РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка до курсового проекту на тему «Екологічна паспортизація, водопостачання та водовідведення, утилізація та рекуперація відходів м’ясопереробного підприємства» містить 53 сторінки друкованого тексту. Графічна частина: схема плану місцевості з каналізаційними мережами (формат А1), принципова схема очисних споруд підприємства, схеми та системи водовідведення та каналізації. В курсовому проекті запропоновані розрахунок забрудненості стічних вод і необхідного ступеня їх очищення і розрахунок жироловки.
Об’єкт курсового проекту – м’ясопереробне підприємство.
Мета проекту – навчитися складати екологічний паспорт підприємства, вибирати та проектувати мережу водовідведення для заданого плану місцевості, розраховувати очисну споруду для очищення стічних вод підприємства, розробляти принципову схему утилізації та рекуперації відходів.
Основні терміни та поняття: водопостачання, водовідведення, очищення, м’ясопереробне підприємство, населений пункт, екологічний паспорт.
ВСТУП
Будівництво нових житлових і загальних будівель та споруд, об'єктів виробничого і культурно-побутового призначення, а також реконструкція і розширення існуючих будівельних об'єктів вимагають проведення великого об'єму робіт з інженерної підготовки територій і, передусім, з проектування систем водопостачання і водовідведення та схем утилізації і рекуперації відходів.
При проектуванні водовідведення населених міст необхідно вибрати раціональну систему і схему водовідведення, а також найефективніші методи очищення побутових і виробничих стічних вод. Ухвалений варіант системи і схеми водовідведення повинен бути обґрунтований техніко-економічними розрахунками, пов'язаний з комплексом проектних результатів по об'єкту, що будується або реконструюється, і узгоджений з відповідними інстанціями [1].
Виробнича і побутова діяльність людини неминуче пов'язана з утворенням виробничих і побутових відходів. Якщо газоподібні і рідкі відходи порівняно швидко поглинаються природним середовищем, то асиміляція твердих відходів триває десятки і сотні років. Утилізація представляє собою вживання відходів з користю, реутилізація - отримання з використаної готової продукції шляхом її переробки нової продукції того ж або близького їй типу.
В задачі проектування схеми утилізації і рекуперації відходів входять вибір найефективніших в санітарних і технічних відносинах заходів при мінімальних будівельних і експлуатаційних витратах і застосування найпрогресивніших і економічно вигідних в умовах даного міста систем і способів збору, видалення, знешкодження і використань твердих і рідких відходів [1].
1 Основна частина
1.1 Екологічна паспортизація промислового підприємства
Екологічна паспортизація була впроваджена з метою оздоровлення екологічної ситуації. Згідно Держстандарту 17.0.04-90 «Екологічний паспорт промислового підприємства » метою екологічної паспортизації є:
встановлення якісних і кількісних характеристик природокористування (сировини, палива, енергії), а також якісних і кількісних характеристик забруднення природного середовища викидами, стоками, відходами.
отримання питомих показників природокористування і забруднення навколишнього середовища підприємством, які дозволять аналізувати використані підприємством технології і устаткування порівняно до кращих вітчизняних і зарубіжних зразків, а також дані про шкоду, яка наноситься підприємством [2].
Екологічний паспорт необхідний для оцінки кількості і якості шкідливих викидів підприємства, визначення шляхів їх зниження, а також для звітності. Це стосується шкідливих викидів в атмосферу, скидів неочищених і очищених стічних вод у водоймища і твердих побутових відходів.
Обов'язковим етапом екологічної паспортизації об'єктів є інвентаризація (складання списку) забруднювачів всіх видів. Ця екологічна інформація дозволить вирішити задачі зниження витрати матеріалів, енергії і трудових ресурсів і підвищення якості продукції, а також понизити шкідливу дію виробництва на навколишнє середовище.
Екологічний паспорт включає загальні відомості про підприємство, використану сировину, опис технічних схем вироблення основних видів продукції, схеми очищення газів і стічних вод, їхні характеристики після очищення, дані про тверді побутові відходи, а також відомості про нові, маловідходні технології. Крім того, паспорт містить перелік планованих заходів, направлених на зниження навантаження на навколишнє середовище з вказівкою термінів їхнього виконання, об'ємів витрат, питомих і загальних об'ємів викидів шкідливих речовин до і після здійснення кожного заходу.
Основними параметрами, що характеризують стан навколишнього середовища і обмежуючими її забруднення відходами виробництва, є гранично допустимі концентрації шкідливих речовин в повітрі робочої зони, атмосферному повітрі, поверхневих водах навколишніх водоймищ і ґрунтах.
Ґрунти навколишньої зони об'єкта, що паспортизується, також підлягають контролю на наявність шкідливих речовин, що знаходяться у викидах і стоках, які потрапили туди (а через них в рослини і тварин) з атмосфери опадами, а також з водоймищ, куди поступають після очищення стічні води.
Контроль вмісту шкідливих речовин у викидах в атмосферу, стоках в поверхневі водоймища, що потрапили в грунт у вигляді осаду, а також в твердих відходах виробничої і побутової діяльності здійснюють служби екологічного контролю. При заповненні і оформленні екологічного паспорта враховуються фонові характеристики навколишнього середовища і кліматичні чинники. За допомогою розрахунків ці чинники зпівставляються для оцінки сумарної дії на навколишнє середовище.
Екологічний паспорт об'єкта або підприємства - це нормативно-технічний документ, що включає всі дані про спожиті і використані на підприємстві ресурси, а також прямий вплив і дію шкідливих речовин на навколишнє природне середовище.
Відповідно до чинного законодавства в області охорони навколишнього середовища контроль за підприємствами здійснюється державними органами охорони природи з питань використання природних ресурсів, дії на навколишнє середовище, планування і проведення природоохоронних заходів. Основним органом охорони природи є служба екологічної експертизи.
Після розробки екологічний паспорт підлягає узгодженню з Держсанепідемнаглядом і територіальними органами охорони природи, затверджується директором підприємства і реєструється в територіальному органі охорони природи. Керівник, що ствердив паспорт, несе персональну відповідальність за правильність його складання і достовірність розміщених в ньому даних.
Екологічний паспорт підприємства є не тільки виконавчим документом екологічного контролю, але і служить основою для паспортизації територій, регіонів і країни в цілому. Для цього один його екземпляр зберігається на підприємстві, другий - в територіальному або регіональному органі охорони природи, а третій - прямує в науковий центр «Екологія» для формування екологічного банку даних.
Основою для розробки екологічного паспорта є:
затверджені основні показники виробничої і господарської діяльності, пов'язаної із споживанням ресурсів і дією на навколишнє середовище;
дозвіл на природокористування (відведення земель, надр, водокористування, інше);
паспорти всіх очисних споруд і установок по збору і утилізації відходів;
дані статистичної звітності про природо- і ресурсовикористання.
Екологічний паспорт включає також розрахунки норм:
гранично допустимих викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря;
гранично допустимих скидів, очищених або неочищених, що скидаються в поверхневі водоймища або в централізовану каналізацію;
гранично допустимих шкідливих дій випромінювань і фізико-механічних полів (теплових, шумових, електромагнітних, радіонуклідів і т.д.).
В екологічний паспорт вносяться також дані інвентаризації джерел та забруднювачів навколишнього середовища. Найскладнішими і трудомісткими є операції інвентаризації шкідливого впливу викидів і стоків, а також розрахунок норм ПДВ.
За показниками екологічного паспорту робляться висновки щодо діяльності підприємства. Потім ухвалюються рішення про дозвіл на подальшу діяльність (екологічно безпечний об'єкт); діяльність частково або за умови проведення невідкладних заходів, а також довгострокових заходів (екологічно небезпечний об'єкт); заборона діяльності (висока екологічна небезпека).
Аналіз природнокліматичних чинників проводиться з метою визначення можливості підвищення або пониження концентрації шкідливих речовин для даної території. Для цього використовується база даних багатолітніх кліматичних спостережень і характеристик досліджуваної території. Розміри забруднення території (зони впливу) залежать від характеру аналізованих викидів, стоків і твердих відходів.
Екологічний паспорт організації, підприємства або окремого об'єкта включає наступні розділи:
титульний лист;
загальні відомості про підприємство і його реквізити;
коротку природнокліматичну характеристику району, в якому розташоване підприємство;
короткий опис технології виробництва і дані про продукцію, балансову схему матеріальних потоків;
відомості про використання земельних ресурсів;
характеристику сировини, використаних матеріальних і енергетичних ресурсів;
характеристику викидів в атмосферу;
характеристику водоспоживання і водовідведення;
характеристику відходів;
відомості про рекультивацію зовнішніх земель;
відомості про транспорт підприємства;
відомості про еколого-економічну діяльність підприємства.
Окрім загального екологічного паспорта на підприємстві повинен розроблятися також паспорт відходів, в який включаються дані про їх токсичність, небезпеку і шляхи зниження шкідливої дії на навколишнє середовище.
1.2 Водопостачання і водовідведення
1.2.1 Системи, схеми і основні елементи водопостачання
Системи водопостачання представляють собою комплекс споруд, призначених для постачання споживачів водою в необхідних кількостях з якісними показниками. Системи складаються із споруд забору води, її обробки, перекачування води до споживача і споруд для її зберігання.
Залежно від виду обслуговуваного об'єкта системи водопостачання підрозділяються на міські, промислові, сільськогосподарські, залізничні і ін. Якщо системи водопостачання забезпечують водою окремі райони країни або групи різних населених пунктів і інших об'єктів, то вони називаються районними або груповими системами. Доцільність створення групових і районних систем водопостачання виникає в умовах маловодної місцевості при необхідності забезпечення водою ряду об'єктів, розташованих на території району.
Залежно від виду споживачів системи водопостачання виконують функції господарсько-питних, виробничих, протипожежних, поливальних водопроводів.
Системи водопостачання можуть бути об'єднаними (єдиними), неповно роздільними і роздільними.
Об'єднані системи - це водопроводи, що виконують одночасно господарсько-питні, виробничі і протипожежні функції.
Такі водопроводи використовують в містах, селищах і на підприємствах, на технологічні потреби яких потрібна вода питної якості, а також на підприємствах, що не вимагають питної якості води.
Роздільну систему водопостачання, що передбачає наявність самостійних господарсько-питного, протипожежного і виробничого водопроводів, використовують досить рідко. Це виправдано у тому випадку, коли з технологічних міркувань виробничий і протипожежний водопроводи об'єднати не можна, а об'єднання протипожежного і господарсько-питного водопроводів економічно недоцільно.
Залежно від рельєфу місцевості і величин необхідних вільних напорів системи водопостачання підрозділяються на однозонні і багатозонні (двох, трьох і т. д.). При однозонній системі всі об'єкти, розташовані на території, живляться від однієї системи водопостачання. При нерівномірному рельєфі місцевості для підтримки необхідного напору у високорозташованих вузлах мережі повинен підтримуватися тиск, який неприпустимий для низькорозташованих ділянок. В цих умовах водопровідну мережу розбивають на зони, в кожній з яких підтримується необхідний тиск води за допомогою насосів і напірних резервуарів. Самостійні водопроводи використовують дуже рідко. Як правило, їх функцію виконують господарсько-питні водопроводи або виробничі за наявності дозволу санітарних органів[4, 5].
Залежно від способів транспортування води системи водопостачання підрозділяються на напірні і безнапірні. Напірні - це системи, трубопроводи яких працюють на повну потужність. Транспортування води по них здійснюється як насосами (нагнітальні трубопроводи), так і за рахунок різниці рівня води в джерелі і розрахункової п'єзометричної відмітки в місці водовідбору. В останньому випадку трубопроводи, по яких транспортується вода, називаються гравітаційними напірними або самостійними напірними.
Безнапірні трубопроводи (гравітаційні самостійні) працюють в умовах неповної потужності. Можливість їх застосування залежить від різниці відміток початкової і кінцевої точок шляху подачі води, рельєфу місцевості по шляху подачі, відстані подачі. Область застосування цих систем більш обмежена, ніж напірних систем.
Залежно від виду джерела водопостачання системи підрозділяються на водопроводи, що забирають воду з поверхневих джерел (річок, озер, водосховищ і морів), а також на водопроводи, що забирають воду з підземних джерел (артезіанських і джерельних). Бувають змішані системи, що передбачають огорожу води як з поверхневих, так і з підземних джерел.
Схема водопостачання міст і населених пунктів визначається видом джерела водопостачання, якістю води в ньому, рельєфом місцевості, режимом водоспоживання. Загалом система водопостачання включає наступні споруди.
1. Водозабірні споруди. Залежно від характеру джерела водопостачання споруди для прийому води можуть бути різними. При відкритих джерелах забір води здійснюється береговими і русловими водоприймачами, що мають різноманітні конструкції. Забір підземних вод здійснюється за допомогою різного роду колодязів, свердловин, підземних водозбірних галерей і т. п.
2. Споруди для підйому і перекачування води - насосні станції. В загальному випадку, коли вода з джерела піддається очищенню, перекачується на очисні споруди насосною станцією першого підйому , а після очищення подається споживачам насосною станцією підйому.
3. Споруди для очищення води, необхідні для доведення вихідної якості води до вимог, що пред'являються до неї споживачами.
4. Збірні резервуари (резервуари чистої води), необхідні для згладжування нерівномірності режиму роботи насосних станцій і зберігання протипожежних і аварійних об'ємів води.
5. Споруди для транспортування води до місць її розподілу - водоводи 6. Вони представляють собою лінії труб або каналів, по яких вода подається до міста або промислового підприємства. При значній віддаленості джерела водопостачання від споживача водоводи можуть мати протяжність, що виміряється десятками і сотнями кілометрів.
6. Споруди для розподілу води по території об'єкта і роздачі її споживачам - водопровідна мережа. Мережа - це система трубопроводів, укладених по вулицях, що подають воду до окремих будинків і підприємств.
7. Споруди для зберігання і акумуляції води - водонапірна вежа, яка виконує ту ж роль, що і резервуар чистої води, через неспівпадання режиму роботи насосної станції і режиму водоспоживання [7].
Таким чином, обов'язковими елементами будь-якої системи водопостачання є водозабірні споруди, водоводи і водопровідна мережа. Розглянуті схеми водопостачання крім виду джерел і складу споруд відрізняються також і кількістю джерел водопостачання, яких може бути два або більш.
Схема групової (районною) системи водопостачання застосовується для групи окремих промислових підприємств, груп курортних селищ і підприємств, ряду районів сільськогосподарського виробництва.
Водопостачання промислових підприємств може бути здійснено по прямоточній, послідовній і оборотній схемі.
Основними чинниками, що впливають на вибір схеми виробничого водопостачання, є загальне водоспоживання, наявність джерел водопостачання і їх потужність, відстань від майданчика заводу до джерела водопостачання, різниця геодезичних відміток заводського майданчика і рівня води в джерелі, умови охорони водоймища від забруднень виробничими стічними водами.
При прямоточній схемі водопостачання вода, що забирається з джерела водопостачання, після відповідного очищення поступає на технологічні потреби підприємства, а потім після очищення скидається у водоймище нижче за течією відносно об'єкта водопостачання. Прямоточна схема водопостачання економічно доцільна при малих відстанях від джерела водопостачання до заводу, а також при незначній різниці відміток рівня води в джерелі і майданчику заводу. Крім того, вона може бути застосована при технологічних процесах, що не допускають використання оборотної води через її забруднення.
Із збільшенням відстані між джерелом водопостачання і промисловим майданчиком, а також різниці геодезичних відміток більш доцільно застосувати оборотну схему. Вона стає єдино можливою при малих потужностях джерела водопостачання і при технології, що не допускає застосування прямоточної і послідовної схем через наявність у відпрацьованій воді токсичних речовин, знезараження яких ускладнене.
При оборотній схемі різко зменшується забір «свіжої» води з джерела водопостачання: він складає близько 3-5% кількості води, забраної з джерела при прямоточній схемі водопостачання [8].
1.2.2 Особливості устрою каналізаційних схем і систем
Каналізація призначається для прийому, відведення і очищення стічних вод від виробничих корпусів, установок і споруд промислових підприємств, житлових, комунальних і суспільних будівель, споруд сільськогосподарських комплексів.
Під очищенням стічних вод слід розуміти їх обробку за різними методами з метою видалення мінеральних і органічних речовин. До очищення води відносяться також її знешкодження і знезараження, видалення шкідливих домішок і усунення з води хвороботворних мікроорганізмів і вірусів.
Каналізація представляє собою комплекс інженерних споруд, який включає каналізаційні трубопроводи (самопливні і напірні), насосні станції, вузли локального і зовнішнього очищення стічних вод.
Каналізацію розділяють на внутрішню (всередині будівель і установок) і зовнішню: внутрішньоквартальну, внутрішньозаводську, вуличну, зовнішньомайданну [6].
Основний етап проектування каналізації – розробка та проектування схеми каналізації, тобто планування об'єкта з нанесенням на нього елементів каналізації (мережі, насосні станції, очисні споруди і др.). При виборі схеми каналізації необхідно враховувати ряд чинників:
а) конфігурацію і розміри об'єкта;
б) потужність і розташування водоймищ, які можуть служити місцем скидання стічних вод після очищення;
в) рельєф місцевості;
г) ґрунтові умови;
д) економічні і санітарні умови.
Схеми каналізація міст і промислових комплексів можуть бути централізованими, децентралізованими і регіональними.
При централізованій схемі стічні води всіх басейнів направляють поодинокими колекторами або групою колекторів на єдину для всього міста очисну станцію, яка розташована за течією річки. Децентралізовані схеми каналізацій застосовують при каналізуванні великих міст в умовах різного рельєфу місцевості. В таких випадках створюють районну каналізацію з самостійними очисними спорудами.
Для деяких близько розташованих населених пунктів і промислових підприємств в промислових і густонаселених районах країни застосовують регіональні схеми каналізації. В подібних схемах передбачається одна очисна станція великої продуктивності замість декількох малопотужних очисних споруд.
При такій схемі каналізації знижуються експлуатаційні витрати на очищення стічних вод, забезпечуються захист відкритих водоймищ від забруднень в межах густонаселеної частини регіону і раціональне використання водних ресурсів.
Залежно від того, як відводяться побутові, виробничі і атмосферні стічні води - спільно або роздільно, системи каналізації ділять на загальносплавні, роздільні (повні або неповні) і напівроздільні.
Під загальносплавною (додаток А) розуміється така система каналізації, при якій стічні води всіх видів направляють до очисних споруд або у водоймище єдиною каналізаційною мережею. При організації загальносплавної системи каналізації в період сильних дощів передбачається скидання частини стічних вод у водоймище без очищення (зважаючи на незначну концентрацію забруднень) через спеціальні пристрої - ливнеспуски, що розміщуються зазвичай на головному колекторі поблизу водоймища. Витрата стічних вод, що скидається, залежить від потужності водоймища, санітарних і економічних міркувань.
При роздільній системі каналізації окремі види стічних рід відводяться по самостійним мережам. Повна роздільна система каналізації має не менше дві мережі. Залежно від виду стічних вод, що транспортуються, каналізаційна мережа підрозділяється на побутову і дощову. Якщо скиди виробничих і побутових стічних вод аналогічні, то виробничі води відводять побутовою каналізаційною мережею. Нерідко характер забруднення виробничих стічних вод такий, що сумісне очищення їх з побутовими стічними водами неможливе. В цьому випадку створюють самостійну мережу для транспортування виробничих вод. Єдина мережа для відведення атмосферних і умовно-чистих виробничих стічних вод називається промислово-дощовою.
Неповна роздільна система каналізації є проміжною стадією будівництва повної роздільної системи. При проектуванні неповної роздільної системи дощова мережа не влаштовується. Відведення атмосферних вод у водоймище здійснюється по відкритих лотках, кюветах і канавах.
При напівроздільній (додаток А) системі каналізації в місцях перетину самостійних каналізаційних мереж є водоскидні камери для відведення різних видів стічних вод, що дозволяють здійснювати спуск найбільш забруднених дощових вод при малих витратах в побутовій мережі і відводити їх по єдиному колектору на очисні споруди, а при зливах скидати порівняно чисті дощові води безпосередньо у водоймище.
1.2.3 Трасування каналізаційних мереж
Трасування каналізаційних мереж залежить, в основному, від рельєфу місцевості, ґрунтових умов і розташування водоймищ. Проектування мереж здійснюється в такій послідовності:
а) територію каналізованого об'єкту розділяють лініями вододілів на басейни каналізування;
б) по знижених місцях трасують колектори басейнів каналізування;
в) трасують головні і заміські колектори, перехоплюючи колектори басейнів каналізування у напрямі до очисних споруд;
г) трасують вуличні мережі до колекторів з таким розрахунком, щоб кожна гілка вуличної мережі мала мінімальну довжину.
При розрахунку мережі визначають місця розташування насосних станцій. Найбільш доцільно розміщувати їх в тих місцях, де окремі колектори, відповідні до насосної станції, мають однакову глибину залягання.
Трасування каналізаційної мережі є найважливішим етапів проектування каналізації, оскільки від неї залежить вартість каналізацій населеного пункту або промислового підприємства в цілому.
Оскільки зустрічається значна різноманітність місцевих умов, то важко запропонувати типові схеми каналізації населених пунктів. Однак виділяють схеми, що найбільш часто зустрічаються на практиці, а саме:
1. Перпендикулярна схема, при якій колектори басейнів каналізування трасують перпендикулярно до напряму течії річки. Таку схему в основному застосовують для відводу атмосферних вод, які не вимагають очищення.
2. Перехоплююча схема, при якій колектори басейнів калалізування перехоплюються головним колектором, який прокладається паралельно річці. Ця схема застосовується при пониженні рельєфу місцевості до водоймища та необхідності очищення стічних вод.
3. Паралельна схема — колектори басейнів каналізування трасуються паралельно або під невеликими кутами до напрямку течії річки і перехоплюються головним колектором, розташованим перпендикулярно до напрямку течії річки. Цю схему застосовують при різкому падінні місцевості до річки, оскільки при цьому запобігається значне заглиблення головного колектора і не виникають підвищені швидкості руху стічних вод у трубах.
4. Радіальна схема— очищення стічних вод відбувається на двох або більшому числі очисних споруд. При цій схемі стічні води відводяться з території децентралізовано. Таку схему застосовують при складному рельєфі місцевості і каналізуванні великих міст.
5. Зонна схема— територія, що каналізується, розбивається на дві зони: з верхньої стічні води відводяться до очисних споруд самопливом, з нижньої перекачуються насосною станцією. Використання такої схеми каналізування дозволяє скоротити експлуатаційні витрати.
При проектуванні каналізації особливу увагу надають трасуванню вуличних каналізаційних мереж.
Розрізняють три схеми трасування вуличних мереж:
1) охоплююче трасування - вуличні мережі опоясують кожний квартал зі всіх чотирьох сторін. Цю схему застосовують при плоскому рельєфі місцевості і великих кварталах;
2) трасування по зниженій стороні кварталу - вуличні мережі прокладені лише із знижених сторін кварталів. Цю схему використовують при значному падінні місцевості;
3) черезквартальне трасування - вуличні мережі прокладені всередині кварталів. Дана схема дозволяє значно скоротити протяжність мережі.
При виборі схеми каналізаційної мережі і схеми каналізації в цілому необхідно враховувати черговість будівництва. Зазвичай при розробці схем каналізації виявляють ряд можливих варіантів, що задовольняють санітарні вимоги. Остаточний варіант вибирають на підставі техніко-економічного порівняння, що виконується при складанні технічного проекту.
В даному комплексному курсовому проекті при проектуванні каналізаційних мереж на заданому плані місцевості була вибрана напівроздільна система каналізації, при якій скидання атмосферних вод у водоймище здійснюється періодично (тільки при сильних дощах), що практично виключає забруднення водоймища (перевага даної системи з точки зору санітарного стану населених пунктів) і перпендикулярна схема каналізаційних мереж (додаток Б) [4,8,12].
1.2.4 Умови сумісного водовідведення промислових підприємств і населених місць
Якщо промислове підприємство розташовано в районі або біля міста, то виникає питання про можливість і доцільність сумісного відведення і очищення стічних вод.
При цьому можливі два варіанти. Перший - це прийом промислових стічних вод в міську каналізацію, якщо кількість міських стічних вод помітно перевищує кількість стічних вод від підприємств.
Другий - відведення і очищення промислових стічних вод спільно з міськими стічними водами, якщо промислові стічні води близькі або перевершують міські як по кількості, так і по забрудненій.
Прийом промислових стічних вод в міську каналізацію регламентується СНіП 2.04.04.84 і іншими спеціальними документами, відповідно до яких виробничі стоки, що приймаються в міську каналізацію, не повинні порушувати роботу каналізаційних мереж і очисних споруд. Це можливо тільки при дотриманні наступних вимог до їх складу. Промислові стічні води не повинні містити:
більше 500 мг/л зважених і спливаючих речовин;
речовини, які здатні засмічувати труби каналізаційної мережі або надавати руйнуючу дію на, матеріал труб і елементи споруд каналізації;
домішки і розчинені газоподібні речовини, здатні утворювати вибухонебезпечні суміші в каналізаційних мережах і спорудах;
шкідливі речовини в концентраціях, що перешкоджають біологічному очищенню стічних вод;
речовини, для яких не встановлені гранично допустимі концентрації (ПДК) у воді водоймищ відповідного виду водокористування;
мінеральні забруднення;
нерозчинені масла, а також смоли і мазут;
поверхнево-активні речовини.
Забороняється спускати в міську каналізацію стічні води, що мають температуру вище 40°С, а також забруднені промислові стічні води.
Суміш виробничих і побутових стічних вод під час вступу на міські споруди біологічного очищення у будь-який час доби повинна відповідати
наступним вимогам: рН - не нижче 6,5 і не вище 8,5; температура - не нижче 6 і не вище 30 °С; загальна мінералізація - не більше 10 г/л; БПК20 - не більше 500 мг/л під час вступу на біофільтри і аеротенки і не більше 1000 мг/л - під час вступу до змішувачів.
Вміст біогенних речовин (азоту і фосфору) в суміші побутових і виробничих стічних вод повинно бути не менше 5 мг/л азоту і 1 мг/л фосфору на кожні 100 мг/л БПК20.
Виробничі стічні води, склад яких не відповідає перерахованим вимогам, а також речовини, для яких немає даних про ефективність їх видалення, повинні піддаватися на підприємствах попередньому очищенню.
Таким чином, розрізняють декілька варіантів сумісного водовідведення промислових підприємств і населених пунктів:
прийом промислових стічних вод без очищення в міську каналізаційну мережу;
попереднє очищення промислових стічних вод і скидання їх в міську каналізаційну мережу;
роздільне відведення і сумісне очищення промислових і міських стічних вод;
роздільні відведення і попереднє (для міських стічних вод - механічна) очищення промислових і міських стічних вод з сумісним біологічним очищенням [5, 8, 9].
1.3 Основні технологічні процеси поліпшення якості води
Основні технологічні процеси поліпшення якості води полягають у видаленні з неї тих або інших домішок, які містяться в кількості, що перевищують норму. Як правило використовують методи прояснення, знебарвлення і знешкодження води.
Прояснення води полягає у видаленні з неї зважених речовин, тобто зменшення її каламутності. Його можна проводити шляхом відстоювання і фільтрування. Але традиційне відстоювання відбувається відносно довго і при значних витратах води вимагає великих площ і громіздких споруд. Для прискорення прояснення у воду вводять хімічні реагенти - коагуляції, які разом із зваженими і колоїдними частинками утворюють пластівці, що швидко видаляються з води (швидкість випадання пластівців в осад приблизно в 100 раз більше, ніж частинок тонкодисперсної глини).
Знезараження води - знищення мікроорганізмів, бактерій, вірусів, головним чином, патогенних, які можуть викликати шлунково-кишкові захворювання. Значна частина бактерій і вірусів видаляється при проясненні води відстоюванням і фільтруванням, а ті, які залишилися, знищують шляхом обробки води хлором, озоном, сріблом або опромінюванням її бактерицидним ультрафіолетовим промінням.
Знебарвлення води - усунення речовин, які обумовлюють кольоровість води. Як правило, знебарвлення води відбувається при проясненні і знешкодженні. Кольоровість води понижується за рахунок коагуляції і окислення.
Воду очищають як за допомогою хімічних реагентів (коагуляцій, хлору, озону і др.) так і без них. В останньому випадку вода очищується природним відстоюванням і повільним фільтруванням через дрібнозернисті фільтри. У зв'язку з цим розрізняють методи реагентного і безреагентного очищення.
При реагентному очищені стічну воду подають в змішувач, до якого одночасно додають певну кількість розчину коагулянту. Далі вода подається в камеру, де проходить реакція з утворенням пластівців, а далі - у відстійник. Вода, що відстоялася, для остаточного прояснення подається на фільтри, після чого її знешкоджують і направляють в резервуари чистої води.
При безреагентному очищені води технологія спрощується, завдяки відсутності реагентного господарства (тобто споруди і прилади для зберігання, приготування, транспортування і дозувань реагентів; змішувачі і камери утворення пластівців). Основними спорудами при даному очищенні є відстійники, дрібнозернисті повільні фільтри і прилади для знешкодження води.
Залежно від властивостей джерела водопостачання або вимог до якості води може знадобитися спеціальна її обробка: пом'якшення, стабілізація, дезодорування, знесолення, видалення або введення окремих компонентів, охолоджування і ін.
екологічний відходи якість вода
1.4 Утилізація і рекуперація відходів
Виробнича і побутова діяльність людини неминуче пов'язана з утворенням твердих відходів. Якщо газоподібні і рідкі відходи порівняно швидко поглинаються природним середовищем, то асиміляція твердих відходів триває десятки і сотні років. Місця складування відходів займають величезні території. Щорічно в Україні складуються до 1,5 млрд т твердих відходів. Всього в країні їх накопилося близько 30 млрд т. Звалища відходів займають більше 150 тис. га землі. У зв'язку з низьким рівнем технологічних процесів об'єм утворення промислових відходів в Україні в 6,5 разу вище, ніж в США, і в 3,2 разу вище, ніж з країнах ЕС.
Відходи - це невживані для виробництва даної продукції окремі компоненти сировини або утворені в ході технологічних процесів речовини і енергія, що не піддаються утилізації в даному виробництві. Відходи одного виробництва можуть служити сировиною для іншого.
Побутові відходи - непридатні для подальшого використання харчові продукти і предмети побуту, що викидаються людиною.
Утилізація - вживання з користю (від лат. слова utilis - користь).
Реутілізация {рецикл) - отримання з використаної готової продукції шляхом її переробки нової продукції того ж або близького їй типу (наприклад, паперу з макулатури, металу з металолому та ін.). Використання відходів в якості вихідного продукту для іншого виробництва також є одним з видів реутилізації [16].
За своїм фізичним станом міські відходи розділяються на тверді, рідкі і газоподібні.
Тверді відходи класифікуються за місцем утворення:
побутові відходи житлових будівель - харчові відходи, кімнатний і дворовий кошторис, скло, шкіра, гума, папір, метал, ганчір'я, відходи від поточного ремонту квартир, зола і шлак з опалювальних пристроїв при місцевому опалюванні, садові відходи, крупні предмети домашнього побуту (старі меблі і др.);
- побутові відходи установ адміністративного і суспільного призначення - переважно папір, дерево, текстиль, скло, кімнатний кошторис;
- відходи торгових підприємств і установ культурно-побутового призначення - переважно папір, тара, пакувальний матеріал;
- відходи підприємств громадського харчування - в основному харчові відходи, кістки, папір, скло, кошторис;
- відходи ринків. - шкурки від овочів, бадилля, солома, пакувальний матеріал, відходи тваринного походження, гній, кошторис;
- відходи лікувальних і санітарно-епідеміологічних установ - переважно перев'язочний матеріал, кімнатний кошторис, частково предмети побутового сміття;
- відходи, що утворюються на міських територіях загального користування, кошторис з проїжджої частини і тротуарів вулиць і площ, з територій зелених насаджень і спортивних комплексів (продукти руйнування і стирання дорожніх покриттів, пил і земля, кинуті пішоходами предмети, опале листя, відходи з урн, осад з водостічних колодязів);
- промислові відходи (відходи виробничих підприємств, специфічні відходи, відходи квартальних і районних котельних, будівельне сміття) - деревина, папір, текстильні відходи, шкіра, гума, гіпс, солі, шлаки, зола, формувальна земля, метал, відходи тваринного походження, відходи будівельних матеріалів і конструкцій при новому будівництві і капітальному ремонті будівель та споруд.
Рідкі відходи за місцем утворення розділяються на побутові (помиї, стічні води) і промислові (рідини, суспензії, стічні води з виробничими домішками і т. п.).
Видалення рідких побутових відходів проводиться в основному по мережі міської каналізації.
До газоподібних відходів, що забруднюють повітряний басейн міст і інших населених пунктів, відносяться пило- і газоподібні продукти згорання палива і викиди промислових підприємств, пилоподібні продукти ґрунтів, газоподібні продукти розкладу і руйнування твердих і рідких відходів і т.д.[17,18].
Використовується значна кількість технологій утилізації відходів.
Термічні технології застосовуються для утилізації будь-яких видів твердих, розчинних, рідких і газоподібних відходів. Суть методу полягає в термічній обробці матеріалів високотемпературним теплоносієм, тобто продуктами згорання палива (плазмовий струмінь, розплав металу або оксиду) контактним або безконтактним способом. Продукти терморозкладу піддаються окисленню або іншим хімічним реакціям з утворенням нетоксичних газоподібних, рідких або твердих продуктів.
Термічний метод дозволяє знешкоджувати будь-які хімічні сполуки при високих температурах в окислювальному або відновному середовищі з подачею повітря, кисню, водню або інших газів, тобто є можливість регулювання параметрів знезараження будь-якої речовини.
Термічні технології є маловідходними і дозволяють використовувати повторне тепло для комунальних потреб. Вони мають велику енергоємність на одиницю відходів, що переробляютьс+я. Прикладом термічного процесу може служити електрофізична технологія повної переробки залізної стружки, тирси, чавунного дробу. В результаті утворюються залізно-окисні пігменти (залізний сурик), тобто товарний продукт, що має широке застосування.
Не менш перспективним є метод термічного безокисного піролізу. Його перевагою є отримання технологічного газу або мінерального продукту сорбенту. Отриманий газ може бути використаний для технологічних і побутових потреб, при цьому забезпечується значне зменшення об'єму твердого з
Фізико-хімічні технології переробки відходів не універсальні, вони дозволяють використовувати відходи в якості сировини для отримання корисного продукту, наприклад, виробництво полімерних матеріалів з використаних автомобільних шин.
Найперспективнішим процесом знешкодження і переробки відходів є біотехнологія. Живі компоненти біоти мають енергетичний ККД вищий, ніж в технічних системах, що виконують ті ж функції. Наприклад, бактерія Thiobacillus ferroxydans вилуговує залізо, мідь, цинк, окисляючи їх сірчаною кислотою (кислоту виробляє сама бактерія з сульфіду металу). Грибна біомаса може концентрувати з розчину свинець, цинк, ртуть, нікель, кобальт, золото. Відома група бактерій, що очищають стічні води від нафтопродуктів.
Біотехнологія використовується при виробництві білкових продуктів з деревини, нафтових парафінів, метилового і етилового (технічних) спиртів, природного газу і навіть з водню. До недоліків біотехнологій можна віднести лише повільне протікання процесів переробки відходів.
В даний час упроваджується сортування, пресування і брикетування відходів, як методи утилізації останніх.
2. Результати досліджень і розрахунки
2.1 Склад стічних вод та їх відведення на м’ясопереробних підприємствах
М'ясна промисловість є однією з найбільших галузей харчової промисловості, вона покликана забезпечувати населення країни м'ясними продуктами (ковбасами, ковбасними і м'ясними виробами, копченостями, напівфабрикатами), що є основним джерелом білків.
Вода для технологічних, господарських та питних потреб використовується такими водоспоживачам підприємства:
- відділенням первинної обробки м'яса;
- відділенням обробки кишок;
- відділенням виготовлення фаршу;
- коптильним відділенням;
- відділенням миття устаткування;
- холодильним відділенням;
- опалювальним цехом;
- столовою;
- гаражем;
- лабораторією.
Вода у виробничому процесі м’ясопереробного підприємства необхідна для здійснення миття туш, внутрішніх органів тварин, розроблювання та обвалювання туш, миття устаткування, інвентарю та приміщень, виготовлення фаршу, підготовку спецій, кишкової оболонки, засолення м’яса, а також в агрегатах термічної обробки, при митті підлоги, тари, в камері охолодження ковбас [20].
Стічні води, що утворюються після здійснення вище перерахованих процесів містять пісок, кров, жир, залишки кормів та інші залишки життєдіяльності тварин, часточки м’яса, білок, сіль, завислі речовини, БСК і відводяться по каналізаційній системі підприємства у міську каналізаційну мережу.
Близько 7% використаної води від холодильних установок, що не містить забруднюючих речовин, повертається по системі оборотного водовідведення на повторне використання.
Виробничі стічні води м'ясокомбінатів відносяться до категорії висококонцентрованих за змістом органічних забруднень, що не тільки не дозволяє скидати їх у водні об'єкти, але і передавати на комунальні і навіть власні споруди біологічного очищення без попередньої обробки.
Підприємства м'ясної промисловості розміщуються як в населених пунктах, що мають умови для прийому виробничих стоків в системи каналізації, так і в населених пунктах, які не мають таких можливостей. В першому випадку, виробничі стоки підприємств підлягаються локальному (первинною) очищенню на території підприємства. Цим досягається захист каналізаційних мереж від засмічення, а також можливість видалення і повернення до фондів виробництва компонентів сировини (жиру і білка), понесених стоками.
На підставі аналізу умов водовідведення стічних господарсько-побутових вод заданого населеного пункту, фізико-хімічного складу стічних вод м'ясокомбінату, режиму водовідведення підприємства, з урахуванням вимог до скидання стічних вод в міську каналізацію, вибрана схема очищення стічних промислових та побутових вод (додаток В).
Водовідведення підприємства нерівномірне протягом доби, а для стабільної роботи очисних споруд необхідна рівномірна подача води, тому стоки підприємства заздалегідь усереднюють. Змішувач стічних промислових вод суміщають з насосною станцією. Далі вода через систему локального очищення перекачується насосами на очисні споруди.
2.2 Поліпшення якості стічних вод м’ясопереробних підприємств
2.2.1 Розрахунок забруднення і необхідного ступеня очищення стічних вод
Дано:
Промислове підприємство: потужність …/рік працюючих в «холодних» цехах, чол. працюючих в «теплих» цехах, чол. |
- м’ясопереробне - 15400 т - 5400 - 400 |
Населений пункт: населення с нормою водовідведення стічних вод, чол.: 250 – 350 л/доб. 160 – 230 л/доб. 125 – 160 л/доб. 25 л/доб. |
- 30000 - 10000 - 10600 - 2000 |
| Кількість стічних вод від вокзалу, м3/доб. | - 400 |
Розв’язок:
1. Кількість стічних вод від підприємства та населеного пункту:
а) кількість стічних вод від підприємства.
Витрати води в перерахунку на 1 тону виготовленої м’ясної продукції складають 14,0 м3. Тоді кількість води складає
Кількість робочих днів на рік - 269, значить об’єм використаних вод:
Деяка частина використаних на виробництво вод (7%) перебуває в обороті
Незначна частина використаної води (3%) втрачається на локальних очисних спорудах м’ясопереробного підприємства в процесі очищення води:
Тоді кількість стічних вод, що скидаються у міську каналізація дорівнює
Крім виробничих СВ на підприємстві необхідно враховувати витрати води на господарсько-побутові потреби, які визначаються за нормою:
- 45л/зміну на 1 чоловіка в «теплих» цеха;
- 25л/смену - в других цехах.
Витрати води на господарсько-побутові потреби складають
(в «теплих» цехах);
(в «холодних» цехах).
б) кількість стічних вод від населеного пункту:
- 1-й район (норма водовідведення – 300 л/добу):
- 2-й район ( норма водовідведення – 200 л/добу):
- 3-й район ( норма водовідведення – 150 л/добу)
- 4-й район ( норма водовідведення – 25 л/добу)
Таким чином кількість стічних вод від всіх джерел даного населеного пункту складає
2. Розраховуємо забрудненість води від каналізованої частини міста. Концентрація забруднюючих речовин в побутових стічних водах розраховуємо за формулою:
, де
а - величина забруднень (нормативна величина), що відносяться до 1 людині, г/доб, для завислих речовин - 65 г/доб, для БСК20 - 40 л/доб;
g - норма водовідведення на 1 людини, л/доб.
Згідно нормативних докумемнтів БСК5 = 0,875 БПК20.
- 1-й район,(норма водовідведення – 300 л/добу, ):
;
;
- 2-й район (норма водовідведення – 200 л/добу)
;
;
- 3-й район (норма водовідведення – 150 л/добу)
;
;
- 4-й район (норма водовідведення – 25 л/добу)
;
;
3. Розраховуємо забрудненість води від вокзалу (приймаємо концентрацію завислих речовин 190 л/добу)
;
;
4. Розраховуємо забрудненість стічних вод від підприємства:
- для „теплих” цехів
;
;
- для холодних цехів
;
;
- для виробничих стічних вод підприємства
;
;
Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.1
Середню концентрацію суміші забруднень побутових і виробничих стічних вод по завислим речовинам Ксум та по біохімічному споживанню кисню БСКсум визначають за формулою:
Где , - концентрація забруднень побутових і виробничих стічних вод окремих підприємств відповідно, г/м3;
, - середня витрата побутових стічних вод і витрата стічних вод окремих підприємств відповідно, м3/сут.
Таблиця 2.1 Результати розрахунків
| Джерело | Норма, л/добу | Кількість чоловік | Q, м3/доб. | Забруднювачі | ||
| Завислі речовини, г/м3 | БСК20 | БСК5 | ||||
М’ясопереробне підприємство: - побутові стічні води - «теплі» цеха - «холодні» цеха - виробничі стічні води |
45 25 - |
400 5400 - |
18 135 721,4 |
1444 2600 2400 |
889 1600 1650 |
777,8 1400 1444 |
| 1-й каналізований район | 300 | 30000 | 9000 | 217 | 133 | 116 |
| 2-й каналізований район | 200 | 10000 | 2000 | 325 | 200 | 175 |
| 3-й каналізований район | 150 | 10600 | 1590 | 434 | 267 | 234 |
| 4-й каналізований район | 25 | 200 | 50 | 2600 | 1600 | 1400 |
| Вокзал | 190 | - | 400 | 342 | 211 | 185 |
5. Розрахуємо необхідну ступінь очищення стічних вод
Вихідні дані: витрати води 95%-ї забезпеченості в маловодний місяць Q = 30 м /с, середня швидкість річки на ділянці спуску стічних вод Vm = 0,64м/с, середня глибина водоймища Нm = 1,2м, звивистість русла річки слабо виражена (j=1), кількість завислих речовин у воді до випуску стічних вод складають Сr = 15 мг/л, БСК річної води до спуску СВ Lr = 2,4 мг/л, середня температура у річці влітку - 20°С, швидкісний множник (коефіцієнт Шезі) С = 47,5 м/с.
Найближчий за течією річки пункт водокористування – населений пункт. Річка використовується для господарсько-питних потреб.
Відстань від випуску стічних вод до населеного пункту складає 16 км. В створі, розташованому на 1 км вище населеного пункту (тобто на відстані 15 км від місця спуску), якість річної води повинна відповідати нормативним вимогам для питного водокористування.
Спуск стічних вод передбачений біля берега (x = 1). Допустиме правилами збільшення вмісту завислих речовин в водоймищі після спуску стічної води складає m = 0,25.
1) Визначимо коефіцієнт змішування за формулою:
де - витрати води (при 95%-й забезпеченості)у створірічки біля місця випуску, м3/с;
- витратистічної води, м3/с; м3/с.
- відстань від місця випуску стічних вод до створу за течією річки, м;
- коефіцієнт, який враховує гідравлічні факторі змішування і визначається за формулою
Де - коефіцієнт звивистості річки, що дорівнює відношенню відстані від місця спуску і створу до відстані між цими пунктами по прямійпрямой;
- коефіцієнт, який залежить від місця випуску стічної води у водоймище (при середньодобовому спуску біля берега =1, при спуску біля форваторурічки=1,5);
- коефіцієнт турбулентної дифузії, який визначається за формулою:
, де
- прискорення вільного падіння (=9,8 м/с2);
- середня глибина річки на ділянці між спуском стічної води і розрахунковим створом, м;
-середня швидкість течії на цій ділянці, м/с;
- швидкісний множник, м0,5/с;
- функція швидкісного множника (при ≤60 =0,7+6, при >60 =48).
;
.
Кратність розбавлення в створі знаходимо за формулою:
2) Розрахуємо необхідну ступінь очищення стічної води за вмістом завислих речовин. Допустима концентрація завислих речовин в стічних водах визначається за формулою:
, де
- допустиме правилами збільшення вмісту завислих речовин в водоймищі після випуску стічної води ( в залежності від категорії водокористування), г/м3;
- кількість зважених речовин в водоймищі до випуску стічної води, г/м3.
Необхідна ступінь очищення стічних вод визначається за формулою:
де - концентрація забруднювачів стічної води до очищення.
3) Визначимо необхідну ступінь очищення стічних вод по БСК. Допустиме значення БСК стічних вод, що спускаються у водоймище визначається за формулою
Де - БПК20річної води до місця спуску стічних вод, мг/л;
- гранично допустиме БСК суміші річної та стічної вод в створі, мг/л;
- константа швидкості споживання кисню, яка залежить від температури води і виду забруднення, приймається в залежності від t°С:
| t °С | 0 | 5 | 9 | 12 | 15 | 18 | 20 | 22 | 26 | 28 | 29 |
| 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,1 | 0,11 | 0,13 | 0,14 | 0,15 |
- константа швидкості розчинення кисню при практичних розрахунках приймає такі значення:
| водосховища та слабопроточні водойми | 0,05 – 0,15 |
| ріки зі швидкістю течії до 0,5 м/с | 0,2 – 0,25 |
| річки в з великою швидкістю течії | 0,3 – 0,5 |
| малі річки | 0,5 – 0,8 |
- час протоку стічних вод до контрольного створу визначається за формулою:
де - відстань між місцем випуску стічної води і створом.
Для водоймища заданого типу водокористування гранично допустиме значення БСК води у створі - = 3 мг/л, =0,1 (при t=20°C), =0,4 (бо >0,5 м/с). Максимально допустиме значення БСК20 стічних вод, які спускаються у водоймище
Необхідна ступінь очищення стічних вод по БСК визначається за формулою:
2.2.2 Основні методи очищення СВ
До методів локального очищення жиромістких стічних вод відносяться: механічні, хімічні, фізико-хімічні, електрохімічні, електрофізичні методи.
До складу споруд механічного очищення входять: решітки, пісколовки, жироловки і відстійники.
Механічний метод очищення заснований на відстоюванні стічних вод. Відстоювання є найпростішим методом виділення грубодисперсних домішок. Цим методом виділяються як спливаючі, так і осідаючі домішки.
Жироловка має форму подовжньої камери з двома розділовими перегородками. Повітря проводиться в центральну частину знизу через систему перфорованих труб. Повітря викликає емульгування жирових речовин, які спливають з піною, що утворюється на поверхні рідини. Разом з жиром віддаляється частина завислих речовин. Піна переливається в бічні секції - заспокійливі камери, що виконують роль відстійників. В центральній частині камер завислі речовини осідають і потім видаляються із знежиреними стічними водами. Виділені жирові речовини скуплюються на поверхні і зливаються через перелив в збірний колодязь для жиру.
Застосування тільки механічних способів очищення не є достатньо ефективним стосовно висококонцентрованих жиромістких стічних вод. Використання їх як попередній етап перед фізико-хімічними, електрохімічними або електрофізичними способами очищення СВ є доцільним.
Одним з методів більш глибокого очищення стічних вод від забруднень є реагентная обробка стічних вод коагулянтами з подальшим відстоюванням. Ефективність видалення жиру при цьому збільшується до 90%. В якості коагулянту рекомендується використовувати сірчанокислий алюміній, сірчанокисле і хлорне залізо. Як присадку застосовують вапно.
Задовільні результати досягаються при хлоруванні стічних вод. Хлорування сприяє відділенню жирів і коагуляції дрібних частинок суспензії. Доза хлору 140 мг/л підвищує ефект видалення зважених речовин до 94%. Об'єм осаду, що утворюється у відстійниках складає 6-12% від витрати стічних вод. Для процесу відстоювання необхідно багато часу - 2-3 години. Недоліком даного методу очищення є: значні експлуатаційні витрати, великі витрати реагентів, збільшення капітальних витрат на будівництво очисних споруд, дорогі і дефіцитні реагенти, складність дозування реагентів, утворення великої кількості осаду з високою вогкістю, труднощі зневоднення осаду.
Останнім часом все більш широке розповсюдження отримали фізико-хімічні методи очищення, такі як екстракція, сорбція, флотація і інші.
Фізико-хімічні методи очищення, на відміну від біологічних можуть забезпечувати стійку роботу споруд при низькій температурі рідини, зміні гідравлічних і органічних навантажень, а також рН. Такі методи вимагають значно меншу тривалість обробки стічної рідини. Запуск цих споруд можливий безпосередньо після їхнього монтажу або перерв в роботі, вони швидко відновлюють необхідні параметри процесів очищення стічних вод і обробки осадів.
Метод мембранного очищення стічних вод заснований на здатності мембран затримувати забруднення, що містяться в стічних водах, за рахунок осматичного тиску.
Найбільш повно вивчений флотаційний спосіб очищення стічних вод, що містять жир, масло, нафту, нафтопродукти.
Суть виробничих флотаційних процесів полягає в тому, що штучно створений в рідкому середовищі висхідний потік газових пухирців захоплює і відносить з собою до поверхні рідини частинки жиру, суспензії, утворюючи шар піни. Піна видаляється різними пристроями з поверхні рідини на подальшу обробку.
Залежно від способу насичення стічної рідини розрізняють наступні методи флотації: пневматичну, напірну, електрофлотацію.
Відомий метод пневматичної флотації, яку здійснюють способом введення під тиском повітря в рідину і дисперсії його на пористих матеріалах. Різновидом є пінна сепарація, відмінна від інших видів флотації тим, що вода, яка очищується, подається у флотатор на пінний шар сформований в результаті бомбардування повітряним потоком рідини. Тобто рідина, що очищується, рухається назустріч потоку повітря, яке, створюючи пінний шар, забезпечує необхідну тривалість перебування частинок забруднень у піні. Потрапляючи в пінний шар, частинки забруднень закріплюються не тільки на поверхні пухирців повітря, але і на поверхні гідрофобних частинок, які раніше закріпилися на повітряних пухирцях.
В результаті створюється розгалужена поверхня піни, яка дозволяє скоротити тривалість флотації. В машинах пінної сепарації в якості аератору використовують спеціальні перфоровані гумові трубки, що збираються в касети.
Проведені дослідження показали, що цей метод дає ефект очищення від жирів 90-95%, від завислих речових 90-96%.
Метод напірної флотації полягає в насиченні стічної води газом (повітрям) під тиском, з подальшим зниженням тиску до атмосферного. При цьому відбувається інтенсивна десорбція газу і виділення великої кількості найдрібніших пухирців. Пухирці з прилиплими до них частинками жиру і суспензії спливають, що дозволяє значно прискорити процес виділення жирових речовин із стічних вод.
Відомий метод електрокоагуляції для очищення промислових стічних вод, заснованих на електролізі з використанням металевих (сталевих або алюмінієвих) анодів, що піддаються електролітичному розчиненню. В наслідок розчинення анодів вода збагачується відповідними іонами, що сприяє утворенню гідроокису алюмінію або заліза. Пластівці гідроокису металу з сорбованими забрудненнями, стикаються з пухирцями газу, з'єднуються з ними і спливають на поверхню рідини. Деякі частинки забруднень, що мають подібну до пластівців структуру, можуть самостійно коагулювати один з одним тим самим збільшуючи ефект гетеро коагуляції всієї системи.
Для відділення пластівців коагуляції з сорбованими забрудненнями застосовують подальше відставання або флотацію.
Комбінований метод, що включає електрокоагуляцію і електрофлотацію (електрофлотокоагуляцію) відрізняється високим відсотком виділення зі стічної води жирів і інших забруднень, більш економічний з точки зору витрат електроенергії і металевих електродів в порівнянні з електрокоагуляцією.
При використанні електрофлотокоагуляційної установки зникає необхідність введення реагентів в очищувачу рідину. Піна, яка утворюється при електрокоагуляції має високу стійкість. При відстоюванні вона руйнується через 24 години.
На підприємствах м'ясної промисловості застосовують біологічне очищення стічних вод. Встановлено, що на очисних спорудах, що включають решітки, пісковловлювачі, освітлювачі, аеротенки з механічною аерацією, повторні вертикальні відстійники, контактні резервуари може бути забезпечено зниження БПКповн до 20 мг/л, зважених речовин до 20 мг/л.
Останніми роками застосовується схема з використанням двоступеневих аеротенків з протилежним рухом активного мула. Також використовують біофільтри, які представляють собою очисні споруди у вигляді круглих або прямокутних резервуарів, заповнених фільтруючим матеріалом (завантаженням). В якості завантаження застосовують щебінь, гравій, керамзит, пластмасу, азбестоцемент і інші матеріали. На поверхні матеріалу завантаження наростає біологічна плівка, що представляє собою асоціацію мікроорганізмів, найпростіших і більш високоорганізованих тварин.
Особливостями процесу очищення в біофільтрах є контакт з біологічною плівкою, яка вільно протікає через завантаження стічної води, і дифузія забруднень із стічної води в біоплівку. Також до перспективних споруд відноситься біотенк. Він представляє собою біофільтр, занурений в аеротенк. Біологічне очищення в цій споруді здійснюється як за допомогою біоплівки, закріпленої в біофільтрі, так і за допомогою активного мулу, що знаходиться в аеротенку. Завантаження біофільтра представляє собою блоки з полімерних жорстких або гнучких матеріалів. Блоки в аеротенку встановлюють так, щоб можна було забезпечити ефективну циркуляцію мулової суміші між блоками і під блоками.
2.2.3 Розрахунок електрофлотаційної установки
Вихідні дані: витрата стічних вод, що подаються на ЕКФ - очистку складає 5,14 м3/ч. Ухвалений один ЕКФ - апарат, продуктивністю 5,14м3/ч. Тривалість обробки стічних вод, відповідно 15 хв, з них 5 хв або 0,08 год - в камері електрокоагуляції, 10 хв або 0,17 год – в камері електрофлотації. Густина струму в електрокоагуляторі іф = 60А/м2, в електрофлотаторі iф =80А/м2. Напруга постійного струму 6В. Кількість електрики на обробку води Ке=100 Ач/м2. між електродний простір в камері електрокоагуляції 20 мм.
Об'єм ЕКФ - установки визначається за формулою:
W=Q/t
Де t - тривалість обробки води, год.
W=5.14·0.25=1.285м3
Об'єм камери електрокоагуляції рівний:
Wк=5,14·0,08=0,41м3
Об'єм камери електрофлотації рівний:
Wф=5,14·0,17=0,87м3
Висота установки визначається за формулою:
Н=h1+h2+h3
Де h1 - висота шару рідини, враховуючи від нижньої кромки електродного блоку до шару піни, м. h1=0,8м;
h2 - висота шару піни, h2=0,2м;
h3 - висота борту установки, м. h3=0,3м;
Н=0.8+0.2+0.3=1.3м
Площа дзеркала води в кожній камері визначається за формулою:
F=W/h1, де
W - об'єм камери, м3;
h1 - висота шару рідини, м.
Fк=0,41/0,8=0,51м2
Fф=0.87/0.8=1.09м2
Ширина установки ухвалена 0,9 м. Тоді довжина кожної камери визначається:
L=F/В, де
L - довжина камери, м;
F - площа дзеркала води, м;
В - ширина установки, м.
Lк=0,51/0,9=0,57м
Lф=1,09/0,9=1,21м
Загальна довжина установки складає:
L=Lк+LФ+L1
Де L - загальна довжина установки, м;
Lк - довжина камери електрокоагуляції, м;
LФ - довжина камери електрофлотації, м;
L1 - довжина розподільної і збірної камер, м.
L=0.57+1.21+0.3=2.08 м
Сила струму в камері електрокоагуляції визначається за формулою:
Jк=KеQ, де
Ке - кількість електрики, Ач/м3;
Q - витрата стічних вод, м3/ч.
Jк=100·5,14=514 А
Кількість електродів в камері електрокоагуляції визначається за формулою:
nк=(В-2а+С)/(В1+С), де
В - ширина установки, м;
а - відстань від стіни камери до крайнього електрода, м. а=0,04 м;
С- міжелектродний простір, м;
В1 - товщина електродів, м. В1=0,005м.
nк = (0.9-2•0.04+0.02)/(0.005+0.02)=34 шт
Активна площа одного електрода в камері електрокоагуляції обчислюється за формулою:
f1=2•l1•h1, де
l1 - довжина електродів, м. l1=Lк-0,1=0,57-0,1=0,47 м.
h1 - висота електрода, м.
f1=2•0.47•0.8=0.75м
Активна площа всіх анодів (катодів) в камері електрокоагуляції складе:
åfa=åfк=0,75·34/2=12,75м2
Витрата матеріалу електродів визначається за формулою:
q=KвАJк/Q, де
q - витрата матеріалу електродів, г/м3;
Kв - коефіцієнт виходу по струму, Кв=0,4;
А - еквівалент електрохімії заліза, г/Ач А=0,606 г/Ач;
Q - витрата стічних вод, м3/ч
q=0.4•0.606•514/5.14=24.24г/м3
Сила струму в камері електрофлотації рівна:
Jф=jф•fa2, де
Jф - сила струму в камері електрофлотації, А;
jф - густина струму в камері електрофлотації, А/м2;
fа2 - активна площа горизонтальних електродів в камері електрофлотації, м2
fа2=fк2=(Lф-0,1)•(В-0,1), де
Lф - довжина камери електрофлотації, м;
В - ширина установки, м.
fа2=fк=(1,21-0,1)•(0,9-0,1)=0,89 м2
Jф=80•0,89=71,2 А
Вага блоку електродів в камері електрокоагуляції визначається за формулою:
Мк=g1•f1•nк•В1, де
g1 - густина матеріалу електродів, т/м3 g1=7,86т/м3;
f1 - активна площа одного електрода, м2;
nк - кількість електродів, шт;
В1 - товщина електродів, м.
Мк=7,86•0,75•34•0,005=1,002т
Вага електродів в камері електрофлотації визначається за формулою:
Мф=g2/•fa2•В2+g2•fк2•В3
Мф - загальна вага електродів в камері електрофлотації, т;
g2/ - питома вага заліза, т/м3 g2/=7,86 т/м3;
В2 - товщина катодної сітки, м. В2=0,001м;
g2 - питома вага графіту, т/м3 g2=1,5т/м3;
В3 - товщина анода, м. В3=0,04 м.
МФ=7,86•0,89•0,001+1,5•0,89•0,04=0,0604т=60,4кг
Тривалість роботи електродної системи в камері електрокоагуляції визначається за формулою:
Т=K•Mк/Q•q, де
Т - тривалість роботи електродної системи, сут;
K - коефіцієнт використання електродів, К=0,8;
Mк - маса електродної системи, г;
Q - витрата стічних вод, м3/сут;
q - витрата матеріалу електродів, г/м3
Т=0.8•1002000/41.12•24.24=804.21сут=36,5мес
Загальна витрата електроенергії складає:
Wэ=åJ•U/1000•Q•h, де
Wэ - витрата електроенергії, кВтч/м3;
åJ - сумарна кількість сили струму в установці, А;
U - напруга постійного струму, У;
Q - витрата стічних вод, м3/ч;
h - коефіцієнт корисної дії h=0,7
Wэ=(514+71,2)•6/100•5,14•0,7=0,98кВтч/м3
Витрата електроенергії за добу складе:
Wэ сут=0,98•41,12=40,3 кВт/доб
Витрата електроенергії за рік складе:
Wэ год=40.3•260=10478 кВт/рік
Кількість водню, виділеного в процесі очищення, визначається за формулою:
Z=Ав•åJ/Q, де
Z - кількість водню, виділеного в процесі очищення, г/Ач;
åJ - сумарна сила струму, А;
Q - витрата стічних вод, м3/ч;
Ав - еквівалент електрохімії водню, г/Ач
Z=0.037664•585.2/5.14=4.29гН2/м3
Об'єм піни, що виділилася в процесі очищення відповідно до балансу забруднень, складає 1,2336 м3/сут або 0,1542 м3/ч, об'єм пінного продукту після гасіння складає 0,5757 м3/сут або 0,072 м3/ч.
На підставі розрахунків запропоновано два ЕКФ- апарати (1 робочий і 1 резервний). Об'єм апарату складає 1,285 м3, довжина – 2,08 м., ширина – 0,9 м., робоча глибина – 0,8 м. Напруга постійного струму – 6В, сила струму 585,2А, тривалість роботи електродної системи в камері електрокоагуляції 36,5 місяців, річна витрата електроенергії 10478 кВт.
2.3 Утилізація і рекуперація відходів м’ясопереробної промисловості
Високі концентрації забруднення промислових стоків м’ясної промисловості обумовлюють утворення при їх переробці значних кількостей твердих відходів (осадів). Склад та властивості, які визначають направлення їх утилізації, специфічні для кожного ступеня очищення стоків.
Загальною характерною особливістю є вміст в них жиру, білку, мікрофлори ( у тому числі патогенної). Осади здатні швидко загнивати з утворенням неприємних запахів. Вміст в осадах жиру забезпечує утворення щільних відкладень на стінах труб та резервуарів.
За своїм хімічних складом осади м’ясопереробної промисловості відносяться до відходів, які можуть бути в подальшому утилізовані.
За рахунок зараженості відходів мікрофлорою, великої кількості вологи, здатності до гниття їх необхідно оброблювати і зневоднювати.
Важливою і в значній мірі невирішеною проблемою для м’ясної промисловості є обробка осадів з відстійників, в яких утворюється два види відходів – жиромаса, що концентрується на поверхні та донні осади.
Середній об’єм утвореного донного осаду (при ефективності очищення 40%) складає 0,5 кг сухої речовини з 1 м3 стоку. Великі кількості і вологість отриманих осадів зумовлює складність схем їх обробки.
Серед небагатьох діючих схем в м’ясній промисловості можна виділити три: механічне зневоднення в освітлювачах, підсушування на мулових площах, зневоднення в центрифугах.
Склад отриманого осаду: волога - 48-62 %, жир - 35 %, мінеральні речовини - 38-45 % [5, 13, 22].
Можлива утилізація отриманого осаду в якості добрива або сировини для витопки жиру з метою приготування домішок до комбікормів. Ці способи потребують наступного доопрацювання для забезпечення ефективного знезараження і мінералізації ( для добрив) або видалення жиру і мінеральних домішок ( для кормів).
Великого розповсюдження набули методи зневоднення донних осадів на мулових площах. Спосіб реалізується перекачуванням осаду на карти – площі.
Спосіб стає економічно не вигідним, якщо видалити площі більше 10 км. Тоді виникає необхідність розведення осаду водою для зручності його перекачування, а це значно знижує виробничі потужності площ. Кінцевий вміст вологи складає близько 75-80 %.
Технологічна схема процесу витопки жиру наступна. Жиромаса подається на вакуум-котел, в якому протягом 7-8 годин піддається тепловій обробці при температуру 1300°С. По закінченню процесу термообробки жиромаса передавлюється за допомогою газодувки у відстійник, в якому відділяється від рідини та домішок. Далі процес повторюється. Отриманий з відстійника жир подається в котел для витопки. На цій стадії в нього додається розчин сірчаної кислоти для покращення процесу відділення жиру від домішок. Далі очищений жир передається у відстійники, з подальшим його зливанням у тару і транспортується на утилізацію. З метою підвищення вологовіддачі в очищений жир додають сіль. Таким чином при переробці концентрату за даною технологією отримують кормовий жир другого сорту.
ВИСНОВОК
В ході написання комплексного курсового проекту з циклу дисциплін «Екологічна паспортизація територій і підприємств» «Водопостачання, водовідведення і поліпшення якості води» і «Утилізація і рекуперація відходів» відповідно до мети проекту і поставлених завдань були виконані наступні етапи роботи:
1. Визначені основні розділи екологічного паспорту підприємства та вихідні дані для його створення.
2. Описані системи, схеми та основні елементи водопостачання та водовідведення населених пунктів та підприємств, можливості трасування каналізаційних мереж та охарактеризовані умови сумісного водовідведення промислових та побутових стічних вод. Вибрана напівроздільна система водовідведення і перпендикулярна схема каналізаційних мереж заданого плану місцевості, запропоноване необхідне устаткування для створення раціональної каналізаційної мережі міста. Визначенні методи поліпшення якості стічних вод підприємств та населених пунктів, що скидаються до у природні водоймища.
3. Описані способи, методи та технології утилізації і рекуперації промислових та господарсько-побутових відходів.
4. Визначений склад стічних вод м’ясопереробного підприємства: жир, завислі речовини, БСК пісок, кров, залишки кормів та інші залишки життєдіяльності тварин, часточки м’яса, білок, сіль. Розроблена схема очищення промислових та господарсько-побутових стічних вод м’ясокомбінату і населеного пункту.
5. Розрахована ступінь необхідного очищення стічних вод міста у процентному відношенні по зваженим речовинам – 87,5%, по БСК – 50,6%.
6. Визначені раціональні методи очищення та поліпшення якості стічних вод підприємств м’ясопереробної промисловості: механічний, реагентна обробка, екстракція, сорбція, електрофлотокоагуляцію, біологічне очищення.
7. Розраховані основні параметри електрофлотаційної установки для очищення СВ.
8. Описані основні технології переробки та утилізації відходів м’ясної промисловості: механічне зневоднення в освітлювачах, підсушування на мулових площах.
Список використаної літератури
1. Охрана окружающей среды. С.А. Брылов, Л.Г. Грабчак, В.И. Комащенко и др. - М.: Высшая школа, 1985.
2. ГОСТ 17.0.0.04.- 90 "Экологический паспорт промышленных предприятий. Основные положения".
3. Методичні вказівки до виконання курсового проекту для студентів денної та заочної форм навчання за спеціальністю 7.070801 „Екологія та охорона навколишнього середовища”. – Кременчук: ІЕНТ, 2002.
4. Василенко А.А. Водоотведение. Курсовое проектирование. — К.: В. шк. Головное изд-во, 1988, 256 с.
5. Ф.В. Стальберг "Экология города". - К.: "Либра", 2000.
6. B.C. Кедров, П.П. Пальгунов, М.А. Сомов. Водоснабжение и канализация: Учебник для вузов. - М..: Стройиздат, 1984. – 288с.
7. Канализация населенных мест и промышленных предприятий / Лихачев Н.И. и др. Под общей ред. В.Н. Самохина - М.: Стройиздат, 1981. – 639с
8. Кравченко В.С. Водопостачання та каналізація: Підручник. – „Конкор”, 2003. - 288с.
9. Данилов Д. Т. Эксплуатация канализационной сети. - М.: Стройиздат, 1977.
10. Н.Ф. Федоров, A.M. Курганов, М.И. Алексеев Канализационные сети: Примеры расчета-М., Стройиздат, 1985.
11. СНиП 11-31-74. Нормы проектирования. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Изд. 3-е. М.: Стройиздат, 1978. с. 45—190.
12. Водоотведение на промышленных предприятиях. А.И. Мацнев. – Львов: Вища шк. Изд-во при Львов. ун-те, 1986. – 200с.
13. Лукиных Н. А., Липман Б. Л., Криштул В. П. Методы доочистки сточных вод. Изд. 2-е. М.: Стройиздат, 1978. - 156 с.
14. Проскуряков В. А., Шмидт Л. И. Очистка сточных вод в химической промышленности. М.—Л.: Стройиздат, 1977. - 464 с.
15. Ресурсосбережение и экология / Ю.П.Лебединский й др. - К.: Политиздат Украины, 1990. -221 с.
16. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: Агентство ФАИР, 1998. - 320 с.
17. Хижняк М.І., Нагорна А.М. Здоров'я людини та екологія. - К.: Знання, 1995. 78 с.
18. Справочник по санитарной очистке городов и поселков / Шевченко Ю.Л., Дмитренко Т.Д. – 2-е изд., перераб и доп. – К.:Будівельник, 1984. – 160с.
19. Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. – 336с.
20. Драгилев А. Й. Устройство и эксплуатация оборудования предприятий пищевой промышленности. - М.: Пищевая промышленность 1979.-257с.Кербунов Ю.В. Экология Николаева. - Николаев, 1997. - 75 с.
21. Розміщення продуктивних сил / За ред. В.В.Ковалевського - К.: КОО т-ва Знання, 1998. - 546 с.
22. Технология пищевых производств /Под ред. Л.П.Ковальской - М.: Агропромиздат, 1988. - 286 с.
23. Україна: прогноз розвитку продуктивних сил. - К.: РВПС України НАН України, 1998. - Том II(додатки).