Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Совершенствование очистки сточных вод на АО «Полиэф»

Введение 2
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1 Механическая очистка сточных вод 6
1.2 Физико-химические методы очистки сточных вод 9
1.3 Химические методы обработки сточных вод 17
1.4 Биологические методы очистки сточных вод 21
Глава 2. Анализ существующей схемы очистки сточных вод на АО «Полиэф» 24
2.1 Характеристика АО «Полиэф» 24
2.2 Воздействие сточных вод на окружающую среду 28
2.3 Анализ технологической схемы очистки сточных вод 37
Глава 3. Оптимизация технологической схемы очистных сооружений предприятия 49
3.1 Предложения по оптимизации 49
3.2 Описание принципа работы оптимизированной системы очистных сооружений сточных вод 51
Заключение 60
Список использованных источников 63

Вода — ценнейший природный ресурс. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Особенно негативное влияние на водные ресурсы оказывает промышленное производство. Утилизация и обезвреживание сточных вод составляет одну из самых важных экологических проблем настоящего времени и в этом направлении наработано множество разнообразных технологических приёмов, в основе которых лежат физико-химические или биохимические процессы деградации вредных компонентов сточных вод.
В водный бассейн со сточными водами поступают загрязнения от различных промышленных и коммунальных предприятий. Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются, недостаточно очищенные сточные воды, которые наносят огромный ущерб водной акватории. Сточные воды в своём составе могут содержать различные ядовитые вещества, состав которых варьируется от отрасли промышленности, её технологических процессов. Сточные воды делят на две группы: сточные воды сульфатных азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик и т.д. и сточные воды с содержанием нефтепродуктов, смол, фенолов, аммиака. Все загрязняющие вещества так или иначе вызывают деградацию водного объекта, некоторые из них приводят к гибели животного и растительного мира, а также приводят к заболачиванию и зарастанию водоёма, за счет повышенного содержания биогенных компонентов. Биогенные элементы способствуют массовому развитию водорослей, в результате чего вода становится непригодной для хозяйственно-бытового использования. Выросшие водоросли окрашивают воду в различные цвета и поэтому сам процесс получил название «цветения» водоемов.
Самым распространенным загрязняющим веществом гидросферы является нефть и нефтепродукты. Около 80 % проб природных вод в той или иной концентрации содержат нефтепродукты. Углеводородное загрязнение возникает в результате многих факторов, связанных с добычей нефти, ее транспортировкой танкерами и использованием нефтепродуктов топлива и смазочных материалов. На локомотивном депо производственные сточные воды образуются при ремонте локомотивов, помывки подвижного состава, производственных цехов, очистки и промывки деталей и узлов от смазки, грязи и старой краски в моечных машинах, промывки аккумуляторных батарей, таяния снега, льда с локомотивов и от других производственных процессов.
Из-за сложного состава сточных вод при их очистке используются комбинации различных методов. Во всех случаях первой стадией является механическая очистка, способствующая удалению взвешенных частиц.
Актуальность исследования: методы и новые технологии рационального использования очистки сточных вод в промышленной индустрии являются одними из главных решений сохранения экологической обстановки и безопасности.
В настоящее время во многих районах земного шара ощущается острый водный голод. Использование пресной воды в таких огромных масштабах приводит к изменению физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного влияния промышленного использования воды на экологию земного шара необходима более глубокая очистка сточных вод.
Проблема полной очистки производственных стоков от растворенных в воде органических веществ, в частности фенолов, является одной из наиболее важных и одновременно трудно решаемых. Несмотря на огромное число отечественных и зарубежных разработок, данную проблему нельзя считать решенной. Перечислим несколько причин:
1. многообразие систем по химическому составу и условиям образования и существования требует проведения индивидуальных исследований для каждого конкретного случая, что не всегда возможно;
2. технология достаточно полной очистки воды, как правило, диктует соблюдение особых условий, которые трудно выполнимы на практике;
3. многие эффективные способы глубокой очистки сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами, использованием дефицитных реагентов с последующей их регенерацией, утилизацией или захоронением отходов; и для некоторых предприятий все это выполнить очень сложно.
Поэтому поиск новых эффективных способов очистки промышленных сточных вод является по-прежнему актуальным.
Промышленность является одними из крупнейших загрязнителей окружающей среды, оказывающие негативное влияние на экологическую обстановку во многих регионах России, загрязняя атмосферный воздух, водные объекты, почву. Предприятия нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности по объемам сброса это крупнейший источник загрязнения водоемов. Последними десятилетиями остается проблемой сохранение благоприятной природной среды больших городов с промышленными предприятиями. В связи с этим растут новые оптимальные решения для того, чтобы предотвратить или снизить негативное воздействие сбросов и выбросов.
Недоброкачественная работа, контроль и анализ качества очистки сточных вод становится непригодной для технических нужд и для питья, что обуславливает экономию воды.
Эффективность очистки сточных вод производства раскрыта в трудах Абдрахимова Ю.Р.,Барахниной В.Б., Белова П.С., Берне Ф., на современных этапах Большакова И.А., Галлева Р.Г., Генцлера Г.Л., Зубарева Г.И.,Казарян Т.С., Карелина Я.А., Колесникова В.А.,Крылова И.О., Купцова А.В., Купчинской Е.В., Ласкова Ю.М., Мазлова Е.А., МартыноваЮ.Г., Мусорина Т.Н., Назарова В.Д., Нечаева И.А., Никифоровой Л.О., Нойберта И., Порхачева В.Н., Потаниной В.А., Похлебаевой Т.Ю., Расветалова В.А., Редькиной Г.Г., Роева Г.А., Сайфуллина Н.Р., Сергеева С.В., Симоновой Г.А., Смирнова А.Д., Стахова Е.А., Тарнопольской М.Г., Темирханова Б.А., Тронова В.П., Шультц Т.и другие.
Технологическими проектами производственного водоснабжения, канализации и методами очистки сточных вод занимались Алферова Л.А., Беличенко Ю.П., Бесков В.С., Костюк В.И., Кудинов Ю.С., Теляшев Э.Г.
Таким образом, объектом исследования являются сточные воды, а его предметом — совершенствование очистки сточных вод на АО «Полиэф».
Цель исследования – сформулировать предложения по совершенствованию очистки сточных вод на АО «Полиэф».
Задачи исследования:
1. Провести литературный обзор;
2. Дать характеристику АО «Полиэф»;
3. Изучить воздействие сточных вод на окружающую среду;
4. Провести анализ технологической схемы очистки сточных вод;
5. Сформулировать предложения по оптимизации;
6. Дать описание принципа работы оптимизированной системы очистных сооружений сточных вод.

Очистка сточных вод – комплекс мероприятий, в результате которых происходит разрушение или устранение вредных веществ. В соответствии с количеством сточных вод и типом загрязнителей прибегают к конкретным методам очистки – биологическим, биохимическим, механическим или физико-химическим.
Иногда требуется комбинированный метод (совокупность нескольких). Ниже подробно рассмотрены основные пути очистки сточных вод.
Чтобы избавиться от загрязнений органического происхождения, прибегают к биохимическим способам. Их сущность заключается в применении специальных микроорганизмов, которые способны расщеплять органические соединения на простые компоненты
Механические способы являются самыми простыми, позволяют устранить около 85% нерастворимых примесей различной дисперсии (в частности, песок).
Сущность химических способов заключается в ведении специальных веществ. При осуществлении нейтрализации кислот и щелочей вводят специальные реагенты (известь, аммиак), а при осуществлении окисления — различные окислители (перманганат калия, газообразный и сжиженный хлор).
Это позволяет устранить токсичные соединения. К этим мероприятиям прибегают с целью устранения растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения.
При проведении физико-химических методик происходит устранение примесей неорганического происхождение и разрушение примесей органического происхождения.
Комбинированные способы подразумевают одновременное проведение сразу нескольких методик. Это позволяет добиться максимального эффекта.
Выбор методик напрямую зависит от специфики промышленных стоков и водоема, в который сливается вода. Чаще всего проводят механическую очистку, затем биологическую и в самом конце и физико-химическую.
АО «ПОЛИЭФ» является единственным производителем терефталевой кислоты (ТФК) и крупным поставщиком полиэтилентерефталата (ПЭТФ) в России. Компании СИБУР принадлежит 100% акций АО «ПОЛИЭФ». Первая очередь предприятия была пущена 15 ноября 2005 года (введена в эксплуатацию линия по производству очищенной терефталевой кислоты (ТФК) мощностью 115 тыс. тонн в год).
Предприятие химической промышленности ОАО «ПОЛИЭФ» (Благовещенск, Республика Башкортостан) является единственным российским производителем терефталевой кислоты и полиэтилентерефталата, используемых для производства пластмассовых изделий, в том числе одноразовой посуды. В процессе производства на предприятии образуется большое количество сточных вод, которые после очистки сбрасываются в реку. Белый — водоем высшей категории по рыболовству.
Промышленные сточные воды содержат растворимые, нерастворимые и коллоидные вещества. Характер и концентрация загрязнения могут оказывать очень разнообразное влияние на состояние воды в водоемах. Взвешенные вещества после сброса в реку могут частично раствориться, а их нерастворимая часть увеличит суспензию в воде. Некоторые вещества при сбросе в резервуар в растворимом состоянии из-за изменений pH или других химических реакций могут вызывать образование вторичных взвешенных веществ. Примером такого рода изменений является окисление солей железа в реке в аэробных условиях с образованием нерастворимого гидроксида железа.
В ОАО «ПОЛИЭФ» сточные воды содержат токсичные остатки циклических органических соединений, в том числе остатки терефталевой кислоты — продукты производства, а также продукты, появляющиеся в процессе производства — бензоуксусную кислоту, паратолуиловую кислоту и т. д., Поэтому для двухступенчатой очистки успешная система биологической очистки лечения.
Все сточные воды предприятия делятся на три группы очистных сооружений, предназначенных для раздельной очистки промышленных, бытовых, дождевых и талых вод, где они полностью очищаются. Содержание химических веществ в очищенных сточных водах при сбросе в реку. Белый не превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) вредных веществ в водах водоемов рыбохозяйственного значения. Сброс стандартных очищенных сточных вод ОАО «ПОЛИЭФ» в р. Белая осуществляется на основании решения о предоставлении предприятию водоема для использования.
Мы предложили заменить аэротенки с окситенами.
Отличительными особенностями окситенка являются высокая эффективность использования подаваемого кислорода, значительное уменьшение общего объема конструкции за счет двойного использования объемов сепаратора ила.
Для обоснования модернизации системы биологической очистки окситенами был рассчитан ряд сравнительных параметров.
Установлено, что степень очистки сточных вод увеличивается на 15%, поэтому содержание нефтепродуктов уменьшается на 50%, взвешенных веществ — 42%, сульфидов — 20%, ионов аммония — 98%, фенолов — 85%.
Для сравнения производительности аэротенков и окситена были рассчитаны основные характеристики.
Они показали, что аэротенк II ступени и окситенк имеют приближенные к друг другу значения. Удельная скорость окисления составила 10,87 мгБПКполн/(гч) и 11,93 мгБПКполн/(гч). Нагрузка на ил 224,40 мгБПКполн/(гсут) и 286,0 мгБПКполн/(гсут).

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Механическая очистка сточных вод

Механическая обработка сточных вод имеет целью очистку бытовых жидкостей от взвешенных частиц около 60%, от 95% грубых нерастворимых элементов. Эта техника очень эффективна и в то же время одна из самых дешевых.
Рассмотрим основные механические методы очистки сточных вод [25]:
1. Экранирование: оно выполняется с использованием сит и решеток, которые улавливают крупные загрязнения и взвешенные частицы. Процесс выглядит так. Стоки проходят через сетку, которая улавливает волокнистые соединения и крупные вещества, после чего вода попадает в мелкое сито — улавливает и без того более крупные загрязняющие компоненты. На выходе из системы часто встречаются микропроекторы, которые также поддерживают неразрешенные элементы микроскопических размеров.
2. Декантирование: метод, используемый для выделения взвешенных частиц с различной плотностью. Для механической очистки этот метод включает специальные отстойники. Шлам обычно используется для улучшения качества воды в системах с замкнутым контуром. Это можно найти, например, на объектах металлургической, горнодобывающей и химической промышленности. Жироуловители, песколовки, масляные ловушки, масляные ловушки, смоляные ловушки, загустители, отстойники шлака и другие устройства используются для очистки сточных вод путем седиментации.
3. Фильтр: этот метод необходим для удаления из стоков небольших выпусков различного происхождения. Основным чистящим элементом в этом случае являются фильтры. Выхлопные газы, которые проходят через них, очищаются от избыточной суспензии. Фильтр выбран с учетом направления деятельности компании. В бумажной промышленности вакуум и фильтры пользуются большим спросом, для «более грязных» отраслей уже нужны гидроциклоны и центрифуги, которые проводят более глубокую очистку.
Для механической очистки сточных вод используются следующие инструменты и методики [3]:
1. Сетки: улавливают достаточно крупные элементы, содержащиеся в сточных водах. Решетки устанавливаются в направлении потока жидкости. Это стержни из различных металлических сплавов, установленные на раме. Стержни могут быть установлены как вертикально, так и в наклонном положении. Передние зубья двигаются в пазухах сетки. Они закреплены на звене цепи. Цепь приводится в движение зубчатой передачей. Мусор удаляется со стены решетки граблями, которые поднимают загрязняющие вещества на движущийся пояс. Взвешенные частицы направляются в дробилку, где они измельчаются. Существуют измельчающие решетки, которые улавливают твердые частицы и немедленно их измельчают. Установка монтируется в помещениях с круговым потоком стоков. Электродвигатель через редуктор сообщает о вращении дробильного барабана. Сохраняет отходы, которые находятся в стоках и отвечают за передачу на режущие кромки. Последние измельчают твердые элементы и снова попадают в сточные воды.
2. Песколовки: эти устройства необходимы для защиты и удаления минеральных примесей. Удельный вес частиц всегда больше, чем удельный вес воды, так что минеральные компоненты начинают падать на дно, пока жидкость движется в резервуаре. Во многом работа песколовки зависит от скорости движения водных масс. В среднем такие устройства предназначены для удержания частиц размером 0,25 мм и более. Разрешать оседание мелких минеральных частиц нежелательно. Поэтому скорость потока воды должна быть большой — 0,15-0,3 м / с. [17] Горизонтальные песколовки устанавливаются в местах, где сточные воды движутся горизонтально, по кругу или по прямой линии. В состав этих песколовок входят два элемента: функциональный и осадочный. Устройства очищаются с помощью лифта или гидравлического насоса. В среднем они удерживают до 75% всех минеральных примесей, содержащихся в сточных водах.
3. Отстойники: они необходимы для изоляции механических частиц от сточных вод. Отстойники делятся на разные категории с учетом их предназначения и особенностей конструкции. Основными типами являются вторичный и первичный, радиальный, горизонтальный и вертикальный.
4. Иловые площадки: используются для слива мокрого ила, выгружаемого из мета-резервуаров, отстойников и других подобных сооружений. Площадка ила высушивается до 75% (речь идет о влажности), а объем мусора уменьшается (от 3 до 8 раз). Чисто визуальная зона ила — это отобранный участок земли, окруженный валками земли. На него выливается осадок, часть жидкости испаряется, другая часть попадает в почву. Высушенный шлам загружается на машины и транспортируется. Иловая вода перекачивается на очистные сооружения [9].
Мы назвали все основные конструкции, используемые для механической очистки сточных вод. Можно использовать и другие растения: они выбираются с учетом количества сточных вод, типа загрязнения и других факторов.
Механические методы очистки сточных вод — технологии, решения и схемы
Зная, какие конструкции и устройства установлены на очистных сооружениях, можно также понять характер их взаимодействия. Затем из разных точек конструкции вся сточная вода поступает в резервуар, из которого она направляется на очистные сооружения. Там первичное удаление примесей осуществляется с помощью колосниковых решеток. Отходы, которые остаются на них, помещаются в сборник ила, и вода, которая была подвергнута предварительной обработке и уже не содержит крупных частиц, поступает в секцию для седиментации. Там его чистят песколовкой и оседают.
Следующим этапом очистки сточных вод является осветление в осветлителе. Слив гидрокрекинга, который действует как коагулянт, направляется в него. После очистки водные массы поступают в фильтр-пресс. Там частицы с минимальным диаметром извлекаются, а собранные шлаки направляются в специальный резервуар для дальнейшей переработки. Все шлаки отправляются в специальный контейнер для переработки.