Очистные сооружения хозяйственно – бытовых сточных вод поселения

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические основы и нормативное регулирование процессов очистки сточных вод в России

1.1. Современная нормативная база проектирования согласно СП 32.13330.2018 и требования Росприроднадзора по охране водных объектов

1.2. Эволюция технологий водоотведения в отечественной практике и требования ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений»

1.3. Нормативно-правовое регулирование в области экологической и промышленной безопасности объектов водопроводно-канализационного хозяйства

Глава 2. Технологический анализ объекта исследования и обоснование выбора методов очистки

2.1. Характеристика расчетных параметров сточных вод поселения и специфика работы очистных сооружений в климатических условиях РФ

2.2. Оценка эффективности применения реагентных методов удаления фосфора и систем глубокой биологической денитрификации

2.3. Анализ современного состояния парка технологического оборудования и потенциал импортозамещения в секторе водоочистки

Глава 3. Проектирование химико-технологической системы очистных сооружений

3.1. Расчет материальных балансов и аппаратурное оформление этапов механической и биологической очистки

3.2. Разработка схемы обезвоживания и обработки избыточного активного ила с соблюдением требований ФЗ № 89-ФЗ «Об отходах производства»

3.3. Технико-экономическое обоснование проектных решений и оценка экологической результативности внедрения НДТ

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод поселения

Направление: 18.03.01 Химическая технология

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы определяется стратегическими задачами Российской Федерации в области охраны водных объектов и обеспечения экологической безопасности населенных пунктов. Согласно данным Росприроднадзора, ежегодно в водные объекты страны сбрасывается более 40 млрд м³ сточных вод, из которых около 40% недостаточно очищены или не очищены вовсе. Хозяйственно-бытовые сточные воды поселений представляют собой сложную многокомпонентную систему, содержащую органические и минеральные загрязнения, биогенные элементы (азот, фосфор), взвешенные вещества, патогенную микрофлору, что требует применения комплексных химико-технологических процессов очистки. В условиях ужесточения природоохранного законодательства и введения нормативов допустимого воздействия (НДВ) на водные объекты особую значимость приобретает внедрение наилучших доступных технологий (НДТ), соответствующих требованиям информационно-технического справочника ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений». Актуальность усиливается необходимостью импортозамещения технологического оборудования для систем водоочистки и модернизации существующих очистных сооружений, построенных в советский период и не отвечающих современным санитарно-эпидемиологическим и экологическим требованиям.

Степень разработанности проблемы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в отечественной научно-технической литературе характеризуется широким спектром исследований в области биохимических процессов деструкции органических загрязнений, кинетики нитри-денитрификации, реагентных методов удаления фосфора и совершенствования конструкций биологических реакторов. Значительный вклад в развитие теории и практики биологической очистки внесли ученые РХТУ им. Д.И. Менделеева, МГСУ, ВНИИ ВОДГЕО, разработавшие математические модели функционирования аэротенков и биофильтров. Современные исследования сосредоточены на интенсификации биохимических процессов за счет применения иммобилизованных микроорганизмов, мембранных биореакторов, комбинированных физико-химических и биологических методов. Нормативно-техническая база проектирования очистных сооружений регламентируется СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения», устанавливающим требования к технологическим схемам, гидравлическим расчетам и выбору оборудования. Вместе с тем, требуются дальнейшие исследования по оптимизации химико-технологических параметров процессов в условиях переменных нагрузок и климатических особенностей регионов РФ.

Особое внимание в современных работах уделяется проблеме обработки избыточного активного ила, образующегося в процессе биологической очистки и представляющего собой отход IV класса опасности согласно ФККО. Технологические решения по обезвоживанию, стабилизации и утилизации осадков сточных вод должны соответствовать требованиям Федерального закона № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» и обеспечивать минимизацию экологического воздействия. Актуальным направлением является разработка замкнутых химико-технологических систем с извлечением ценных компонентов из осадков и получением вторичных продуктов (биогаза, органоминеральных удобрений).

Цель выпускной квалификационной работы – разработка научно обоснованной химико-технологической системы очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод поселения с обеспечением нормативных показателей качества очищенной воды в соответствии с требованиями природоохранного законодательства РФ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать современную нормативную базу проектирования очистных сооружений и требования ИТС 10-2019 к технологическим решениям в области водоотведения;
• исследовать эволюцию технологий водоочистки в отечественной практике и оценить потенциал применения НДТ;
• выполнить характеристику расчетных параметров сточных вод поселения и обосновать выбор методов очистки с учетом климатических условий;
• разработать материальные балансы химико-технологической системы и выполнить аппаратурное оформление этапов механической и биологической очистки;
• рассчитать схему обезвоживания и обработки избыточного активного ила с соблюдением требований законодательства об отходах производства;
• провести технико-экономическое обоснование проектных решений и оценить экологическую результативность внедрения разработанной системы.

Объектом исследования являются очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод поселения производительностью 5000 м³/сут, функционирующие в климатических условиях средней полосы Российской Федерации.

Предметом исследования выступают химико-технологические процессы механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод, а также процессы обработки образующихся осадков.

Методологическую базу работы составляют теоретические основы химической технологии, включающие кинетику биохимических реакций деструкции органических соединений микроорганизмами активного ила, теорию массопередачи в гетерогенных системах газ-жидкость-твердое тело, методы расчета материальных и тепловых балансов химико-технологических систем. В качестве аналитических методов применяются технологический расчет реакционных аппаратов (аэротенков как реакторов идеального смешения), гидравлический расчет сооружений механической очистки, расчет систем аэрации и перемешивания. Нормативную базу составляют СП 32.13330.2018, ИТС 10-2019, СанПиН 2.1.3684-21, Приказ Минприроды России № 552 от 13.12.2016 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов».

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию химико-технологической системы очистных сооружений с учетом современных требований НДТ, включающем оптимизацию режимов биологической денитрификации и реагентного удаления фосфора, разра

…