 76 мг/л

БПК 2200 мг/л

Из отстойника вода попадает в усреднитель баротажного типа. Усреднитель – сооружение, предназначенное для выравнивания количества сточных вод и концентрации загрязняющих веществ, поступающих на очистку. Использование метода усреднения позволяет оптимизировать работу всех очистных сооружений, а также добиться оптимального режима эксплуатации сооружений биологической очистки.

Очищенная вода из усреднителя направляется в напорный флотатор. Методом флотации из очищаемых производственных сточных вод удаляют: масла, жиры, продукты органического синтеза и взвешенные вещества коллоидной степени дисперсности. При напорной флотации воздух под давлением (0,15 - 0,4 МПа) в течение 4 мин. растворяют в исходной воде, используя для этого специальный напорный бак (сатуратор). Водо-воздушная смесь из сатуратора поступает в открытую флотационную камеру, при атмосферном давлении растворимость воздуха в воде уменьшается, и газовые пузырьки равномерно выделяются по всему объему. Время пребывания во флотационной камере 10-30 мин. Образовавшуюся пену удаляют с поверхности скребковыми механизмами.

Напорный флотатор

ВВ 403мг/л; Р 9мг/л; ВВ 161 мг/л БПК 825 мг/л

Ж 200 мг/л; N_орг76мг/ л Ж 60 мг/л Р 8,35 мг/л; N_орг –N _NH 69 мг/л

БПК 1650 мг/л

Для очистки концентрированных производственных сточных вод часто требуется поддерживать высокие дозы ила в аэротенке. Использование аэротенков-отстойников, совмещающих конструктивно аэротенки и вторичные отстойники позволяет не только добиваться высоких доз ила, но и повышать эффект осветления иловой смеси за счет образования взвешенного слоя ила в отстойной зоне аэротенка-отстойника. Благодаря внутренней циркуляции активного ила между зонами аэрации и отстаивания не требуется внешней системы возврата ила.

В процессе биологической очистки активный ил непрерывно циркулирует по илопроводу из зоны отстаивания вторичных отстойников в зону аэрации, а из них переходит в аэротенк-вытеснитель и поступает во вторичные отстойники. Осветленная сточная жидкость из вторичных отстойников Iступени по специальному трубопроводу направляется в аэротенк-вытеснитель IIступени, иловая смесь из которых непрерывно поступает во вторичные отстойники IIступени (продолжительность отстаивания 1,5 ч).

Так как концентрация азота велика, в аэротенке-вытеснители проводим нитрификацию.

В процессе работы сооружений уплотненный активный ил из зоны отстаивания вторичных отстойников IIступени постоянно перекачивается по илопроводу в аэробный стабилизатор, а также циркулирует в аэротенк.

Весь избыточный ил из вторичных отстойников I и II ступенях собирается в аэробный стабилизатор, где количество ила уменьшается на 10 – 15%. Затем вся смесь поступает в приемный резервуар. Далее вся собравшиеся иловая смесь направляется на фильтр-пресс, откуда выводится в виде кека (влажность 78%), а оставшаяся вода уходит в усреднитель.

Фильтр-прессы используются для обезвоживания осадков в системах очистки промышленных сточных вод. Данные устройства позволяют достигать высокой эффективности обезвоживания с остаточной влажностью до 60%. Принцип работы фильтр-прессов основан на фильтрации осадков под большим давлением.

Осветленная сточная вода из вторичных отстойников IIступени поступает на доочистку на гравийно-песчаные фильтры. После фильтров концентрация загрязнений в сточной воде снижается по взвешенным веществам, БПК и др.

Из фильтров сточная вода направляется на УФ-обеззараживание, где происходит бактерицидная дезинфекция сточных вод ультрафиолетом. УФ технология является лучшей альтернативой дезинфекции хлором. УФ дезинфекция является физическим процессом. При воздействии УФ излучения микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы, дрожжи и т.д. мгновенно инактивируются. После чего очищенные воды выпускаются в водоем.

Расчет аэротенка – отстойника.

Расчетные параметры для определения продолжительности аэрации стоков в аэротенке I ступени:

L_en1 = 825 мгО₂/л,

L_ex1 = 80 мгО₂/л,

Q = 1977,14 м³/сут.

Определяем период аэрации.

t = (L_en1 – L_ex1) / a₀ (1-s) ,

где – начальная БПК неочищенной сточной воды, мг/л; - БПК сточных вод, выходящих из аэротенка I ступени, мг/л; - зольность активного ила в долях единицы, 0,3; - удельная скорость снижения БПК в аэротенке I ступени, 2,4 ; a_{0 –} доза ила, г/л.

Определяем дозу ила.

a₀ =[ -τάβ + (τά² hβ) ^1/2 ] / [hβ – τβ² ],

где τ = (L_en – L_ex) / ((1 – S)ρ); α, β – эмпирические коэффициенты: α=2 β=0,2; h – глубина аэрационной зоны, 4 м; S – зольность ила; ρ – скорость окисления.

Площадь поперечного сечения отстойной зоны ω, м² определяется по формуле:

ω = kQ/3,6υ, где

k – коэффициент часовой неравномерности, 1,7; Q – среднечасовой расход сточной воды; υ – допустимая скорость восходящего потока жидкости на уровне поверхности раздела между жидкостью и взвешенным слоем, определяется по формуле:

υ = (α-βа_о) / 3,6

Расход циркулирующего активного ила q, м³/ч, составляет

q_ц = Q(а_о) / (а_в - а_о),

где α_в – концентрация ила во взвешенном слое, г/л, принимаемая в зависимости от α_о

ао г/л
ав г/л		4,2	5,5	6,4	7,2	7,9	8,7

t = (825 – 80) / 6 * (1- 0,3) * 24 = 7,4 ч

τ = (825 – 80) / (1- 0,3) * 24 = 44,3

а_о = (-44,3*2*0,2 + (44,3*4*4*0,2)) / (4*0,2 – 44,3*0,2² ) = 6 г/л

υ = (2 - 0,2*6) / 3,6 = 0,22 мм/с

ω = (1,7* 1977,14) / (3,6*0,22*24) = 183,34 м²

q_ц = 1977,14 * (6 / (7,2-6)) = 9885,7 м³/сут = 415,199 м³/ч

Прирост активного ила:

Р_i = 0,3* L_en + 0,8*С_вз = 0,3*825 + 0,8*161 = 376,3 мг/л

G_{изб ил} = Р_i *Q _сут = 0,376,3*1977,14 = 743,997 кг/сут

q_ос = (G_{изб ил -} a_вын* Q _исх ) / (a_взв – a_вын ) = (743,997 – 0,01*1977,14) / (7,2 – 1,01) = 100,73 м³

Расчет аэротенка – вытеснителя.

Расчетные параметры для определения продолжительности аэрации стоков в аэротенке I ступени:

L_en2 = 80 мгО₂/л,

L_ex2 = 10 мгО₂/л,

Q = 1876,41 м³/сут,

C_вв= 80 мг/л.

Степень циркуляции активного ила определяется по формуле:

R_i = a_i / ((1000/j) - a_i

где a_i - доза ила в аэротенке, г/л; j - иловый индекс, 100 см³/г.

Период аэрации определяется по формуле:

t_аэр = [(1+φ* a_i) / (ρ_max*С₀* a_i *(1-s) ] * [ (С₀ + K₀)(L_mix – L_ex) + K_L* С₀ * *ln (L_en/ L_ex) ] * К_р

где К_р – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, 1,5; L_mix - БПКполн, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом. Определяется по формуле:

L_mix = (L_en + L_ex * R_i)/ (1 + R_i);

K₀=0,625; s =0,3; K_L =3,3; φ =0,07 л/г; ρ_max =85 [1].

Вместимость аэротенка рассчитывается по формуле:

W = t_аэр * (1+ R_i)*q

где q – расчетный расход сточных вод, м³/ч.

R_i = 1,8 / ((1000/100) - 1,8) = 0,219

Принимаем R_i = 0,3.

L_mix = (80 + 10*0,3) / 1 = 0,3 = 63,8 мгО₂/л

t_аэр = ((1 + 0,07*1,8) / (85*2*1,8*(1 – 0,3)) * ((2 + 0,625)*(63,8 – 10) + 33*2*ln(80/10)) * 1,5 = 2,167 ч

W = 2,167*(1+0,3)* (1876,41/24) = 240,61 м³

Прирост активного ила:

Р_i = 0,3* L_en + 0,8*С_вз = 0,3*80 + 0,8* 80 = 88 мг/л

G_{изб ил} = Р_i *Q _сут = 0,088*1846,41 = 162,48 кг/сут

q_ос = (G_{изб ил -} a_вын* Q _исх ) / (a_взв – a_вын ) = (162,45 – 1876,41*0,01) / (10 – 0,01) = 14,38 м³

Нитрификация.

Расчетные параметры для нитрификации:

Q = 1876,41 м³/сут,

C_en = 69 мг/л,

C_ex = 33 мг/л,

t = 20 °C,

рН = 8,4

Концентрация растворенного кислорода – 4 мг/л.

Удельная скорость роста нитрификаторов

μ = К_рН К_Т К_ОС μ_max N / (К_п + N)

где К_рН - коэффициент, учитывающий влияние рН;

К_Т - коэффициент, учитывающий влияние температуры жидкости

°C
КТ	0,32	0,56		1,79	3,2

К_ОС - коэффициент, учитывающий влияние концентрации растворенного кислорода, который определяется по формуле

К_ОС = С₀ / (К_О + С₀ )

μ_max - максимальная скорость роста нитрифицирующих микроорганизмов, равная 1,77 сут^-1 при рН=8,4 и температуре 20 °C.

К_п - константа полунасыщения;

С₀ - концентрация растворенного кислорода в иловой смеси, мг/л;

К_О - константа полунасыщения, равная 2 мг О₂/ л.

Минимальный возраст нитрифицирующего ила Θ определяется по формуле:

Θ = 1/μ

Минимальная допустимая концентрация С_{nen min} определяется по формуле:

С_{nen min} = 0,02* а_t * T/ а_is

где T – заданный возраст ила.

Доза нитрифицирующего ила:

а_in = 1,2* а_is * (∆С / t)

где ∆С – количество окисленного аммонийного азота.

W = Q*t / 24

μ = 1*(4/(2+4)) * 1*1,77*(33/(25+33)) = 0,63

Θ = 1/0,63 = 1,6 сут

Θ принимаем 5 суток. Этому значению соответствует а_is =0,017 и ρ_n=49,0 мг/ г ч.

С_{nen min} = 0,02* ((20*5)/0,017) = 117,6 мг/л

а_in = (1,2*0,017*(117,6 – 33)) / 10 = 0,18 г/л

W = (1876,41*10) / 24 = 781 м³ .

Дата добавления: 2015-08-21