Выбор и обоснование технологии очистки сточных вод
ПАО Донецкий городской молочный завод № 2

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность темы
• 2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты
• 3. Оценка влияния предприятия на состояние гидросферы
• 3.1. Исследование сточных вод предприятия по показателю содержания сероводорода
• 3.2. Исследование сточных вод предприятия по показателю содержания химического потребления кислорода (ХПК)
• 4. Технологическое решение по очистке производственных сточных вод
• 5. Рациональное использование осадков образовавшихся при очистке сточных вод
• Выводы
• Список источников

Введение

Проблема охраны окружающей среды и рационального использования водных ресурсов является одной из важнейших экологических проблем. Принцип рационального природопользования предусматривает минимизацию потребления свежей воды на технологические нужды за счет высокоэффективной очистки сточных вод.

В городе Донецке одним из ведущих молокозаводов является ПАО Донецкий городской молочный завод № 2, который относится к предприятиям V класса опасности. Размер санитарно-защитной зоны предприятия составляет 50 м.

На промышленной площадке ПАО ДГМЗ № 2 16 стационарных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, из которых 7 — организованных (в том числе 1 — зарезервирован); 9 — неорганизованных [1].

Донецкий городской молочный завод № 2 обладает международным сертификатом системы менеджмента безопасности пищевой продукции согласно ISO 22000:2005 (требования к организации всей цепи пищевой продукции) и международным сертификатом системы менеджмента в соответствии с ISO 9001:2008.

1. Актуальность темы

Актуальность работы заключается в том, что данное предприятие, находясь в экологически благополучном районе в юго-западной части города Донецка, представляет собой источник загрязнения окружающей природной среды. Поэтому качество сбрасываемых сточных вод и количество выбросов в воздушную среду этого предприятия, а также рекомендации по их снижению, являются очень значимыми с точки зрения безопасности рассматриваемого района и региона в целом.

Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью магистерской работы является оценка влияния ПАО Донецкий городской молочный завод № 2 на окружающую природную среду вблизи предприятия, степень воздействия сбрасываемых сточных вод и разработка мероприятий по его уменьшению.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Оценить общий характер влияния предприятия на природную среду города Донецка.
2. Провести анализ сбрасываемых сточных вод предприятия.
3. Исследовать в лабораторных условиях пробы сточной воды.
4. Провести оценку качества воды.
5. Рассмотреть и проанализировать сущесытвующие методы очистки.
6. Разработать схему очистных сооружений по улучшению качества сбрасываемых сточных вод.

Объект исследования: сточные воды ПАО Донецкий городской молочный завод № 2.

Предмет исследования: разработка мероприятий по очистке сточной воды ПАО Донецкий городской молочный завод № 2.

3. Оценка влияния предприятия на состояние гидросферы

ПАО Донецкий городской молочный завод № 2 относится к водоемким предприятиям, потребляющим значительные объемы воды. Источником водоснабжения анализируемого предприятия служат городские водопроводные сети.

На ПАО Донецкий городской молочный завод № 2 предъявляются высокие требования к производственной санитарии, что влечет за собой частую мойку и дезинфекцию производственного оборудования, инвентаря и помещений, приводит к образованию загрязненных сточных вод. Важными показателями сточных вод являются величины ХПК и БПК, рН, взвешенные вещества (сухой остаток), общий и аммонийный азот, сероводород, фосфор, поверхностно активные вещества (ПАВ).

На ПАО Донецкий городской молочный завод № 2 существует серьезная проблема сброса сточных вод, так как очистных сооружений предприятие не имеет.

Сточные воды внутризаводской сетью канализации собираются в два выпуска на улице Циклонная, в районе р. Дурна, затем объединяются по Ленинскому проспекту, где находится контрольный колодец № 1, и самотеком направляются в городской канализационный коллектор № 11 и далее на городские очистные сооружения.

3.1. Исследование сточной воды по показателю содержания сероводород

Цель данного исследования определение содержания сероводорода в сточных водах предприятия объемным методом. Для этого была взята проба воды из контрольного колодца № 1 в районе р. Дурна по Ленинскому проспекту.

Объемный метод анализа основанный на измерении количества реагента, требующегося для завершения реакции с данным количеством определяемого вещества. Метод заключается в том, что к раствору определяемого вещества, сероводорода, постепенно прибавляют раствор гипосульфита известной концентрации [2]. Добавление реактива гипосульфита продолжают до тех пор, пока его количество не станет эквивалентным количеству реагирующего с ним определяемого вещества.

К 100 мл исследуемой воды прибавили 20 мл 0,01 н раствора йода в йодистом калии, индикатором для йода служит раствор крахмала, раствор окрасится в темно-синий цвет. Избыток йода титруют 0,1 н раствором гипосульфита до обесцвечивания.

Проводя анализ сточной воды, определили, что содержание сероводорода составило 1,25 мг/дм³, при том что предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества 1 мг/дм³. Таким образом, сброс сточной воды предприятием превышает установленные нормативы по показателю содержания сероводорода.

3.2. Исследование сточной воды по показателю содержания химического потребления кислорода (ХПК)

Для определения содержания химического потребления кислорода в сточных водах предприятия была взята проба воды из контрольного колодца № 1. Для определения ХПК сточных вод наиболее эффективным и удобным в применении окислителем является бихромат калия в серной кислоте. Он (K₂Cr₂O₇), окисляя находящиеся в воде органические примеси, сам восстанавливается до солей Cr (III):

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e ↔ 2Cr³⁺+ 7H₂O.

Метод объемного анализа, использующий растворы бихромата калия известной концентрации, называется хроматометрией. В основе метода лежит окисление ионов Fe²⁺ бихромат-ионами в кислой среде:

K₂Cr₂O₇ + 6Fe(NH₄)₂(SO₄)₂ + 7H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + 6(NH₄)₂SO₄ +Cr₂(SO₄)₃ + K₂ SO₄ + H₂O.

В данной работе ХПК определяем ускоренным методом. Главная его особенность — повышенная концентрация H₂SO₄. Нагревание извне не требуется, так как температура повышается за счет тепла, выделяющегося при смешении воды с концентрированной серной кислотой.

Концентрацию бихромата калия в растворе определяем при помощи раствора соли Мора — (NH₄)₂SO₄ ⋅ FeSO₄ ⋅ 6H₂O). Нормальность раствора этой соли устанавливаем непосредственно перед определением, так как все соли Fe²⁺ неустойчивы. Для этого в коническую колбу вводим 25 мл 0,25 N раствора бихромата калия, разбавляем его с дистиллированной водой до 250 мл, затем приливаем 20 мл концентрированной серной кислоты. Все перемешиваем и даем остыть. В качестве индикатора в методе хроматографии используем ферроин, N-фенилантраниловую кислоту, ее добавляем 5–10 капель и титруем раствором соли Мора до изумрудно-зеленой окраски.

Перед определением ХПК исследуемую воду отфильтровываем через мембранный фильтр, который практически не выделяет в воду органические вещества и не адсорбирует их из воды.

Для определения ХПК исследуемой воды отбираем 2 мл пробы. В пробу вводим 2,5 мл 0,25 N раствора бихромата калия и смесь перемешиваем. Осторожно, при помешивании, прибавляем 15 мл концентрированной кислоты. При этом температура раствора через 2 минуты поднимается, выше 100 °С. Охлаждаем раствор до комнатной температуры, приливаем 100 мл дистиллированной воды, вводим 10–15 капель N-фенилантраниловой кислоты и оттитровываем избыток бихромата калия раствором соли Мора до светло-зеленой окраски.

Проводим холостой опыт, для этого берем 5 мл дистиллированной воды и проводим все ступени анализа [3].

В результате выполнения работы определили содержание ХПК, которое составило 381,7 мг/дм³, при том, что предельная концентрация загрязняющих веществ 350 мг/дм³. Таким образом, сброс сточной воды предприятием превышает установленные нормативы загрязняющих веществ по показателю содержания химического потребления кислорода.

4. Технологическое решение по очистке производственных сточных вод

Очистка производственных сточных вод — это сложная многоуровневая и наукоемкая задача, которая успешно и эффективно решается при внедрении инновационных технологий.

Сточные воды ПАО Донецкий городской молочный завод № 2 должны подвергаться механической и биологической очистке. Предлагаемая нами технологическая схема представлена на рисунке 1.

Предлагаем подавать самотеком производственные сточные воды в буферную емкость, которая предназначена для усреднения стока и обеспечения равномерной подачи стока на очистку. Из буферной емкости стоки направлять на флотационную установку.

Флотационную установку, укомплектовать барабанным ситом, предназначенным для удаления стоков жиров и частиц более 2 мм системой микропузырьковой флотации. Затем обеспечить подачу сточных вод самотеком в анаэробный бассейн.

Анаэробный бассейн закрытого типа выполняет функцию селекции специальных бактерий, извлекающий избыточный фосфор из сточных вод. Одновременно в бассейн направлять часть недоочищенной жидкости из бассейна аэрации, и с помощью насоса в бассейн подавать из дозатора соли алюминия. Для обеспечения качественного перемешивания поступающих потоков бассейн оборудовать двумя мешалками. С анаэробного бассейна жидкость направлять самотеком в аноксик бассейн, в него же обеспечивать поступление жидкости из анаэробного бассейна и 2-х бассейнов мембранно-аэробной доочистки. Для обеспечения качественного перемешивания поступающих потоков бассейн оборудовать двумя мешалками. В аноксик бассейн воздух не подавать, для обеспечения использование бактериями NO₃-N в качестве источника кислорода. Жидкость с аноксик бассейна перекачивать с помощью насосов в бассейн предварительной аэрации и затем в системы мембранных биореакторов для дальнейшей очистки.

Бассейн предварительной аэрации — предназначен для биологической очистки стока. В бассейн от воздуходувки подавать воздух, чтобы обеспечить кислород для удаления ХПК и БПК из стоков. Аэрация и перемешивание обеспечиваются тонкопузырьковой системой диффузоров в комплекте с двумя воздуходувками. Из бассейна аэрации, частично стабилизированные сточные воды поступают самотеком в реакторы, оснащенные мембранными модулями (MBR).

Мембранные биореакторы — предназначены для биологической очистки стока на поверхности мембран и отделения очищенного стока от биомассы. В бассейне MBR происходит окончательное разделение жидкой (очищенный сток) и твердой фаз (активный ил) [4]. Очищенный сток, отфильтрованный мембранами, будет готов для конечного сброса. Смесь жидкости и активированного ила может частично поступать переливом из бассейнов MBR в аноксик бассейн. Мембраны обеспечат более, чем на 8 порядков удаление бактерий и на 7 порядков удаление вирусов, так что требования по дезинфекции будут соблюдены [5].

Очищенный сток из мембраны отводить при помощи насосов с контролем потока расходомером в водоем или городской коллектор. Для обезвоживания ила перед транспортировкой в качестве удобрения на поля использовать центрифугой (декантер).

Для предотвращения возможности выбросов в атмосферу сооружения очистки сконструировать закрытыми. Дыхательные системы снабдить системой поглотительных фильтров.

5. Рациональное использование осадков образовавшихся при очистке сточных вод

Образовавшийся после очистки ил может использоваться в качестве удобрения на сельскохозяйственных полях.

Минеральная часть осадков представлена в основном соединениями кальция, кремния, алюминия и железа. Активный ил представляет наибольшую ценность как органическое удобрение, особенно богатое азотом и усваиваемыми фосфатами. Содержание этих веществ в осадках определяется составом сточных вод и технологией ее очистки. Накопления калия в почве не происходит, так как в осадках недостаточно этого элемента. Внесение осадков значительно уменьшает кислотность почв и увеличивает содержание азота, гумуса и фосфора [6].

Содержание большого количества органических веществ (40–70 % массы сухого вещества) позволяет использовать осадки в качестве рекультиванта почв, у которых потерян верхний плодородный слой, что особенно важно для сохранения плодородия в условиях широкого применения минеральных удобрений, ухудшающих структуру почв, и возвращения сельскому хозяйству земель после использования их промышленностью.

Лучшее время для внесения осадка под клубнеплоды и корнеплоды — ранняя осень; в это время достигается более полное разложение осадка в почве. При задержке внесения осадка он может быть вывезен зимой или ранней весной в замороженном виде для весенней запашки [7]. На рисунке 2 представлена почва после внесения рекультиванта.

В вегетационный период и в зимнее время можно перекачивать в иловые пруды или другие пункты (илонакопители), откуда их можно будет развозить по удобряемым участкам, туда же можно развозить подсушенный осадок после механического обезвоживания.

Сгущение активного ила и дальнейшая его термическая сушка дадут возможность получать сухой продукт, по питательной ценности близкий к кормовым дрожжам. Наряду с применением осадков в агротехнике, перспективно использование их для получения кормовых добавок и препаратов для питания сельскохозяйственных животных, птиц, рыб и зверей ценных пород [8].

При переработке сырых осадков и избыточного активного ила возможно использование в цементном производстве. Ежегодный прирост биомассы активного ила составляет насколько миллионов тонн. В связи с этим возникает необходимость в разработке таких способов утилизации, которые позволяют расширить спектр применения активного ила.

Выводы

В результате анализа влияния ПАО Донецкий городской молочный завод № 2 были предложены локальные очистные сооружения, что позволило бы значительно уменьшить нагрузку на городской коллектор.

Таким образом предложенные внедрения позволят предприятию повысить эффективность своего производства, улучшить свои позиции в отношении окружающей природной среды, и получить экономическую выгоду в виде снижения экологических затрат предприятия.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2017 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

1. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе ПАТ ДГМЗ № 2: Отчет годовой / ПАО Донецкий городской молочный завод № 2. — Донецк, 2012. — 189 с.
2. Череватова, Н. К. Био-, геоанализ природных объектов: Учебно-методическое пособие для лабораторного практикума / Н. К. Череватова, Д. Б. Якупова — Уральск: Редакционно-издательский центр ЗКГУ им. М. Утемисова, 2012. — 337 с.
3. Лурье, Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод / Ю. Ю. Лурье. — М.: Химия, 1984. — 448 с.
4. Ногих, В. Р. Мембранный биореактор в очистке сточных вод / В. Р. Ногих, Ю. В. Бессонов // Экология производства. — 2012. — № 10. — С. 52–55
5. Яковлев, С. В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. / С. В. Яковлев, Ю. В. Воронов; под общ. ред. Ю. В. Воронова. — Изд. 2-е. — М.: АСВ, 2002. — 703 с.
6. Крусь, Г. Н. Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности: Учебн.пособие / Г. Н. Крусь, В. Г. Тиняков, Ю. Ф. Фофанов. — М.: Агропромиздат, 1986. — 280 с.
7. Васильев, Б. В. Обработка и утилизация осадков сточных вод / Б. В. Васильев, О. Н. Рублевская, Л. В. Леонов // Вода и экология: проблемы и решения. — 2012. — Вып. 4. — С. 64–73.
8. Кайгородова, Ю. А. Утилизация осадков сточных вод / Ю. А. Кайгородова // Экологии производства. — 2012. — Вып. 11. — С. 65.