Реферат: Биохимическая очистка сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий

--PAGE_BREAK--

Рис.2. Аэротенк-смеситель




Аэротенки-вытеснители. В отличие от аэротенков других типов (аэротенков-смесителей и аэротенков промежуточного типа), аэротенки-вытеснители представляют собой сооружения, в которых очищаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к месту ее выпуска. При этом практически не происходит активного перемешивания поступающей сточной воды с ранее поступившей. Процессы, протекающие в этих сооружениях, характеризуются переменной скоростью реакции, поскольку концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движения воды. Аэротенки-вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрации органических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям со сточными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуется применять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленных сточных вод.
<img width=«472» height=«176» src=«ref-1_1279889966-2655.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_9»>

Рис.3. Аэротенк-вытеснитель
При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнее применять аэротенки-вытеснителн, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции.

Разновидностью аэротенков-вытеснителей является секционированный аэротенк, в котором для предотвращения возвратного движения воды коридоры сооружения разделены поперечными перегородками на пять-шесть последовательно проточных секций (ячеек). Секционирование оказывается целесообразным при длине коридоров в аэротенках менее 60—80 м.

Коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора к ширине коридора не менее 50: 1. При ширине коридора 6 или 9 м минимальное расстояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора должно составлять соответственно 300 и 450 м.

При использовании аэротенков с коридорами меньшей длины наблюдается процесс значительного осевого смешения, которое искажает эффект вытеснения. Для недопущения продольного перемешивания и приближения процесса к режиму вытеснения в этом случае необходимо предусматривать секционирование аэротенков. Секционирование может быть осуществлено путем установки в коридорах аэротенков легких вертикальных перегородок с отверстиями в нижней части. Скорость движения иловой смеси в отверстиях перегородок принимается равной не менее 0,2 м/с.

Для исключения отрицательного влияния залповых поступлений концентрированных сточных вод первая секция аэротенка должна иметь больший объем. Конструктивно такая секция оформляется как аэротенк-смеситель, что достигается рассредоточенным впуском в нее сточных вод. Расстояние между выпусками следует принимать не менее ширины коридора. Размер выпускных отверстий в распределительных лотках должен быть рассчитан на пропуск 50 % расхода стоков, поступающих в секцию. Конструкция аэротенков-вытеснителей (в том числе и секционированных) должна обеспечивать работу по схеме с регенерацией активного ила Регенерация ила принимается равной 25-50 % объема сооружений

Известные конструкции секционированного аэротенка с последовательным перетеканием очищаемой воды имеют недостатки, которые препятствуют их широкому использованию. Основной недостаток — неудовлетворительные условия адаптации активного ила в связи с различными режимами работы ячеек.

Аэротенки с рассредоточенным впускомсточной воды занимают промежуточное положение между смесителями и вытеснителями; их применяют для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.
<img width=«466» height=«160» src=«ref-1_1279892621-3107.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_10»>

Рис. 4. Аэротенк с рассредоточенным впуском сточной жидкости
Аэротенки можно компоновать с отдельно стоящими вторичными отстойниками или объединять в блок при прямоугольной форме обоих сооружений в плане. Наиболее компактны комбинированные сооружения — аэротенки-отстойники. За рубежом этот тип сооружения круглой в плане формы с механическими аэраторами получил название аэроакселатора. Совмещение аэротенка с отстойником позволяет увеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных насосных станций, улучшить кислородный режим в отстойнике и повысить дозу ила до 3—5 г/л, соответственно увеличив окислительную мощность сооружения.

Разновидность аэротенка-отстойника — аэроакселатор, предложенный НИКТИ ГХ, представляет собой круглое в плане сооружение. Осветленные сточные воды поступают в нижнюю часть зоны аэрации, куда пневматическим или пневмомеханическим способом подается воздух, что обеспечивает процесс биохимического окисления, а также создает циркуляционное движение жидкости в этой зоне и подсос иловой смеси из циркуляционной зоны отстойника. Из зоны аэрации иловая смесь через затопленные регулируемые переливные окна поступает в воздухоотделитель и далее в циркуляционную зону отстойника. Значительная часть иловой смеси через щель возвращается в зону аэрации, а отводимые очищенные сточные воды через слой взвешенного осадка поступают в отстойную зону.

Вторичные отстойники

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для отделения активного ила от биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность работы вторичных отстойников определяет конечный эффект очистки воды от взвешенных веществ [22].

Для технологических схем биологической очистки сточных вод в аэротенках вторичные отстойники в какой-то степени определяют также объем аэрационных сооружений, зависящий от концентрации возвратного ила и степени его рециркуляции, способности отстойников эффективно разделять высококонцентрированные иловые смеси.

Иловая смесь, поступающая из аэротенков во вторичные отстойники, представляет собой гетерогенную (многофазную) систему, в которой дисперсионной средой служит биологически очищенная сточная вода, а основным компонентом дисперсной фазы являются хлопки активного ила, сформированные в виде сложной трехуровневой клеточной структуры, окруженной экзоклеточным веществом биополимерного состава.

Важнейшим свойством иловой смеси как дисперсной системы является ее агрегативная неустойчивость, которая выражается в изменении диаметра хлопков активного ила в пределах 20-300 мкм в зависимости от интенсивности турбулентного перемешивания.

При снижении интенсивности турбулентного перемешивания и последующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходит агрегирование хлопков активного ила в хлопья размером 1-5 мм, которые осаждаются под воздействием силы тяжести.

Осаждение хлопьев активного ила (при его концентрации в иловой смеси более 0,5-1 г/л) происходит с образованием видимой границы раздела фаз между осветляемой водой и илом.

Гидродинамический режим работы вторичных отстойников формируется в результате совокупного воздействия следующих гидродинамических условий:

• режим впуска иловой смеси в сооружение, оцениваемый скоростью ее входа и определяющий интенсивность взаимодействия входящего потока с потоками оседающего ила и осветляемой воды;

• процесс сбора осветленной воды, определяемый в основном скоростью подхода воды к сборному лотку и его удаленностью от уровня осевшего ила;

• режим отсоса осевшего ила, определяемый скоростью входа ила в сосуны илососа, уровнем стояния ила и удаленностью сосунов от сборного лотка.

Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными. Для очистных станций пропускной способности до 20000 м3/сут применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станция средней и большой пропускной способности (более 15000 м3/сут) — горизонтальные и радиальные.
1.3.2 Классификация биологических методов очистки

Биологические методы очистки применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических веществ (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.). Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания. Контактируя с органическими веществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углевода, нитрит-, сульфатионы и др. Органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Разрушение органических веществ с помощью микроорганизмов называют биохимическим окислением[13].

Все применяемые методы очистки сточных вод от органических загрязнений и неокисленных минеральных соединений с помощью микроорганизмов разделяются на анаэробные и аэробные.

Анаэробные микробиологические процессы осуществляются при минерализации как растворенных органических веществ, так и твердой фазы сточных вод. Анаэробные процессы протекают в замедленном темпе, идут без доступа кислорода, используются, главным образом, для сбраживания осадков.Аэробный метод очистки основан на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20—40°С. При изменении кислородного и температурного режимов состав и количество микроорганизмов меняется. Аэробные процессы очистки применяются преимущественно для минерализации органических веществ, растворенных в жидкой фазе сточных вод.Некоторые органические вещества легко поддаются биологическому окислению, а некоторые окисляются очень трудно или не окисляются совсем. Для установления возможности подачи промышленных сточных вод на биологические очистные сооружения устанавливаются максимальные концентрации органических веществ которые не влияют на процессы биологического окисления ина работу очистных сооружении.

Доступность какого-либо вещества биологическому окислению может быть оценена величиной биохимического показателя, под которым понимают отношение величин полного БПК (БПКполн) и ХПК. Биохимический показатель является параметром, необходимым для расчёта и эксплуатации промышленных биологических сооружений для очистки сточных вод. При величине биохимического показателя равном или более 0,5, вещества поддаются биохимическому окислению.Величина биохимического показателя колеблется в широких пределах для различных групп сточных вод. Промышленные сточные воды имеют низкий показатель (0,05 – 0,3), бытовые сточные воды – свыше 0,5.
1.3.3 Закономерности биохимического окисления органических веществ

Действующим началом при биологической очистке сточных вод в искусственно созданных сооружениях является активный ил, представляющий собой частицы органических веществ, населённые различными группами микроорганизмов – аэробов и факультативных анаэробов. Аэрация воды способствует созданию оптимальных условий для их жизнедеятельности и интенсификации процессов окисления органических веществ. Кроме того, перемешивание воздухом способствует поддержанию активного ила во взвешенном состоянии.

Микроорганизмы активного ила

Активный ил является структурированной коллоидной системой, обладающей высокой сорбционной способностью, а также средой обитания многих микроорганизмов воды и почвы. Состав активного ила определяется природой органических примесей, а поэтому может меняться качественно и количественно.Живые организмы представлены в активном иле скоплениями бактерий, простейшими организмами, одиночными бактериями, червями, плесневыми грибами, дрожжами, актиномицетами и реже водорослями, личинками насекомых, рачков и другими.Несмотря на существенные различия сточных вод, элементарный химический состав активных илов достаточно близок. Например, химический состав активного ила системы очистки коксохимического производства отвечает бруттоформуле C97H199O53N28S2; предприятий азотных удобрений – C90H167O52N24S2; городских сточных вод – C54H212O82N8S7 [10].В активном иле находятся микроорганизмы различных групп. По экологическим группам микроорганизмы делятся на аэробов и анаэробов, термофилов и мезофиллов, галофилов и галофобов.В активном иле и биоплёнке встречаются представители четырёх видов простейших организмов: саркодовые (Sarcodina), жгутиковые инфузории (Flagellata), реснитчатые инфузории (Ciliata) и сосущий инфузории (Suctoria).Простейшие микроорганизмы присутствуют в воде рек, озёр, океанов, в сточных водах, почве, пыли, на очистных сооружениях. Они принимают активное участие в минерализации органических веществ при очистке природных и сточных вод как в естественных, так и в искусственно созданных условиях. Простейшие поглощают большое количество бактерий, тем самым поддерживают их оптимальное количество в иле. Эти микроорганизмы способствуют осаждению ила и осветлению сточных вод.В активном иле в определённых соотношениях содержатся все названные группы бактерий, но в зависимости от состава сточных вод преобладает одна из групп, а другие ей сопутствуют. Только основная группа бактерий участвует в процессе очистке сточных вод, а сопутствующие группы подготавливают среду для существования микроорганизмов этой основной группы, обеспечивая её питательными веществами, и утилизируют продукты окисления.Кроме простейших в активном иле присутствуют более крупные, сложнее организованные животные – коловратки и круглые черви.Многочисленные наблюдения за населением активного ила позволили выделить ряд организмов, по наличию и активности которых можно судить о ходе очистки и состоянии сооружения.Присутствие большого количества мелких амёб, сосущих инфузорий указывает на перегрузку активного ила органическими веществами, а также на недостаток кислорода. При очистке в аэротенках производственных сточных вод, загрязнённых углеводородами, наблюдается нарушение процесса очистки, вызванное вспуханием активного ила.Показателем качества активного ила является быстрота его осаждения в отсутствии аэрации. Способность ила осаждаться характеризуется величиной илового индекса. За иловый индекс принимается объём в миллилитрах 1 г ила через 30 минут отстаивания. Плотный ил имеет иловый индекс 40 – 60 мл/г, при иловом индексе 200 – 300 мл/г возникает вспухание. Такой ил плохо осаждается во вторичном отстойнике и выносится с очищенной водой.

Закономерности распада органических веществ

Прежде чем начнётся процесс биохимического окисления органических веществ, содержащихся в сточных водах, они должны проникнуть внутрь клетки микроорганизмов. К поверхности клеток вещества поступают за счёт конвективной и молекулярной диффузии, а внутрь клеток – диффузией через полупроницаемы цитоплазматические мембраны, возникающей вследствие разности концентраций веществ в клетке и вне её.

Основную роль в очистке сточных вод играют процессы возвращения вещества, протекающие внутри клеток микроорганизмов. Эти процессы, как правило, заканчиваются окислением вещества с выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии. Внутри клеток микроорганизмов происходит непрерывный и сложный комплекс химических превращений. В клетках в строгой последовательности протекает большое количество реакций с высокой скоростью. Скорость реакций и их последовательность зависит от наличия ферментов, которые выполняют роль катализаторов.Особенностью ферментов является то, что каждый из них воздействует только на определённое химическое соединение и катализирует одно из многих превращений, которым подвергается данное химическое соединение. При изменение состава и концентрации веществ меняется и состав ферментов. Таким образом, каждую реакцию катализирует один соответствующий фермент. При этом продукт одной реакции служит субстратом для следующей.Скорость образования и распада ферментов зависит от условий роста микроорганизмов и определяется скоростью поступления в клетку веществ, ингибирующих и активирующих биохимические процессы. Клетки каждого вида микроорганизмов имеют определённый набор ферментов. Некоторые из них независимо от субстрата постоянно присутствуют в клетках микроорганизмов. Такие ферменты называются конститутивными. Другие ферменты синтезируются в клетках вследствие каких-либо изменений в окружающей среде. Например, изменения состава или концентрации загрязнений сточных вод. Эти ферменты позволяют в период приспособления микроорганизмов к изменению среды, поэтому называются адаптивными. Сроки адаптации различны и продолжаются от нескольких часов до десятков и сотен дней [10].Если в сточных вода содержится несколько веществ, то процесс окисления будет зависеть от количества и структуры всех растворённых органических веществ. В первую очередь будут окисляться те вещества, которые необходимы для создания клеточного материала. Порядок окисления веществ будет сказываться на продолжительности очистки сточных вод. Для разрушения сложной смеси органических веществ необходимо 80 – 100 различных ферментов.Суммарные реакции биохимического окисления в аэробных условиях схематично можно представить в следующем виде:
<img width=«424» height=«39» src=«ref-1_1279895728-1055.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> (1)

<img width=«375» height=«27» src=«ref-1_1279896783-640.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"> (2)
где CxHyOzN– все органические вещества сточных вод, C5H7NO2– среднее соотношение основных элементов в клеточном веществе бактерий.

Реакция (1) соответствует окислению вещества на энергетические потребности клетки, реакция (2) – на синтез клеточного вещества. Затраты кислорода на эти реакции составляют БПКполн сточной воды.Если процесс окисления проводится дальше, то начинается превращение клеточного вещества:



<img width=«368» height=«25» src=«ref-1_1279897423-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> (3)

<img width=«343» height=«25» src=«ref-1_1279898014-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"> (4)




Общий расход кислорода на четыре реакции приблизительно вдвое больше, чем на реакции (1) и (2).

Как видно из уравнений реакций, химические превращения являются источником необходимой для микроорганизмов энергии.

Влияние различных факторов на скорость биохимического окисления

Скорость биохимического окисления зависит от концентрации органического вещества и равномерности поступления загрязнений на очистку. Основными факторами, влияющими на скорость биохимических реакций, являются концентрация органического вещества, содержание кислорода в сточной воде, температура и величина рН, содержание биогенных элементов, а также тяжёлых металлов и минеральных солей.

Турбулизация сточных вод в очистных сооружениях способствует распаду хлопьев активного ила на более мелкие и быстрому обновлению поверхности раздела, увеличивает скорость поступления питательных веществ и кислорода к микроорганизмам и тем самым увеличивает скорость очистки. Турбулизация потока достигается интенсивным перемешиванием, при котором активный ил находитсяво взвешенном состоянии, что обеспечивает равномерное распределение его в сточной воде.

Доза активного ила зависит от илового индекса. Чем меньше иловый индекс, тем большую дозу активного ила необходимо подавать на очистные сооружения. Рекомендуется поддерживаться следующие соотношения.

Иловый индекс, мл/г00000

Доза ила, г/л,3,5,5

Для очистки следует применять свежий активный ил, который хорошо оседает и более вынослив к колебаниям температуры и величины рН.Установлено, что с повышением температуры сточной водыскорость биохимической реакции возрастает. Однако на практике её поддерживают в пределах 20 – 30°С, поскольку дальнейшее повышение температуры может привести к гибели микроорганизмов. При более низких температурах снижается скорость очистки, замедляется процесс акклиматизации микроорганизмов к новым видам загрязнений, ухудшаются процессы нитрификации, флокуляции и осаждения активного ила.С изменением температуры сточной воды изменяется растворимость кислорода. При увеличении температуры сточной воды растворимость кислорода уменьшается, поэтому для поддержания необходимой концентрации его в воде требуется проводить более интенсивную аэрацию.

Абсорбция и потребление кислорода

Для окисления органических веществ микроорганизмами необходим растворённый в воде кислород. Для насыщения сточной воды кислородом проводят процесс аэрации, разбивая воздушный поток на пузырьки, которые по возможности равномерно распределяются в сточной воде. Из пузырьков воздуха кислород абсорбируется водой, а затем переносится к микроорганизмам. Таким образом, в ходе очистки протекает два процесса – абсорбция кислорода сточной водой и потребление его микроорганизмами.
<img width=«353» height=«187» src=«ref-1_1279898556-4967.coolpic» alt=«DSCN0386» v:shapes=«Рисунок_x0020_15»>

Рис. 5. Схема переноса кислорода от пузырьков газа к микроорганизмам:

А – пузырёк газа, Б – скопление микроорганизмов, 1 – пограничный диффузионный слой со стороны газа, 2 – поверхность раздела, 3 – пограничный диффузионный слой со стороны жидкости, 4 – перенос кислорода от пузырька к микроорганизмам, 5 — пограничный диффузионный слой со стороны жидкости у микроорганизмов, 6 – переход кислорода внутрь клеток, 7 – реакция между молекулами кислорода и ферментами.




Количество абсорбированного кислорода может быть вычислено по уравнению массоотдачи:



<img width=«195» height=«35» src=«ref-1_1279903523-791.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">,
где М – количество абсорбированного кислорода, кг/с; βv– объёмный коэффициент массоотдачи, 1/с; V– объём сточной воды, м3; Ср, С – равновесная концентрация и концентрация кислорода в основной массе жидкости, кг/м3.

Исходя из уравнения массоотдачи, количество абсорбированного кислорода может быть увеличено за счёт роста коэффициента массоотдачи или движущей силы.

Наиболее надёжный путь увеличения поступления кислорода в сточную воду – это увеличение объёмного коэффициента массоотдачи. Известно, что этот коэффициент представляет собой произведение действительного коэффициента массоотдачи βж на удельную поверхность контакта фаз – а: <img width=«96» height=«29» src=«ref-1_1279904314-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">    продолжение
--PAGE_BREAK--. Увеличивая интенсивность дробления газового потока, то есть уменьшая размеры газовых пузырьков и увеличивая газосодержание потока сточной воды в сооружении, можно значительно увеличить удельную поверхность контакта фаз и тем самым повысить поступление кислорода в сточную воду.

Физические свойства сточной жидкости оказывают заметное влияние на процесс абсорбции кислорода. Вязкость и поверхностное натяжение влияют на размер пузырьков газа, изменяя тем самым поверхность массообмена.

Скорость потребления микроорганизмами кислорода не может превышать скорость абсорбции, в противном случае ухудшается обмен веществ и снижается скорость окисления загрязнений.

Биогенные элементы

Для успешного протекания реакций биохимического окисления необходимо наличие в сточных водах соединений биогенных элементов и микроэлементов N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cuи др. среди этих элементов основными являются N, Pи K, содержание которых при биохимической очистке необходимо нормировать.

Недостаток азота тормозит окисление органических загрязнений и способствует образованию труднооседающего ила. Недостаток фосфора приводит к развитию нитчатых бактерий, что является основной причиной вспухания активного ила, плохого оседания и выноса его из очистных сооружений, замедленного роста ила и снижение интенсивности окисления. Биогенные элементы лучше всего усваиваются в форме соединений, в которой они находятся в микробных клетках. Азот – в форме NH4+, а фосфор в виде солей фосфорных кислот.

Количество биогенных элементов зависит от состава сточных вод и должно устанавливаться экспериментально. Для ориентировочных подсчётов можно воспользоваться следующим соотношением БПКп: N: P= 100: 50: 1. Такое соотношение правильно применять только в течение первых трёх суток. Большая продолжительность очистки приводит к низкому выходу активного ила и требует меньших количеств азота и фосфора.

При недостатке азота, фосфора и калия в сточную воду вносят различные азотные, фосфорные и калиевые соли. При совместной очистке промышленных и бытовых сточных вод добавлять биогенные элементы не нужно, так как в бытовых стоках содержится азот, фосфор и калий в достаточных количествах.
1.4 Деструкция нефтепродуктов в процессе биологической очистки сточных вод
Нефть и нефтепродукты — наиболее распространенные загрязняющие вещества, присутствующие в сточных водах. Нефтепродукты представляют собой сложную смесь различных углеводородов (низко- и высокомолекулярных, предельных и непредельных, алифатических, ароматических, алициклических), а также неуглеводородных соединений серо-, кислород-, азотсодержащих и высокомолекулярных смолоасфальтеновых веществ с включенными в них тяжелыми металлами. Углеводороды составляют от 50 до 98 % от общей массы сырой нефти. Остальная, иногда довольно большая часть, приходится на неуглеводородные соединения, которые могут быть более токсичны и опасны для активного ила, чем углеводороды. Кроме того, нефть содержит до 10 % воды и минеральные соли: NaCl, MgCl2, CaCl2 [2].

Скорость и эффективность трансформации нефтепродуктов на сооружениях биологической очистки, прежде всего, связана с аэробностью условий. Сброшенные в канализацию нефтепродукты, практически не изменяясь в анаэробных условиях этих систем, поступают на очистные сооружения. Эффективность разложения нефтепродуктов на сооружениях биологической очистки зависит от:

·                   химического состава нефти, ее свойств (прежде всего: летучести, плотности, растворимости основных составляющих компонентов) и поступающей в аэротенки концентрации нефтепродуктов;

·                   наличия баланса между поступлением нефтепродуктов и их эффективной деструкцией;

·                   физико-химических условий в аэротенках (температуры, рН, содержания растворенного кислорода в иловой смеси);

·                   сбалансированного состава сточных вод, обеспечивающих полноценное питание активного ила (минимальные необходимые количества углеродсодержащей органики, азота и фосфора в пропорции 100: 3: 0,5);

·                   технологического режима очистки (дозы, возраста ила, удельных нагрузок на активный ил, окислительной мощности аэротенков);

·                   свойств активного ила (процентного содержания углеводородокисляющих бактерий в общей биомассе активного ила, адаптационных свойств, ферментативной активности).

В аэротенках нефтепродукты подвергаются испарению, хемоокислению, биотрансформации, биосорбции на активном иле и ферментативной деструкции. Изменения состава нефти в аэробных условиях аэротенков происходят чрезвычайно быстро. Повышенная температура и интенсивное перемешивание активного ила, а также непрерывная подача воздуха в аэротенки катализируют процесс биодеструкции нефтепродуктов.

В аэротенках нефтепродукты фракционируют на:

— поверхностную пленку, которая быстро исчезает благодаря перемешиванию иловой смеси;

— два вида водонефтяных эмульсий: механическую и, более стойкую — химическую с включением поверхностно-активных веществ (мыла, детергенты, сода и т.п.), которые увеличивают поверхностное натяжение и повышают стойкость нефтепродуктов к биодеградации;

— комки и агрегаты, оседающие на стенках, трубах, аэрационных элементах.

При продолжительном поступлении нефтепродуктов на очистные сооружения и нарастании нагрузок на ил биоценоз может полностью разрушиться, а нефтепродукты в виде комков и агрегатов, иногда в виде пленки толщиной в несколько миллиметров, накапливаются на стенках аэротенков, вторичных отстойников. Биодеградация и вымывание таких пленок, комков чрезвычайно медленный процесс (до нескольких лет). Тяжелые фракции нефтепродуктов накапливаются в активном иле. Комочки нефтепродуктов включаются в активный ил и могут даже использоваться организмами ила в качестве опоры. Накопленные в активном иле агрегаты нефтепродуктов с избыточным илом попадают в осадки [4].

Для удовлетворительной биодеструкции углеводородов в аэротенках необходимо поддерживать оптимальные условия жизнеобеспечения активного ила. При нарушении стабильности основных физико-химических параметров действие шоковых нагрузок на активный ил усиливается. Необходимая температура для успешного разложения нефтепродуктов не менее 6-10 °С, понижение температуры приводит к снижению удельной скорости окисления загрязняющих веществ, а повышение сверх оптимальной — к снижению растворимости кислорода в иловой смеси, усилению чувствительности активного ила к токсическому действию нефти. Оптимальной принята температура от 18 до 32 °С (Берне, Кордонье, 1997). Повышение температуры сточных вод до максимальных значений оптимума благоприятно в связи с интенсификацией удаления летучих фракций нефти в первичных отстойниках, в результате чего снижается токсическое действие нефтепродуктов (попадающих в дальнейшем в аэротенки) на активный ил. Оптимум рН находится в пределах 6,8-7,8, подкисление сточных вод наиболее неблагоприятно, так как токсичность нефтепродуктов повышается, и процесс их биотрансформации тормозится.
<img width=«481» height=«247» src=«ref-1_1279904680-14959.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_114»>

Рис. 6. Трансформация и фракционирование нефтепродуктов на сооружениях с аэротенками






1.5 Интенсификация процессов биологической очистки
Необходимость реконструкции и расширения очистных сооружений возникает при несоответствии получаемого эффекта очистки сточных вод требуемому при сбросе их в естественные водоемы или использовании в хозяйственных целях.

Основными причинами ухудшения работы действующих очистных сооружений являются: превышение их проектной производительности по расходу очищаемых сточных вод («перегрузка по расходу»); превышение производительности сооружений по количеству загрязнений, подлежащих удалению («перегрузка по загрязнениям»); изменение состава и концентраций загрязняющих веществ[15].

Повышение производительности и эффективности действующих очистных сооружений может быть достигнуто несколькими путями: строительством дополнительных сооружений по всей технологической линии очистки сточных вод и обработки осадков; расширением одного или нескольких элементов технологической линии, обеспечивающим улучшение работы других сооружений и всего комплекса в целом; интенсификацией технологических процессов очистки сточных вод на существующих очистных сооружениях (предварительная аэрация сточных вод, биокоагуляция загрязнений, увеличение доз активного ила в аэротенках, повышение интенсивности аэрации); переоборудованием отдельных сооружений в более производительные, обеспечивающие более высокий эффект удаления загрязнений в сравнении с применяемыми.

Выбор каждого из указанных путей повышения производительности и эффективности работы очистных сооружений должен быть сделан с учетом конкретной ситуации и технико-экономических соображений.

Интенсификация работы аэротенка

Увеличение дозы активного ила в зоне аэрации является одним из наиболее важных направлений интенсификации биохимической очистки сточных вод в аэротенках. При повышении дозы с 1—2 до 25—30 г/л пропорционально возрастает окислительная мощность аэротенка с 0,5—1 до 12—14,5 кг БПК/(м3-сут). Однако для системы аэротенк — вторичный отстойник существует предельная концентрация активного ила, превышение которой ведет к дестабилизации работы системы и ухудшению качества очистки. «Узким местом» в этой системе является вторичный отстойник, для которого оптимальная доза ила составляет 1,5—2 г/л [16].

Увеличить дозу активного ила в аэротенке можно разными путями. Наиболее простой из них — введение отдельной регенерации активного ила. Это достигается возвратом на стадию регенерации уплотненного во вторичном отстойнике активного ила. Его доза в регенераторе может достигать 7—8, а в рабочей зоне аэротенка – 1,5—2,5 г/л. Дальнейшее увеличение дозы активного ила вынуждает применять двухступенчатое гравитационное илоотделение, модифицировать вторичные отстойники тонкослойными модулями или применять такие более мощные сооружения, как флотаторы, осветлители со взвешенным слоем, фильтры.

Другим путем увеличении дозы активного ила является создание аэротенков с фильтрационным разделением иловой смеси. В рабочей зоне такого сооружения поддерживается доза активного ила до 25 г/л. Однако перед подачей очищенной сточной жидкости во вторичный отстойник она пропускается через специальные фильтровальные перегородки сетчатого или пористого типа. При этом во вторичные отстойники поступает не более 3—4 г/л взвешенных веществ [15].

Дозу ила в аэротенке можно увеличить, добавив в нее инертный носитель биомассы. Этот прием заключается в размещении в секциях аэротенка биологически инертного материала в качестве носителя прикрепленной биомассы. Это позволит не только добиться соответствия составов вследствие процессов автоселекции комплекса субстрат — активный ил, но и снизить потребление электроэнергии в результате отказа от рециркуляции, регенерации и некоторого снижения интенсивности аэрации. Также прикрепленный биоценоз позволит облегчить проблему вспухающего активного ила при резких колебаниях состава сточной жидкости и проблему наращивания необходимой концентрации активного ила на слабоконцентрированной сточной воде.

Использование кислорода в аэротенках также позволяет значительно интенсифицировать их работу. Наибольший опыт в разработке и эксплуатации аэротенков, работающих на чистом кислороде или кислородообогащенном воздухе, накоплен в США. Такие аэротенки, получили в практике очистки сточных вод название окситенки.

Совершенствование гидродинамического режима аэротенков также позволяет интенсифицировать их работу. Была разработана конструкция аэротенка с неравномерно рассредоточенной подачей жидкости (АНР), сочетающего преимущества аэротенка-смесителя и аэротенка-вытеснителя. Подача сточной жидкости в аэротенк типа АНР осуществляется по длине сооружения через затворы-водосливы, обеспечивающие регулирование расхода пропорционально концентрации активного ила в зоне аэрации.

Эффектность работы действующих коридорных аэротенков можно повысить путем разделения объёма коридора на секции (камеры, ячейки). В кротенке такой конструкции происходит полное перемешивание жидкости в каждой камере, однако отсутствует ее перемешивание между камерами. При последовательном движении жидкости от камеры к камере через отверстия в придонной части перегородок создается гидравлический режим, аналогичный гидравлическому режиму в идеал ном вытеснителе.Этот прием позволяет использовать одновременно два технологических режима очистки: смешение и вытеснение. Такая схема обусловливает высокие стабильность и качество очистки сточных вод. Кроме того, в каждой зоне благодаря процессам автоселекции развивается адаптированный биоценоз активного ила, что также способствует стабилизации процесса очистки.

Совершенствование систем аэрации сточных вод позволяет в значительной мере интенсифицировать процессы биологической очистки, снизить эксплуатационные расходы и затраты электроэнергии.

Большинство станций аэрации оснащено пневматическими аэраторами, из которых наиболее эффективны мелкопузырчатые. Мелкопузырчатая аэрация обеспечивает эффективность насыщения жидкости кислородом в пределах 2—3,3 кг/кВт-ч электроэнергии, средне- и крупнопузырчатая — 1,4—1,8 кг/кВт-ч. Совершенствование мелкопузырчатой аэрации идет по пути создания устойчивых к засорению, а также легко извлекаемых и заменяемых или регенерируемых фильтросов.

Перспективным является применение тканевых аэраторов трубчатой, тарельчатой, коробчатой и других форм. Во ВНИИ ВОДГЕО установлено, что при одинаковом качестве диспергированного воздуха тканевые фильтросы примерно в 6 раз дешевле керамических и их регенерация осуществляется путем обычной стирки в растворе детергентов.

В среднепузырчатых аэрационных системах перспективным является создание клапанных аэраторов.

Совершенствование механических аэраторов в основном направлено на разработку надежных редукторов, жестких и прочных валов и рабочих колес, мало подверженных загрязнению.

Перспективным направлением является применение пневмомеханической аэрации, использующей одновременно механическую энергию вращающегося ротора и подачу сжатого воздуха.Степень использования кислорода в таких системах достигает 20-25%, что в 2-2,5 раза выше, чем при пневматической аэрации [7].

Таким образом, из изложенного выше видно, что работу аэротеиков можно интенсифицировать в результате повышения концентрации активной биомассы в зоне аэрации, а также совершенствования конструкции всего сооружения в целом и отдельных его элементов.




1.6 Системы аэрации сточных вод
Под системами аэрации следует понимать комплекс сооружений, устройств и оборудования, обеспечивающих подачу и распределение воздуха (кислорода) в аэротенке, поддержание активного ила во взвешенном состоянии и создание благоприятных гидродинамических условий работы аэротенков, а также отдувку образующихся в результате метаболизма газов, избыток которых может тормозить (ингибировать) процесс биохимической очистки сточных вод [12].В зависимости от способа подачи и распределения кислородсодержащего газа в аэротенках все применяемые в настоящее время аэраторы можно классифицировать следующим образом: 1) пневматические; 2) механические; 3) пневмомеханические; 4) струйные.

Пневматическая система аэрации. Пневматические аэраторы подразделяют на типы в зависимости от крупности получаемых пузырьков: мелкопузырчатые (d= 1—4 мм), среднепузырчатые (d= 5—10 мм) и крупнопузырчатые (d>10 мм). К мелкопузырчатым относятся, например, аэраторы форсуночного и ударного типа, а также керамические, тканевые и пластиковые аэраторы; к среднепузырчатым — перфорированные трубы, щелевые и другие устройства; к крупнопузырчатым — открытые трубы, сопла и т.п. Примерная классификация пневматических аэраторов приведена на рис.7.При массовом всплывании пузырьков в воде различают следующие гидродинамические режимы: барботажный, барботажно-струйный, струйный и режим подвижной пены. Исследования показали, что мелкопузырчатые аэраторы работают в барботажном режиме, а среднепузырчатые — в барботажно-струйном.В аэротенках-вытеснителях широкое применение получили пористые аэраторы — фильтросные пластины, а также перфорированные трубы. Сжатый воздух подается к каналу, расположенному по всей длине дна аэротенка. Этот канал перекрывается фильтросами. Фильтросы обычно размещают на дне аэротенка с одной стороны (односторонняя аэрация), с двух сторон или равномерно через некоторое расстояние по всему дну. Средний размер пор отечественных фильтросов составляет 100 мкм. Затраты энергии — 1,15—1,40 кВт * ч на 1 кг удаленной примеси (по БПК5).
<img width=«428» height=«546» src=«ref-1_1279919639-11660.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_201»>

Рис. 7. Классификация пневматических аэраторов
За рубежом распространены, наряду с фильтросными плитами, дисковые пористые диффузоры, пористые трубы и др.

Основным недостатком пористых мелкопузырчатых аэраторов является их засорение пылью, поступающей с воздухом. Содержание пыли в воздухе не должно превышать 0,05 мг/м3. Перерывы в аэрации приводят к фильтрованию жидкости через пористые аэраторы и забиванию их частицами активного ила. Среднепузырчатые аэраторы — перфорированные трубы (d= 6 + 10 мм) — менее эффективны, но и меньше засоряются.

Для предотвращения осаждения активного ила в аэротенке минимальные донные скорости воды должны быть в пределах 15—30 см/с.

Условия эффективной работы пневматических аэраторов

Эффективность работы пневматических аэраторов зависит от состава сточных вод, характера процесса очистки, а также от качества их строительства и уровня эксплуатации. Среди факторов, которые влияют на работу пневматических аэраторов и могут быть учтены ещё на стадии проектирования, в первую очередь следует отметить расположение аэраторов в плане, глубину их погружения и удельные нагрузки по воздуху (интенсивность аэрации).Расположение аэраторов в плане. Ширина и форма аэрационной полосы в аэротенке влияют на формирование гидродинамической структуры потока и в значительной степени определяют эффективность процесса массопередачи [12]. На рис. 8 представлены различные варианты расположения аэраторов.
<img width=«388» height=«270» src=«ref-1_1279931299-9051.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_360»>

Рис. 8. Различные варианты расположения пневматических аэраторов в аэротенках: а – ж – продольное; з – поперечное; и – диагональное; к – н – поперечно-продольное; о – продольно-диагональное; п – сплошное.




Механическая и пневмомеханическая системы аэрации. При механической системе аэрации перемешивание иловой смеси и воздуха осуществляется механическими устройствами, например вращающимися мешалками, щетками, турбинками и т.п.

Механические аэраторы подразделяются на аэраторы малого и глубокого погружения. В первом случае кислород вовлекается в поверхностную зону жидкости, а затем перемешивается со всем объемом воды за счет энергии аэратора, во втором — обеспечивается активное насыщение кислородом придонных слоев сточной воды, которые интенсивно перемешиваются со всем объемом воды.

По конструктивным особенностям механические аэраторы подразделяются на аэраторы с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Глубинные аэраторы с принудительной подачей воздуха называются пневмомеханическими.

Струйные аэраторы. Принцип действия струйных или гидравлических аэраторов заключается в использовании энергии движущейся жидкости для создания развитой поверхности газожидкостного контакта.

Возможны два различных метода использования кинетической энергии струи рабочей жидкости: аэрация свободнопадающей струёй и напорное истечение через насадки (сопла), перемещённые в камеру эжекции.

Аэрация сточных вод в сооружениях биологической очистки (аэротенках, биотенках, затопленных аэрофильтрах) требует больших затрат электроэнергии, составляющих до 50% общих эксплуатационных расходов. Значительное снижение этих затрат дают современные системы мелкопузырчатой аэрации, отличающейся большой эффективностью массопередачи кислорода из аэрирующего воздуха в воду. К таким системам относится аэрационное оборудование фирмы «Креал», эффективность которого втрое выше аэраторов из перфорированных труб.

Аэраторы изготовляются из химически стойких полимерных материалов по запатентованной технологии. Их выпуск освоен в 1994 году. К настоящему времени 200.000 аэраторов эксплуатируются на десятках очистных сооружениях, обеспечивая эффективную очистку сточных вод при минимальных затратах электроэнергии.
<img width=«305» height=«326» src=«ref-1_1279940350-10972.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_28»>

Рис. 9. Аэрирующий модуль.
Аэрационное оборудование представляет собой аэрирующие модули, состоящие из труб ПНД (d=110-160 мм), на которых через пластмассовые тройники попарно крепятся аэраторы. Ширина модуля — 1,1 м; шаг между аэраторами — 0,2-1,4 м. Модули размещаются в несколько рядов с интервалом до 1,1 м, образуя широкую аэрируемою полосу, отвечающую ширине аэрируемого сооружения, что позволяет поддерживать активный ил во взвешенном состоянии даже при низкой интенсивности аэрации (2 м3/м2 час). Изменение шага между аэраторами позволяет изменять интенсивность аэрации в широком диапазоне, обеспечивая оптимальный кислородный режим.

Наиболее перспективным направлением в совершенствовании аэрационных систем является создание мембранных элементов, которые практически не подвержены биообрастанию и в процессе эксплуатации ведет к значительной экономии электроэнергии [5].

Одним из примеров таких аэраторов являются мембранные элементы ПОЛИАТР, на основе гибкой пластичной мембраны собственной разработки. Эта мембрана с успехом выдерживала многолетние нагрузки в составе системы аэрации аэротенков и с успехом переносила периодические отключения подачи воздуха. Технологические паузы аэрации не уменьшали срок службы аэратора, а наоборот, помогали избавляться от внешних биообрастаний. Это свойство с успехом стали использовать в больших и малых очистных установках на базе SBR – аэротенков (sequencing batch reactor – аэробные реакторы с циклично прерываемой активностью), где подача воздуха в аэраторы прекращается и возобновляется в короткие промежутки времени. Применение данной технологии позволило разработать очень эффективные системы биологической очистки.

Элемент представляет собой пластмассовую трубную арматуру с рукавным пластичным плёночным полимерным материалом. По всей площади полимерной плёнки нанесены микроскопические прорези. При подаче давления, плёнка расправляется, стряхивая с себя бионаросты, прорези начинают приоткрываться, выпуская в толщу воды миллионы крошечных пузырьков воздуха. При отключении подачи воздуха, все прорези закрываются, плёнка сморщивается, доступа воды внутрь аэратора не происходит.

Конструкция и принцип действия пластинчатых аэраторов AEROSTRIP

Важнейшей частью аэратора является натянутая на металлическое основание перфорированная полиуретановая пленка. Без подачи воздуха пленка плотно прижата к основанию, поры при этом закрыты. При подаче воздуха мембрана искривляется и расширяется (т.к. поры открыты только во время подачи воздуха, возможные отложения удаляются регулярным отключением подачи воздуха, при котором поверхность мембраны уменьшается и внешний слой отделяется). Под давлением воздуха открывается сначала часть пор, и с растущим давлением количество открытых пор увеличивается. Наблюдается возникновение мелких воздушных пузырей, которые медленно поднимаются осциллирующим движением. Так как турбулентность в воде не возникает, эти пузыри пребывают в аэротенке чрезвычайно долго.

Аэрационные системы FORTEX

Экономичное и, в то же время, достаточное обеспечение кислородом протекающих в активационных станциях очистки сточных вод биологических и других процессов требует точных знаний методов определения размеров аэрационных систем, оптимального распределения аэрационных элементов в аэротенках и подбора оборудования, а также систем управления при постоянно изменяющихся условиях эксплуатации аэротенка.

Аэрационные элементы FORTEX предназначены для перемешивания и аэрации вод в активационных и деаэрационных бассейнах станций очистки сточных вод или аэрации других жидкостей, для аэрации оборудования для разведения рыбы, прудов и водоемов, а также для пневматической флотации.

Мелкопузырчатые аэраторы ФОРТЭКС снабжены резиновой мембраной, которая изготовлена из ЕПДМ — каучука (этилен — пропилен — димер). При определенном давлении воздуха мембрана выпучивается таким образом, что в ней раскрываются отверстия, и начинает проходить воздух в форме мелких пузырьков. Над входным отверстием воздуха мембрана не имеет перфорации и служит в качестве обратного клапана для перекрытия впускного отверстия при прекращении подачи воздуха, чем препятствует проникновению воды в воздуховод. Контрольный клапан впуска воздуха обеспечивает одинаковое сопротивление и распределение воздуха по элементам также в случае длинных воздухораспределителей, препятствует местному падению давления и поддерживает систему в работоспособном состоянии даже в случае механического повреждения. Для закрепления элементов на магистральной аэрационной линии применяются разъемные крепления. Преимуществом элементов являются высокие окислительная мощность и использование кислорода, экономичность, низкие потери давления, простая конструкция элемента, возможность простой и быстрой замены мембраны или целого элемента, высокая устойчивость к засорению.

Средне пузырчатые элементы АМЕ — Р, АМЕ — S предназначены для перемешивания и аэрации вод в деаэрационных бассейнах станций очистки сточных вод, в резервуарах аэробной стабилизации ила, селекторах, песколовках или для аэрации других жидкостей, для аэрации оборудования для разведения рыбы, прудов и водоемов.

Мелкопузырчатые аэрационные элементы ФОРТЭКС производятся трех основных типов:

·                     Дисковый (АМЕ — 260)

·                     Пластинчатый (АМЕ -D)

·                     Трубчатый (АМЕ — Т 750 и АМЕ — Т 370)
<img width=«336» height=«168» src=«ref-1_1279951322-8416.coolpic» alt=«C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\3.png» v:shapes=«Рисунок_x0020_1893»>

Рис. 10. Аэрационные элементы Фортекс
Таблица 2.Технические параметры аэраторов Фортекс




АМЕ – Т 750, АМЕ – Т 370. Мелкопузырчатый трубчатый аэрационный элемент состоит из резиновой перфорированной мембраны, прикрепленной к несущей трубке диаметром 63 мм. На обоих концах мембрана закреплена зажимными лентами. Трубчатый элемент снабжен отверстием подвода воздуха и у него существенно упрощен способ крепления к аэрационной линии. Трубчатые аэрационные элементы применяются в случаях высокой и экстремальной плотности размещения аэрационных элементов, при специфических формах отстойников и на съемных (извлекаемых) аэрационных решетках. Для специального применения возможно изготовление этого типа аэраторов из нержавеющей стали, чтобы элемент не содержал пластиковых частей.

На основе обзора литературы можно выделить следующие цели дипломной работы:

Ø                Разработать технологическую схему очистки сточных вод нефтеперерабатывающего предприятия;

Ø                Рассчитать основной аппарат – аэротенк-вытеснитель, способный обеспечить необходимую степень очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода с проектной производительностью 60 тыс. м3/сутки;

Ø                Совершенствование системы аэрации сточных вод в аэротенке Iступени очистных сооружений ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», путём замены старых фильтросных труб на новые мембранные мелкопузырчатые аэраторы.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

Ø                Тщательно изучить теоретические основы технологии биохимической очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий;

Ø                Проанализировать имеющуюся технологическую схему очистки сточных вод на предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»;

Ø                Выбрать один из путей повышения эффективности очистки сточных вод в аэротенке;

Ø                Показать технологическую и технико-экономическую целесообразность замены существующей системы аэрации;

Ø                Разработать мероприятия по обеспечению безопасности работы на биологических очистных сооружениях нефтеперерабатывающего завода.




2. Разработка технологической схемы очистки
2.1 Описание технологической схемы
Технологическая схема очистки сточных вод с промышленной площадки ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» осуществляется на локальных очистных сооружниях и включает следующие стадии [18]:

•        механическую очистку стоков от нерастворённых грубодисперсных минеральных примесей и нефтепродуктов;

•        физико-химическую очистку стоков от мелкодисперсных минеральных примесей, эмульгированных нефтепродуктов;

•        очистку стоков от тонкодисперсных нефтепродуктов, растворимых органических веществ биохимическим окислением с помощью микроорганизмов активного ила;

•        возврат очищенных сточных вод на повторное использование в систему производственного водоснабжения и для подпитки оборотных систем водоснабжения;

•        складирование нефтесодержащих отходов с последующей переработкой на установке КХД;

•        механическое обезвоживание избыточного активного ила;

•        отведение очищенных сточных вод в систему канализации.

Механическая очистка

Механическая очистка предназначена для предварительной очистки сточных вод от грубодисперсных минеральных примесей и нефтепродуктов, откачку сточной жидкости на последующую очистку, сбора уловленного обводнённого нефтепродукта на нефтеловушках с последующей разделкой в разделочных резервуарах.

Сточные воды IIсистемы поступают самотеком по двум вводам на механическую очистку и проходят через решётки, где из потока извлекают крупные плавающие примеси бумага, ветошь, этикетки, пленка).

Далее сточные воды следуют через песколовки, которые применяют для задерживания из сточных вод грубых минеральных загрязнений.
<img width=«278» height=«357» src=«ref-1_1279959738-14920.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_29»>

Рис. 11. Песколовка с круговым движением рабочего потока
Песколовка с круговым движением рабочего потока (рис 11) представляет собой круглый резервуар 1 с коническим днищем 3. внутри резервуара расположен цилиндр с усечённым конусом 2, которые с корпусом песколовки образуют кольцевой лоток 5, имеющий в нижней части щелевое отверстие 6 для отвода осадка.

Нефтесодержащие сточные воды поступают к песколовке по открытому лотку и направляются затем в кольцевой лоток песколовки по тангенциальному вводу. Для поддержания в песколовке постоянного уровня на выходе из неё установлен водослив с широким порогом 8. Всплывающие нефтепродукты задерживаются в лотке полупогружённой перегородкой 9, расположенной перед водосливом. Далее через специальное отверстие 10 они направляются в центральную часть песколовки. Накопившиеся нефтепродукты удаляются из песколовки через погружную воронку 4. Выделенный песок удаляется из песколовки гидроэлеватором 7.

При увеличенном расходе сточных вод, превышающем расчетный, излишек воды перепускается через камеру ливнесброса в аварийный амбар. Отстоявшаяся в амбаре вода в течение 3-4 суток перепускается в нефтеловушки. Донный осадок из большого аварийного амбара удаляется по мере накопления.

После песколовок сточные воды направляются по распределительным лоткам в нефтеловушки, объем которых равен 2-х часовому расходу поступающей сточной воды. В нефтеловушке выделяются мелкодиспергированные нефтепродукты и тяжелые взвеси гидравлической крупностью более 0,8 мм/с.

Нефтеловушки представляют собой горизонтальный отстойник (рис 12), разделённый продольными перегородками 10 на самостоятельно работающие секции 11. Число секций назначается в зависимости от расхода сточных вод.
<img width=«450» height=«138» src=«ref-1_1279974658-13305.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_30»>

Рис. 12. Секция типовой горизонтальной нефтеловушки
Для распределения рабочего потока воды в секции нефтеловушки служит щелевая перегородка 4. Имеются нефтеловушки, в которых распределение потока осуществляется через стояки труб, оканчивающиеся раструбами 3. Очищенная вода из секции удаляется в водосборный лоток 9 через водослив 8. Для задерживания нефтепродуктов перед водосливом устанавливают полупогружённую перегородку 7. Задержанные нефтепродукты отводятся из секции щелевыми поворотными трубами 5. Тяжёлый осадок, выпавший на дно секции скребковым транспортёром 6 сгребается в приямок 1. Этот же скребковый транспортёр используют для транспортирования плавающей нефти к нефтесборным трубам. Осадок удаляют из приямков гидроэлеваторами 2.

Сбор уловленного обводненного нефтепродукта на нефтеловушках осуществляется с помощью нефтесборных труб в подземный резервуар.

Готовый нефтепродукт с обводненностью не более 1 % откачивают насосами на повторное использование на установку ЭЛОУ. Сбор и разделка нефтепродукта ведется постоянно. Масса уловленного на нефтеловушках нефтепродукта составляет от 1,0 до 2,5 тысяч тонн в месяц.

Удаление донных отложений с нефтеловушек и песколовок производится на песковые площадки. Отстоенная вода с песковых площадок через выпускные колодцы дренируется в большой аварийный амбар.

Чистка нефтеловушек от донного осадка осуществляется один раз в год.

Для обеспечения более глубокой очистки от свободных нефтеродуктов вода после нефтеловушек проходит сооружения дополнительного отстаивания. В качестве таких сооружений применяют пруды-отстойники (рис. 13).
<img width=«311» height=«193» src=«ref-1_1279987963-15926.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_31»>

Рис. 13. Схема.двухсекционного пруда дополнительного отстаивания:

1 – нефтесборная труба; 2 – отводящая труба; 3 – подводящая труба.
Исходная вода из распределительной чаши по трубопроводу d=120 мм поступает в нижнюю часть водораспределительного устройства отстойника. Водораспределительное устройство состоит из центрального кольцевого подводящего и распределительного канала, образованного опорой и подводящей трубой, и водораспределительных лопаток.

Осветлённая вода отводится из отстойника через кольцевой зубчатый водослив в сборный кольцевой лоток, из которого очищенная вода по трубопроводу направляется в последующие сооружения. Всплывшие нефтепродукты удаляются радиальным скребком, подгоняющим их к поворотной нефтесборной трубе.

Осадок накапливается на дне отстойника и скребками сдвигается в иловый приямок, расположенный в центре отстойника. Осадок их приямка под гидростатическим напором направляется в иловый колодец по трубопровод с задвижкой, оборудованной электроприводом.

Физико-химическая очистка

После узла механической очистки концентрация нефтепродуктов в сточной воде снижается до 90 мг/л, что превышает величину, при которой эти стоки могут подаваться в сооружения биологической очистки. Для снижения концентрации нефтепродуктов в указанных стоках предусмотрена физико-химическая очистка – импеллерная флотация с флокулянтом Zetag-89.

Сточные воды насосами НПС подаются на сооружения МХО «ВЕМКО» в отделение решеток для удаления грубых механических примесей и предварительного сбора нефтепродукта.

Удаление механических примесей осуществляется при помощи ручных граблей в специальный поддон. По мере накопления уловленный мусор складируется в стационарные бункеры с их последующим вывозом в шламонакопитель. Чистка решеток производится периодически (но не реже 1 раза в 2 часа) в зависимости от количества поступающих загрязнений. При этом не допускается перепад уровня до и после решеток более 15 см.

Сбор нефтепродукта с поверхности лотка происходит через щелевое заборное устройство, после чего нефтепродукт при помощи центробежного насоса транспортируется по линии в емкости.

Далее стоки поступают в отделение гидроциклонов, где за счет центробежной силы и силы тяжести происходит удаление из стоков нефтепродукта и взвешенных веществ.

Удаление нефтепродукта осуществляется через большой и малый нефтесборные карманы периодически, в зависимости от степени его накопления. Для более качественного удаления нефтепродуктов (особенно тяжелых) необходимо уменьшить высоту перегородки нефтесборного кармана путем открытия-закрытия поворотной заслонки. Посредством включения в работу скребкового механизма (не реже 4-х раз в смену) происходит интенсификация удаления нефтепродукта.

Удаление взвешенных веществ производится из конусной части безнапорного гидроциклона при помощи гидроэлеватора (водоструйный насос). Донный осадок удаляется на напорные гидроциклоны и бункеры песка. Обезвоженный песок вывозится и складируется в шламонакопителе.

Стоки после безнапорных гидроциклонов поступают в сепараторы для последующего извлечения механических примесей и нефтепродукта.

Нефтепродукт собирается в верхней части сепаратора по мере накопления на поверхности, переливается в нефтесборный карман, и поступает в ёмкости с последующей откачкой в резервуарный парк.

Донный осадок скапливается в нижней (конусной) части сепаратора. Его удаление осуществляется в ёмкости под гидростатическим давлением с последующей откачкой насосами в 2-х секционный отстойник.

В лоток осветлённых стоков после сепаратора осуществляется подача флокулянта для более эффективного процесса флотации.

Принцип работы депуратора, предназначенного для извлечения из сточной воды механических примесей, нефтепродукта и их эмульсий, заключается в вовлечении загрязнений в пенный слой (импеллерная флотация).Данные загрязнения с образующимся пенным слоем (флотопена) поступают в пеносборные карманы. Для более эффективного удаления флотопены используют скребковые механизмы.Флотопена с пеносборных карманов поступает в ёмкости и насосами откачивается в 2-х секционный отстойник. Отстоявшаяся вода дренируется в «голову» сооружений МХО «Вемко». Сбор нефтепродукта с 2-х секционного отстойника осуществляется в тёплый период времени в резервуарный парк или на установку КХД для последующей переработки.Очищенные стоки после депураторов поступают на сооружения БХО.

Биохимическая очистка стоков – сооружения БХО

Участок БХО предназначен для биохимической очистки сточных вод, для распада и минерализации органических веществ, находящихся в коллоидном и растворённом состоянии.

Существуют три варианта работы Iсистемы сооружений БХО: Iвариант предусматривает работу сооружения в зимний период времени, IIи IIIвариант в летнее-осенний период времени.

IВариант
<img width=«525» height=«192» src=«ref-1_1280003889-4538.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_362»>

Рис. 14. Схема работы сооружений БХО в зимний период
Промышленные сточные воды IIсистемы канализации, предварительно прошедшие механо-химическую очистку на участке «Вемко» поступают по трубопроводу в приёмную камеру IIсистемы. Из приёмной камеры стоки поступают по лотку в двухсекционный смеситель.Смеситель представляет собой заглублённый прямоугольный резервуар, состоящий из трёх секций. Каждая секция разделена на три коридора. В каждый коридор по перфорированному трубопроводу подаётся воздух для усреднения и перемешивания стоков. Так же в смеситель подаются биогенные добавки для активного ила.Из смесителя по лотку сточные воды поступают в распределительный канал перед аэротенком.

Аэротенк – прямоугольный резервуар открытого типа, состоящий из трёх секций, каждая секция которого разбита на три коридора. Первый коридор является регенератором. Второй и третий – это рабочие зоны аэротенка. Конструкция аэротенка предусматривает возможность работы с 33%, 66% регенерацией активного ила, так и без неё.

Для жизнедеятельности микроорганизмов в аэротенк подаётся воздух из воздуходувной станции в количестве 16,7 м3/сек. по трубопроводу и распределяется по отдельным стоякам.Иловая смесь из каждой секции, переливаясь через водослив, поступает по трубопроводу в камеру гашения напора, а затем в распределительную чашу вторичных отстойников.

Вторичный отстойник – заглубленный открытый цилиндрически резервуар. Он служит для задержания активного ила, поступающего вместе с очищенной водой из аэротенка.Сбор осветлённой воды в отстойнике осуществляется через водосливы сборного кольцевого лотка, затем вода поступает в выпускной карман отстойника и далее в приёмную камеру IIсистемы в отсек сбора очищенных стоков. Активный ил, осевший на дне отстойника под гидростатическим давлением непрерывно удаляется при помощи илососа в иловую камеру, которая оборудована щитовыми заборами. Из иловых камер активный ил поступает в приёмную камеру, откуда возвращается на повторное использование через колодцы в первые коридоры каждой секции аэротенка.

Очищенная вода из приёмной камеры подаётся на флотацию. Схемой предусмотрено введение воды и воздуха через эжекторы, которые установлены на перемычках между напорными и всасывающими трубопроводами.Насыщение стоков воздухом происходит при давлении 4,2 – 4,8 кгс/см2 в сатураторе ёмкостью 100 м3. Насыщенная воздухом сточная вода поступает в центральную часть в распределительное устройство флотаторов.Из сатуратора насыщенная воздухом вода поступает на флотаторы. Флотатор служит для удаления окисленного активного ила из очищенных стоков. Выделившиеся из воды пузырьки воздуха всплывают вместе с налипшими частицами загрязнений на поверхность флотатора, в результате чего образуется пенообразный слой. Пена удаляется скребковым механизмом. Очищенная вода по водосборному кольцевому лотку флотатора самотёком переливается в приёмную камеру стоков.Из этой камеры вода подаётся на пруд-регулятор № 2, затем через перемычку поступает в пруд-регулятор № 1, где происходит дополнительный отстой очищенной воды. Из пруда-регулятора № 1 вода подаётся на подпитку в оборотную систему водоснабжения предприятия.
II Вариант
<img width=«382» height=«297» src=«ref-1_1280008427-5533.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_365»>

Рис. 15. Схемы работы сооружений БХО в летнее-осенний период



    продолжение
--PAGE_BREAK--2.2Контроль производства


Контроль за работой очистных сооружений состоит из аналитического контроля и контроля за работой систем и оборудования сооружений.

Для лабораторного аналитического контроля за работой очистных сооружений выделены отдельные помещения. Лаборантами проводятся химические и гидробиологические анализы воды и осадка. Лаборатория полностью укомплектована необходимым инвентарем, оборудованием, мебелью, лабораторными приборами, посудой и реактивами. Технологический контроль за биологической очисткой сточной воды позволяет своевременно предпринять меры по ликвидации негативного фактора и поддержанию необходимого качества очистки [18].
Таблица 3Технологический контроль производства. Возможные неполадки и аварийные ситуации. Причины и способы устранения



Таблица 4Основные нарушения режима работы аэротенков и пути их устранения




2.3 Анализ эффективности работы очистных сооружений и возможные пути изменения технологического режима для улучшения качества очистки сточных вод
Комплекс очистных сооружений цеха № 17 Управления водоснабжения, канализации и очистки сточных вод ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» предназначен для приема производственных и хозбытовых сточных вод с нефтеперерабатывающей площадки, их очистки и отвода сточных вод на городские биологические очистные сооружения и частичного возврата очищенных сточных вод для подпитки систем оборотного водоснабжения.
Таблица 5Качество поступающих и очищенных стоков очистных сооружений цеха №17 УВК и ОСВ за 2007 год



В настоящее время качество очищаемых стоков на очистных сооружениях цеха №17 УВК и ОСВ не отвечает требованиям, предъявляемым к ним на сбросе в поверхностный водоём, поэтому избыточное количество очищенных стоков после БХО в объёме 14 тыс. м3/сутки направляется на доочистку на городские биологические очистные сооружения (БОС) перед сбросом в р. Кама. Направление стоков на БОС обусловлено недостаточной степенью очистки и прежде всего по содержанию нефтепродуктов, взвешенных веществ и БПКполн.

В целях повышения качества очистки стоков предлагается осуществить реконструкцию очистных сооружений с доведением показателей стоков до требований, предъявляемых к ним для повторного использования в оборотном водоснабжении, до требований, предъявляемых на сбросе избыточного количества очищенных стоков после БХО в р. Кама, то есть минуя городские биологические очистные сооружения.

Одним из основных недостатков работы очистных сооружений является наличие устаревшей системы аэрации. Керамические трубы, через которые осуществляется подача и распределение воздуха за длительное время эксплуатации закальматировались, потеряли свою прочность и ломаются при монтаже и демонтаже. Аэрация через отверстия в трубах уже не позволяет получать мелкие пузырьки воздуха, что и является причиной снижения концентрации растворенного кислорода.

Песок выносится из песколовок в последующие сооружения и в первую очередь в первичные отстойники, откуда в составе сырого осадка перекачивается в аэротенки Iступени и оседает в «застойных» зонах. Наличие застойных зон обусловлено пристенной системой аэрации аэротенков. В этих зонах вместе с песком оседает и гниет ил. В результате чего, качество очистки воды снижается.

В связи с этим предлагается замена существующих фильтросных труб на более эффективные аэраторы мембранного типа – «ФОРТЕКС АМЕ – Т 370». Специально перфорированная мембрана из синтетического каучука работает как обратный клапан, что предотвращает обрастание пор биоплёнкой. Данные аэраторы обеспечат более эффективную очистку сточных вод при минимальных затратах электроэнергии.

Сборка системы аэрации проводится без дополнительных муфт, простым свинчиванием аэраторов между собой и последующей фиксацией, что позволяет произвести реконструкцию системы аэрации в предельно короткие сроки.

Преимуществом данных аэрационных элементов является:

·              Высокая окислительная мощность;

·              Высокая доля используемого кислорода;

·              Низкие потери давления;

·              Простая конструкция элементов;

·              Возможность простой и быстрой замены мембраны или целого элемента;

·              Высокая устойчивость к засорению;

·              Экономия электроэнергии.
<img width=«348» height=«228» src=«ref-1_1280013960-8587.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_366»>

Рис. 16. Сравнение старой и новой систем аэрации

1 – фильтросные трубы;

2 – мембранные аэраторы ФОРТЕКС.






3. Расчёт материального баланса
Материальный баланс составлен по содержанию БПКполн, нефтепродуктов и взвешенных веществ в воде и концентрации активного ила согласно схемы изображенной на рисунке 17.

Расчет сделан исходя из следующих данных:

Производительность000 м3/сут;

БПКполн на входе0,0 мгО2/л;

Концентрация нефтепродуктов на входе9,0 мг/л

Концентрация взвешенных веществ на входе2,0 мг/л;

Концентрация ила на входе,1 мг/л

Прирост активного ила,74 мг/л

Эффективность работы отстойников%
<img width=«492» height=«283» src=«ref-1_1280022547-10813.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_203»>

Рис. 17. Схема материального баланса очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода производительностью 60 тыс. м3/сутки
Представим табличный вариант расчёта материального баланса.






Таблица 6Материальный баланс песколовок



Таблица 7Материальный баланс нефтеловушек



Таблица 8Материальный баланс флотационной установки



Таблица 9Материальный баланс аэротенка




Таблица 10Материальный баланс вторичных отстойников






4. Проектирование промышленного аппарата
4.1 Расчёт аэротенка-вытеснителя Iступени
Исходные данные. Расчётный расход производственных сточных вод нефтеперерабатывающего завода (система II) qw= 2500 м3/ч; суточный расход Q = 60000 м3/сут; БПКполн поступающей сточной воды Len = 85,4 мг/л; БПКполн очищенной сточной воды Lex = 6 мг/л; концентрация взвешенных веществ в поступающей сточной воде Свв = 46 мг/л.

Расчёт:

Поскольку значение Len <150 мг/л к расчёту принимаем аэротенк-вытеснитель без регенератора. Для вторичного отстаивания предусматриваем радиальные отстойники с илососами.

Для сточных вод нефтеперерабатывающего завода назначаем константы:

— максимальная скорость окисления ρmax = 59 мгБПК/(гч);

— константа, характеризующая свойства загрязнений К1 = 24 мгБПК/л;

— константа, характеризующая влияние кислорода К0= 1,66 мгО2/л;

— коэффициент ингибирования φ=0,158 л/г;

— зольность ила S=0,3.

Дозу активного ила в аэротенке принимаем равной первоначально аi = 3 г/л, значение илового индекса Ji = 90 см3/г, концентрацию растворённого кислорода Со = 2,5 мг/л.

Рассчитываем степень рециркуляции активного ила:






<img width=«114» height=«29» src=«ref-1_1280033360-375.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_33»>    продолжение
--PAGE_BREAK--

<img width=«130» height=«65» src=«ref-1_1280033735-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
Рассчитываем БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды с учётом разбавления рециркуляционным расходом:
<img width=«164» height=«29» src=«ref-1_1280034274-551.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_35»>

<img width=«210» height=«52» src=«ref-1_1280034825-512.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_36»>
Определяем период аэрации:
<img width=«553» height=«47» src=«ref-1_1280035337-1121.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_37»>
Рассчитаем нагрузку на активный ил, подставляя в формулу значения Lmixи t.
<img width=«113» height=«29» src=«ref-1_1280036458-329.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_38»>

<img width=«194» height=«46» src=«ref-1_1280036787-519.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_40»>

<img width=«150» height=«29» src=«ref-1_1280037306-498.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_41»>мг/(г*сут)
Таблица 11Значение илового индекса




По таблице 6 с помощью интерполяции находим иловый индекс, который соответствует рассчитанной нагрузке на активный ил:
<img width=«138» height=«29» src=«ref-1_1280037804-489.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_42»>
Принятое значение илового индекса отличается от табличного на величину:
<img width=«182» height=«53» src=«ref-1_1280038293-845.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_43»>

<img width=«126» height=«30» src=«ref-1_1280039138-500.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_44»>%
Считаем эту погрешность вполне допустимой.

Определяем объём аэротенка с учётом циркуляционного расхода:
<img width=«187» height=«29» src=«ref-1_1280039638-554.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_46»>

<img width=«172» height=«41» src=«ref-1_1280040192-659.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_45»>
Подбираем типовой проект аэротенка-вытеснителя № 902-2-193 со следующими характеристиками:

* число секций nat = 3;

* число коридоров ncor = 3;

* рабочая глубина Hat = 4,4 м;

* ширина коридора bcor= 4,5 м.

Длина секции аэротенка:






<img width=«194» height=«54» src=«ref-1_1280040851-499.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">

<img width=«125» height=«29» src=«ref-1_1280041350-562.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">м (4.7)
Общий размер аэротенка 40 х 41 м.

Рассчитываем прирост активного ила:
<img width=«241» height=«29» src=«ref-1_1280041912-580.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_51»>

<img width=«126» height=«29» src=«ref-1_1280042492-413.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_50»>
4.2 Расчёт системы аэрации
Принимаем глубину погружения аэраторов:
<img width=«126» height=«29» src=«ref-1_1280042905-376.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_53»>

<img width=«102» height=«29» src=«ref-1_1280043281-262.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_52»>
Находим растворимость кислорода при температуре воды 20°С: СТ=9,02 мг/л. Рассчитаем растворимость кислорода в воде:
<img width=«205» height=«58» src=«ref-1_1280043543-870.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_55»>

<img width=«138» height=«29» src=«ref-1_1280044413-460.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_56»>мг/л
Для аэрации принимаем мелкопузырчатый трубчатый мембранный аэратор, состоящий из резиновой перфорированной мембраны, прикреплённой к несущей трубке.

Находим значение коэффициента, учитывающего тип аэратора: К1 = 1,47. Интерполяцией находим коэффициент, зависимый от глубины погружения аэратора:
<img width=«114» height=«29» src=«ref-1_1280044873-381.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_57»>
Коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, равен:
<img width=«226» height=«29» src=«ref-1_1280045254-764.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_58»>

<img width=«84» height=«29» src=«ref-1_1280046018-186.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_59»>
Рассчитаем удельный расход воздуха qair:



<img width=«349» height=«54» src=«ref-1_1280046204-806.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_60»>

<img width=«152» height=«29» src=«ref-1_1280047010-511.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_61»>
Определяем интенсивность аэрации:
<img width=«144» height=«54» src=«ref-1_1280047521-339.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_64»>

<img width=«126» height=«29» src=«ref-1_1280047860-411.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_65»>
Определяем общий расход воздуха:

<img width=«175» height=«25» src=«ref-1_1280048271-316.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_67»>

<img width=«133» height=«29» src=«ref-1_1280048587-535.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_68»>






4.3 Расчёт вспомогательного оборудования (насосы, газодувки)
Расчёт насоса[9].

Выбор трубопровода. Примем скорость воды равную 2 м/с.

<img width=«191» height=«60» src=«ref-1_1280049122-700.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_69»>,

<img width=«139» height=«29» src=«ref-1_1280049822-480.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_71»>
где Q– расход воды, м3/секунду. (4.14)

Определяем потери на местное сопротивление:
<img width=«61» height=«30» src=«ref-1_1280050302-276.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_72»>

<img width=«81» height=«30» src=«ref-1_1280050578-419.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_73»>

<img width=«135» height=«30» src=«ref-1_1280050997-595.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_74»>

<img width=«158» height=«62» src=«ref-1_1280051592-578.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_75»>

<img width=«185» height=«41» src=«ref-1_1280052170-611.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_76»>
т.е. режим течения турбулентный.

ω – скорость потока, м/с; ρ – плотность воды, кг/м3; μ – динамическая вязкость, м∙с/кг.

Примем абсолютную шероховатость равной
<img width=«122» height=«41» src=«ref-1_1280052781-506.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_77»> м,
тогда относительная шероховатость:




<img width=«93» height=«58» src=«ref-1_1280053287-381.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_79»>

<img width=«186» height=«41» src=«ref-1_1280053668-592.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_78»>
Коэффициент трения равен:
<img width=«234» height=«70» src=«ref-1_1280054260-1122.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_80»>

<img width=«114» height=«30» src=«ref-1_1280055382-434.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_81»>
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

Для всасывающей линии

1. Вход в трубу (принимаем с острыми краями):
<img width=«87» height=«30» src=«ref-1_1280055816-376.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_82»>
2. Прямоточные вентили:
<img width=«87» height=«30» src=«ref-1_1280056192-384.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_83»>
3. Отводы:
<img width=«58» height=«29» src=«ref-1_1280056576-242.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_84»>

<img width=«88» height=«29» src=«ref-1_1280056818-389.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_85»>

<img width=«99» height=«30» src=«ref-1_1280057207-457.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_86»>




Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:
<img width=«226» height=«30» src=«ref-1_1280057664-640.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_87»>

<img width=«113» height=«30» src=«ref-1_1280058304-407.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_88»>
Потерянный напор во всасывающей линии:
<img width=«48» height=«20» src=«ref-1_1280058711-159.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_89»>

<img width=«190» height=«54» src=«ref-1_1280058870-557.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_91»>

<img width=«106» height=«24» src=«ref-1_1280059427-347.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_92»>
Для нагнетательной линии

1. Отводы под углом 120:
<img width=«73» height=«24» src=«ref-1_1280059774-283.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_94»>

<img width=«76» height=«25» src=«ref-1_1280060057-366.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_95»>

<img width=«98» height=«26» src=«ref-1_1280060423-429.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_96»>
2. Отводы под углом 90:<img width=«99» height=«30» src=«ref-1_1280060852-508.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_97»>

3. Нормальные вентили:<img width=«87» height=«30» src=«ref-1_1280061360-391.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_98»>

4. Выход из трубы:



<img width=«59» height=«26» src=«ref-1_1280061751-185.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_99»>

<img width=«285» height=«28» src=«ref-1_1280061936-904.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_100»>

<img width=«106» height=«26» src=«ref-1_1280062840-321.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_101»>




Потерянный напор в нагнетательной линии:
<img width=«70» height=«29» src=«ref-1_1280063161-323.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_102»>

<img width=«213» height=«61» src=«ref-1_1280063484-721.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_103»>

<img width=«126» height=«29» src=«ref-1_1280064205-442.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_104»>
Общие потери насоса
<img width=«122» height=«25» src=«ref-1_1280064647-222.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_106»>

<img width=«113» height=«29» src=«ref-1_1280064869-435.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_107»>
Выбор насоса

Находим потребный напор насоса
<img width=«83» height=«29» src=«ref-1_1280065304-302.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_110»>

<img width=«71» height=«29» src=«ref-1_1280065606-278.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_109»>

<img width=«162» height=«41» src=«ref-1_1280065884-608.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_111»>

<img width=«217» height=«59» src=«ref-1_1280066492-617.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_112»>

<img width=«125» height=«29» src=«ref-1_1280067109-455.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_113»>
Такой напор при заданной производительности обеспечивается многоступенчатым центробежным насосом.






Определяем полезную мощность насоса:
<img width=«133» height=«30» src=«ref-1_1280067564-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">

<img width=«100» height=«29» src=«ref-1_1280067949-433.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_115»>
Устанавливаем, что заданной подаче и напору более всего соответствует насос марки ЦНС 300-540.

Выбор газодувки

Расход воздуха для обеспечения достаточной аэрации равен 7776 м3/час. Исходя из этого подбираем газодувку ТВ-600-1,1 с типом электродвигателя А3-315М-2 и максимальной мощностью 200 кВт.




5. Технико-экономические расчеты
5.1 Характеристика объекта и технико-экономическое обоснование целесообразности замены существующей системы аэрации
Темой работы является совершенствование биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода производительностью 60 тыс. м3/сут. В ходе работы выполнен расчёт основных технологических параметров процесса очистки. На основании технологического расчёта определены размеры и конструкции аппаратов, подобрано необходимое оборудование.

Основным аппаратом на станции биологической очистки является аэротенк-вытеснитель. Для снижения БПК в сточной воде с 300 до 8 мгБПК/л, целесообразно применять трёхсекционный трёхкоридорный аэротенк с 33%-ной регенерацией.

В России наиболее распространённым типом мелкопузырчатого аэратора являются фильтросные пластины и трубы, изготовляемые из пористого стекловидного материала. Основным их недостатком является то, что при снятии давления воздуха в эти элементы аэрации заходит сточная вода, забивая поры при следующей подаче давления. Затем биомасса начинает размножаться, полностью забивая поры. Элемент аэрации теряет до 70% своей эффективности. Срок службы таких элементов аэрации составляет не более 3-х – 5-ти лет, и это с ежегодными прочистками и дорогостоящими ремонтами.

В данной работе предлагается использование более эффективных аэраторов мембранного типа – «ФОРТЕКС АМЕ – Т 370».Мембранные элементы являются наиболее подходящими для систем с прерывистой подачей воздуха, например, для систем одновременной нитрификации и денитрификации. Специально перфорированная мембрана из синтетического каучука работает как обратный клапан, что предотвращает обрастание пор биоплёнкой. В последнее время мембранные элементы применяются и в аэрационных системах с постоянной подачей воздуха. Данные аэраторы обеспечат более эффективную очистку сточных вод при минимальных затратах электроэнергии.Сборка системы аэрации проводится без дополнительных муфт, простым свинчиванием аэраторов между собой и последующей фиксацией, что позволяет произвести реконструкцию системы аэрации в предельно короткие сроки.

Преимуществом данных аэрационных элементов является:

·              Высокая окислительная мощность;

·              Высокая доля используемого кислорода;

·              Низкие потери давления;

·              Простая конструкция элементов;

·              Возможность простой и быстрой замены мембраны или целого элемента;

·              Высокая устойчивость к засорению;

·              Экономия электроэнергии.
5.2 Расчёт производственной мощности
Производственная мощность установки (М) определяется по её суточной производительности и времени работы и рассчитывается по формуле:



<img width=«96» height=«31» src=«ref-1_1280068382-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">,
где Q– суточная производительность установки (Q= 60000 м3/сут),

Т – эффективный фонд времени работы оборудования. Установка работает непрерывно в течение календарного года (Тэф = 365 суток).




<img width=«418» height=«28» src=«ref-1_1280068615-1226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">.
5.3 Расчёт инвестиционных затрат на реконструкцию оборудования
Модернизация существующего аэротенка по проекту предусматривает демонтаж аэрационной системы и монтаж мембранной системы аэрации «ФОРТЕКС АМЕ – Т 370».

Единовременные затраты на реконструкцию складываются из:
Кинв = Кдем + Кнов + Кдост + Кмонт + Кнеучт, где
Кдем – затраты на демонтаж выбывающих узлов;

Кнов – стоимость вновь устанавливаемых узлов;

Кдост – затраты на доставку нового оборудования и материалов;

Кмонт – затраты на строительно-монтажные работы;

Кнеуч – неучтённые затраты.

Демонтаж выбывающих узлов может быть выполнен за две смены 3-мя рабочими. Принимаем оплату труда равной 100 руб./чел.∙ч.
Кдем = ЗПраб+Кпр
где, ЗПраб = ТС ∙ nсм∙ nчел∙ ч;

Кпр – стоимость привлекаемых механизмов (100% от оплаты труда с учётом ЕСН);
Кдем = 2 смены ∙ 3 чел. ∙ 8 ч ∙100 руб ∙ 1,26 ∙ 2 = 12096 руб. (с учётом ЕСН).
Стоимость вновь устанавливаемых элементов определяется их количеством и ценой за единицу.

Плотность элементов в аэротенке – 1,8 шт/м2;

Площадь аэротенка – 2160 м2;

Количество элементов = 1,8 ∙ 2160 = 3888 шт.

Стоимость одного элемента – 1,18 тыс. руб.
Кнов = 3888 шт. ∙ 1,18 тыс. руб. = 4.587,84 тыс. руб.
Затраты на монтаж новых узлов определяем прямым счётом. Они складываются из затрат на оплату труда и на оплату за использование специализированной техники. Монтаж может быть произведён бригадой рабочих из 4-х человек в течение 5-ти смен. Принимаем оплату труда равной 100 руб./чел.∙ч.
Кмонт = ЗПраб

где, ЗПраб = ТС ∙ nсм∙ nчел∙ ч;
Кпр – стоимость привлечённых механизмов (100% от оплаты труда с учётом ЕСН).
ЗПраб = 5 смен∙4 чел. ∙8ч∙100 руб. ∙1,26=20160 руб. (с учётом ЕСН).

Кмонт = 20160 + 20160 =40320 руб.
Таблица 12Капитальные затраты на вновь устанавливаемые элементы






Таблица 13Смета капитальных затрат на модернизацию аэрационной системы



По экспертной оценке стоимость аэротенка составляет 24 млн. руб. Принимаем стоимость старой аэрационной системы в размере 5% от стоимости аэротенка.
ОФвыв = 1200 тыс. руб.
В результате модернизации стоимость оборудования возрастёт на:



<img width=«409» height=«27» src=«ref-1_1280069841-1221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">    продолжение
--PAGE_BREAK--