Вибір і обґрунтування технології очищення стічних вод
ПАТ Донецький міський молочний завод № 2

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
• 3. Оцінка впливу підприємства на стан гідросфери
• 3.1. Дослідження стічних вод підприємства за показником вмісту сірководню
• 3.2. Дослідження стічних вод підприємства за показником вмісту хімічного споживання кисню (ХСК)
• 4. Технологічне рішення очищення виробничих стічних вод
• 5. Раціональне використання осадків які утворилися при очищенні стічних вод
• Висновки
• Список джерел

Вступ

Проблема охорони навколишнього середовища і раціонального використання водних ресурсів є однією з найважливіших екологічних проблем. Принцип раціонального природокористування передбачає мінімізацію споживання свіжої води на технологічні потреби за рахунок високоефективної очистки стічних вод.

У місті Донецьку одним з провідних молокозаводів є ПАТ Донецький міський молочний завод № 2, який відноситься до підприємств V класу небезпеки. Розмір санітарно-захисної зони підприємства становить 50 м.

На промисловому майданчику ПАТ ДГМЗ № 2 16 стаціонарних джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря, з яких 7 — організованих (в тому числі 1 — зарезервований); 9 — неорганізованих [1].

Донецький міський молочний завод № 2 володіє міжнародним сертифікатом системи менеджменту безпеки харчової продукції відповідно до ISO 22000:2005 (вимоги до організації всього ланцюга харчової продукції) і міжнародним сертифікатом системи менеджменту відповідно до ISO 9001:2008.

1. Актуальність теми

Актуальність роботи полягає в тому, що дане підприємство, перебуваючи в екологічно благополучному районі в південно-західній частині міста Донецька, являє собою джерело забруднення навколишнього природного середовища. Тому якість зворотних вод і кількість викидів в повітряне середовище цього підприємства, а також рекомендації щодо їх зниження, є дуже значущими з точки зору безпеки розглянутого району і регіону в цілому.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Метою магістерської роботи є оцінка впливу ПАТ Донецький міський молочний завод № 2 на навколишнє природне середовище поблизу підприємства, ступінь впливу зворотних вод і розробка заходів по його зменшенню.

Для досягнення даної мети були поставлені наступні завдання:

1. Оцінити загальний характер впливу підприємства на природне середовище міста Донецька.
2. Провести аналіз зворотних вод підприємства.
3. Дослідити в лабораторних умовах проби стічної води.
4. Провести оцінку якості води.
5. Розглянути та проаналізувати існуючі методи очищення.
6. Розробити схему очисних споруд по поліпшенню якості зворотних вод.

Об’єкт дослідження: стічні води ПАТ Донецький міський молочний завод № 2.

Предмет дослідження: розробка заходів щодо очистки стічної води ПАТ Донецький міський молочний завод № 2.

3. Оцінка впливу підприємства на стан гідросфери

ПАТ Донецький міський молочний завод № 2 відноситься до водоємним підприємств, які споживають значні обсяги води. Джерелом водопостачання аналізованого підприємства служать міські водопровідні мережі.

На ПАТ Донецький міський молочний завод № 2 пред’являються високі вимоги до виробничої санітарії, що тягне за собою часту мийку та дезінфекцію виробничого обладнання, інвентарю і приміщень, призводить до утворення забруднених стічних вод. Важливими показниками стічних вод є величини ХСК і БСК, рН, зважені речовини (сухий залишок), єдиний і амонійний азот, сірководень, фосфор, поверхнево активні речовини (ПАР).

На ПАТ Донецький міський молочний завод № 2 існує серйозна проблема скидання стічних вод, так як очисних споруд підприємство не має.

Стічні води внутрізаводською мережею каналізації збираються в два випуски на вулиці Циклон, в районі р. Дурна, потім об’єднуються по Ленінському проспекту, де знаходиться контрольний колодязь № 1, і самопливом направляються в міський каналізаційний колектор № 11 і далі на міські очисні споруди.

3.1. Дослідження стічної води за показником вмісту сірководень

Мета даного дослідження визначення вмісту сірководню в стічних водах підприємства об’ємним методом. Для цього була взята проба води з контрольного колодязя № 1 в районі р. Дурна по Ленінському проспекту.

Об’ємний метод аналізу заснований на вимірюванні кількості реагенту, що вимагається для завершення реакції з даною кількістю визначається речовини. Метод полягає в тому, що до розчину визначається речовини, сірководню, поступово додають розчин гіпосульфіту відомої концентрації [2]. Додавання реактиву гипосульфита продовжують до тих пір, поки його кількість не стане еквівалентним кількістю реагує з ним визначається речовини.

До 100 мл досліджуваної води додали 20 мл 0,01 н розчину йоду в йодистим калії, індикатором для йоду служить розчин крохмалю, розчин забарвиться в темно-синій колір. Надлишок йоду титрують 0,1 н розчином гіпосульфіту до знебарвлення.

Проводячи аналіз стічної води, визначили, що вміст сірководню склало 1,25 мг/дм³, при тому що гранично допустима концентрація забруднюючої речовини 1 мг/дм³. Таким чином, скидання стічної води підприємством перевищує встановлені нормативи по показнику вмісту сірководню.

3.2. Дослідження стічної води за показником вмісту хімічного споживання кисню (ХСК)

Для визначення змісту хімічного споживання кисню в стічних водах підприємства була взята проба води з контрольного колодязя № 1. Для визначення ХСК стічних вод найбільш ефективним і зручним у застосуванні окислювачем є біхромат калію в сірчаної кислоти. Він (K₂Cr₂O₇), окислюючи знаходяться у воді органічні домішки, сам відновлюється до солей Cr (III):

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e ↔ 2Cr³⁺+ 7H₂O.

Метод об’ємного аналізу, який використовує розчини біхромату калію відомої концентрації, називається хроматометріей. В основі методу лежить окислення іонів Fe²⁺ біхромат-іонами в кислому середовищі:

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

У даній роботі ХСК визначаємо прискореним методом. Головна його особливість — підвищена концентрація H₂SO₄. Нагрівання ззовні не потрібно, так як температура підвищується за рахунок тепла, що виділяється при змішуванні води з концентрованої сірчаної кислотою.

Концентрацію біхромату калію в розчині визначаємо за допомогою розчину солі Мора — (NH₄)₂SO₄ ⋅ FeSO₄ ⋅ 6H₂O). Нормальність розчину цієї солі встановлюємо безпосередньо перед визначенням, так як всі солі Fe²⁺ нестійкі. Для цього в конічну колбу вводимо 25 мл 0,25 N розчину біхромату калію, розбавляємо його з дистильованою водою до 250 мл, потім доливають 20 мл концентрованої сірчаної кислоти. Все перемішуємо і даємо охолонути. Як індикатор в методі хроматографії використовуємо ферроіна, N-фенілантранілова кислоту, її додаємо 5–10 крапель і титруємо розчином солі Мора до смарагдово-зеленого забарвлення.

Перед визначенням ХСК досліджувану воду фільтрують через мембранний фільтр, який практично не виділяє в воду органічні речовини і не адсорбує їх з води.

Для визначення ХСК досліджуваної води відбираємо 2 мл проби. У пробу вводимо 2,5 мл 0,25 N розчину біхромату калію і суміш перемішуємо. Обережно, при помішуванні, додаємо 15 мл концентрованої кислоти. При цьому температура розчину через 2 хвилини піднімається, вище 100 °С. Охолоджуємо розчин до кімнатної температури, доливають 100 мл дистильованої води, вводимо 10–15 крапель N-фенілантранілової кислоти та оттітровивают надлишок біхромату калію розчином солі Мора до світло-зеленого забарвлення.

Проводимо холостий досвід, для цього беремо 5 мл дистильованої води і проводимо всі щаблі аналізу [3].

В результаті виконання роботи визначили зміст ХСК, яке склало 381,7 мг/дм³, при тому, що гранична концентрація забруднюючих речовин 350 мг/дм³ . Таким чином, скидання стічної води підприємством перевищує встановлені нормативи забруднюючих речовин за показником вмісту хімічного споживання кисню.

4. Технологічне рішення з очищення виробничих стічних вод

Очищення виробничих стічних вод — це складна багаторівнева і наукомістка задача, яка успішно і ефективно вирішується при впровадженні інноваційних технологій.

Стічні води ПАТ Донецький міський молочний завод № 2 повинні піддаватися механічної та біологічної очистки. Пропонована нами технологічна схема представлена на рисунку 1.

Пропонуємо подавати самопливом виробничі стічні води в буферну ємність, яка призначена для усереднення стоку і забезпечення рівномірної подачі стоку на очистку. З буферної ємності стоки направляти на флотационную установку.

Флотационную установку, укомплектувати барабанним ситом, призначеним для видалення стоків жирів і частинок більше 2 мм системою мікропузирьковой флотації. Потім забезпечити подачу стічних вод самопливом в анаеробний басейн.

Анаеробний басейн закритого типу виконує функцію селекції спеціальних бактерій, який видобуває надлишковий фосфор з стічних вод. Одночасно в басейн направляти частину недоочищеними рідини з басейну аерації, і за допомогою насоса в басейн подавати з дозатора солі алюмінію. Для забезпечення якісного перемішування вступників потоків басейн обладнати двома мішалками. З анаеробного басейну рідина направляти самопливом в аноксік басейн, в нього ж забезпечувати надходження рідини з анаеробного басейну і 2-х басейнів мембранно-аеробного доочищення. Для забезпечення якісного перемішування вступників потоків басейн обладнати двома мішалками. У аноксік басейн повітря не подавати, для забезпечення використання бактеріями NO₃-N в якості джерела кисню. Рідина з аноксік басейну перекачувати за допомогою насосів в басейн попередньої аерації і потім в системи мембранних біореакторів для подальшого очищення.

Басейн попередньої аерації — призначений для біологічного очищення стоку. У басейн від повітродувки подавати повітря, щоб забезпечити кисень для видалення ХСК і БСК зі стоків. Аерація і перемішування забезпечуються тонкопузирьковой системою дифузорів в комплекті з двома воздуходувками. З басейну аерації, частково стабілізовані стічні води надходять самопливом в реактори, оснащені мембранними модулями (MBR).

Мембранні біореактори — призначені для біологічного очищення стоку на поверхні мембран і відділення очищеного стоку від біомаси. У басейні MBR відбувається остаточне розділення рідкої (очищений стік) і твердої фаз (активний мул) [4]. Очищений стік, відфільтрований мембранами, буде готовий для кінцевого скидання. Суміш рідини і активованого мулу може частково надходити переливом з басейнів MBR в аноксік басейн. Мембрани забезпечать більш, ніж на 8 порядків видалення бактерій і на 7 порядків видалення вірусів, так що вимоги по дезінфекції будуть дотримані [5].

Очищений стік з мембрани відводити м у водойму або міський колектор. Для зневоднення мулу перед транспортуванням в якості добрива на поля використовувати центрифугою (декантер).

Для запобігання можливості викидів в атмосферу споруди очищення сконструювати закритими. Дихальні системи забезпечити системою поглинаючих фільтрів.

5. Раціональне використання осадків які утворилися при очищенні стічних вод

Утворившийся після очищення мул може використовуватися як добриво на сільськогосподарських полях.

Мінеральна частина осадків представлена в основному сполуками кальцію, кремнію, алюмінію і заліза. Активний мул являє найбільшу цінність як органічне добриво, особливо багате азотом і засвоюваними фосфатами. Зміст цих речовин в осадках визначається складом стічних вод і технологією її очищення. Накопичення калію в ґрунті не відбувається, так як в осадках недостатньо цього елемента. Внесення осадків значно зменшує кислотність ґрунтів і збільшує вміст азоту, гумусу і фосфору [6].

Зміст великої кількості органічних речовин (40–70 % маси сухої речовини) дозволяє використовувати осадки як рекультіванта ґрунтів, у яких втрачено верхній родючий шар, що особливо важливо для збереження родючості в умовах широкого застосування мінеральних добрив, що погіршують структуру ґрунтів, і повернення сільському господарству земель після використання їх промисловістю.

Найкращий час для внесення осаду під бульбоплоди і коренеплоди — рання осінь; в цей час досягається більш повне розкладання осаду в ґрунті. При затримці внесення осаду він може бути вивезений взимку або ранньою весною в замороженому вигляді для весняної оранки [7]. На рисунку 2 представлено ґрунт після внесення рекультиванта.

У вегетаційний період і в зимовий час можна перекачувати в мулові ставки або інші пункти (мулонакопичувачі), звідки їх можна буде розвозити по удобрювати ділянкам, туди ж можна розвозити підсушений осад після механічного зневоднення.

Згущення активного мулу і подальша його термічна сушка дадуть можливість отримувати суху речовину, по живильній цінності близький до кормових дріжджів. Поряд із застосуванням опадів в агротехніці, перспективне використання їх для отримання кормових добавок і препаратів для харчування сільськогосподарських тварин, птахів, риб і звірів цінних порід [8].

При переробці сирих осадках і надлишкового активного мулу можливе використання в цементному виробництві. Щорічний приріст біомаси активного мулу складає наскільки мільйонів тонн. У зв’язку з цим виникає необхідність в розробці таких способів утилізації, які дозволяють розширити спектр застосування активного мулу.

Висновки

В результаті аналізу впливу ПАТ Донецький міський молочний завод № 2 були запропоновані локальні очисні споруди, що дозволило б значно зменшити навантаження на міський колектор.

Таким чином запропоновані впровадження дозволять підприємству підвищити ефективність свого виробництва, поліпшити свої позиції щодо навколишнього природного середовища, і отримати економічну вигоду у вигляді зниження екологічних витрат підприємства.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: травень 2017 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список джерел

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.