Размещено на http://www.allbest.ru/

0

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Химический факультет

Кафедра химической технологии

Отчет

сроки практики с 20 июля по 28 августа 2002 года место практики Нерюнгринский водоканал, МУП УГХ г. Нерюнгри, Республика Саха

Москва 2002 г.

Введение

Бесперебойное обеспечение населения доброкачественной питьевой водой является одним из важнейших факторов национальной безопасности в области охраны природы. В Российской Федерации эта проблема остается нерешенной, в ряде случаев она приобретает кризисный характер.

Основным источником водообеспечения населения до настоящего времени являются поверхностные водоемы, которые составляют 68% от общего объема подаваемой воды.

Из сказанного выше следует, что сточные воды должны удаляться из населённых пунктов, городов и промышленных предприятий. Перед сбросом в водоёмы их следует подвергать очистке, в противном случае, поверхностные водоёмы и подземные источники воды окажутся загрязнёнными и использование их для водоснабжения и хозяйственных целей будет невозможно.

Развитие крупных городов связанно со значительным увеличением объемов водопотребления и водоотведения, с необходимостью выделения больших капитальных вложений на строительство новых и реконструкцию существующих водопроводных и канализационных очистных сооружений. Особенностью водоснабжения таких городов является использование главным образом поверхностных водоисточников. К числу важнейших проблем, возникающих при проектировании водопроводных и канализационных очистных сооружений крупных городов, которые требуют новых прогрессивных решений, относиться обеззараживание природных и сточных вод на станциях большой производительности, где оно осуществляется сильными окислителями высокой токсичности, опасными для окружающей среды, обслуживающего персонала станции и населения, проживающего вблизи станции.

Классификация природных вод и характеристика их примесей

водопроводный станция технологический песколовка

Природная вода делиться на атмосферную, поверхностную и подземную.

В зависимости от солесодержания природные воды делят на пресную воду - солесодержание до 1г/кг; солоноватую - 1-10 и солёную - более 10г/кг. Соленостью воды (S ‰) называют выраженную в граммах суммарную массу всех твердых растворенных веществ, содержащихся в 1 кг морской воды, при условии, что все твердые вещества высушены до постоянной массы при 480C, органические соединения полностью минерализованы, бромиды и иодиды заменены эквивалентной массой хлоридов, а карбонаты превращены в окислы.

Воды различают также по преобладающему в них аниону: гидрокарбонатный тип вод с преобладающим анионом HCO₃^- или суммой анионов HCO₃^- и CO₃^2-; сульфатные воды и хлоридные воды.

В зависимости от назначения потребляемая вода условно делиться на промышленную и питьевую; в них содержание примесей регламентируется соответствующими стандартами.

Качество воды определяется физическим, химическим и бактериологическим анализами.

Важнейшими показателями качества воды являются такие её физические и химические характеристики, как запах, вкус, прозрачность, цвет, температура, содержание взвешенных веществ, сухой остаток, общая щелочность и её составляющие, окисляемость и реакция воды.

Содержание взвешенных веществ характеризует загрязненность воды твердыми нерастворимыми примесями в виде суспензий песка, глины, частиц почвы. Количество их обычно выражают в мг/л.

Сухой остаток характеризует суммарное количество минеральных и органических примесей, содержащихся в воде в истинно-растворимом и коллоидном состояниях. Численное значение его определяется взвешиванием остатка после выпаривания определенного объема предварительно профильтрованной воды и выражается в мг/л. Часть сухого остатка, которая удаляется при последующем прокаливании его, дает ориентировочное представление о содержании в воде органических веществ.

Щелочность -Щ_о - суммарная концентрация содержащихся в воде анионов. В зависимости от аниона различают карбонатную щелочность - Щ_к, гидратную щелочность - Щ_г, бикарбонатную щелочность - Щ_б, фосфатную щелочность - Щ_ф, силикатную щелочность - Щ_с.

Щ_о = Щ_к + Щ_б + Щ_г + Щ_с + Щ_ф

Ввиду незначительного содержания четырех последних анионов общая щелочность обычно определяется содержанием только солей угольной кислоты. Следовательно, под общей щелочностью воды понимается содержание перечисленных выше анионов слабых кислот, выраженное в эквиваленте угольной кислоты.

Количественно общую щелочность определяют числом миллиэквивалентов сильной кислоты, требующейся для нейтрализации 1 л воды.

Жесткость воды обуславливается наличием солей кальция и магния. Обычно выражается в ммоль/л или ммоль/кг ионов кальция или магния. Различают временную, постоянную и общую жесткости.

1.Временная (карбонатная или устранимая) жесткость - Ж_к - обусловлена наличием Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂, которые при кипячении удаляются:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + H₂O + CO₂

2Mg(HCO₃)₂ MgCO₃·Mg(OH)₂ + H₂O + 3CO₂

2.Постоянная (некарбонатная) жесткость - Ж_н - обусловлена содержанием в воде хлоридов, сульфатов и нитратов кальция и магния, остающихся при кипячении в растворимом состоянии.

3.Общая жесткость - Ж_о - обусловлена наличием как растворимых, так и нерастворимых солей кальция и магния.

Ж_о = Ж_к + Ж_н

Измеряют в ммоль/л. В зависимости от значения общей жесткости воду делят на:

жесткую Ж_о > 10

среднюю Ж_о = 2-10

мягкую Ж_о < 2

Окисляемость воды - количество кислорода (в мг/л), потребное для окисления веществ, присутствующих в ней, - обуславливается, в основном, наличием органических веществ и лишь в незначительной степени - соединениями железа, сероводорода, нитритов.

Активная реакция характеризуется значением рН.

Водопроводная станция города Нерюнгри

Нерюнгринский водоканал сегодня - это крупное предприятие с объемом реализации услуг на 200 млн. рублей в год и количеством работающих в 890 человек. Источником водоснабжения являются реки Чульман и Нерюнгринка. Общая проектная производительность станции 100 тыс. кубометров питьевой воды в сутки.

Центральная водопроводная станция эксплуатируется 25 лет, , 1 очередь водопроводной станции - 25 лет, 2 и 3 очереди водопроводной станции эксплуатируются почти 20 лет. Отсутствие резерва мощностей не позволяет вывести часть сооружений на капитальный ремонт, в результате износ сооружений и оборудования водопроводных станций составляет от 50 до 70 %. Отсутствие резерва мощностей и взаимосвязанное с этим неудовлетворительное техническое состояние сооружений и оборудования фактически являются основными проблемами города, связанными с водоснабжением.

Схема водоочистки на станции г. Нерюнгри включает в себя следующие процессы:

фильтрация;

отстаивание;

коагуляция;

биологическая очистка;

обезараживание;

контроль качества.

Очищенная вода подается в резервуар чистой воды объемом по 7 тыс. кубометров, после чего насосами по водоводу диаметром 1000 мм подается в город, подключаясь к существующей распределительной сети в районе пр. Мира.

Схема канализационно-очистительной станции г. Нерюнгри

Решетки и дробилки

Предназначены для задержания и измельчения твердых примесей канализационных отбросов непосредственно в потоке сточной жидкости, кроме полиэтилена, резины, кордных нитей.

Песколовки

Песколовка разработана для отделения твердых, легко осаждающихся веществ из сточных вод. В песколовке сточные воды подводятся в резервуар, на переднюю часть стенки успокоения. Цилиндр успокоения песколовки уравнивает поток. Взвешенные вещества осаждаются в резервуаре и лотке шнекового транспортера. Транспортный шнек перемещает взвешенные вещества вверх и разгружает их в транспортный контейнер. С поверхности резервуара вода выводится по лотку на дальнейшую обработку.

Преаэраторы и биокоагуляторы

Преаэраторы представляют собой сооружение предварительной аэрации сточных вод для повышения эффекта их отстаивания

При добавлении к воде биокоагулянта первоначально формируются хлопья (в виде цепочек) из одного реагента, так как обычно в природных водах условия для его коагулирования более благоприятные, чем для примесей воды. На поверхности сформировавшихся хлопьев биокоагулянта адсорбируются примеси воды. В свою очередь цепочки биокоагулянта могут прилипать к поверхности крупных примесей. В конечном счете, образуются хлопья, при осаждении которых достигается осветление и обесцвечивание воды.

Отстойники - резервуары или бассейны для выделения из жидкости взвешенных примесей осаждением их под действием силы тяжести при пониженной скорости потока. Отстойники применяются для очистки воды в системах гидроузлов и ирригационных сооружений, водоснабжения, канализации, а также для очистки масел, бензина и т. п. в машинах и технологических установках.

Осаждение взвешенных частиц происходит под действием силы тяжести. Практически все конструкции отстойников, применяемые для осветления воды, являются проточными, то есть осаждение взвеси в них происходит при непрерывном движении воды от входа к выходу. Скорость движения воды в отстойнике должна быть мала; она измеряется десятыми долями миллиметров в секунду в вертикальных отстойниках и несколькими миллиметрами в секунду - в горизонтальных, тонкослойных и радиальных. При таких малых скоростях поток почти полностью теряет свою транспортирующую способность, а осаждение взвеси в потоке, движущимся с малой скоростью, почти полностью лишенным транспортирующей способности, подчиняется, с известным приближением, закону осаждения в неподвижном объеме жидкости. Эти законы хорошо изучены применительно к явлению осаждения зернистой взвеси, частицы которой в процессе осаждения не агломерируют, не изменяют своей формы и размеров. В значительно меньшей степени изучено явление осаждения “неустойчивой” взвеси, способной агломерироваться, слипаться в процессе осаждения. Но, впрочем, при расчете осаждений “неустойчивой “взвеси могут использоваться, с определенными допущениями, закономерности, которым подчиняется явление осаждения зернистой взвеси.

Для удаления взвешенных веществ осаждением используется три основных типа отстойников: горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойник - прямоугольный, вытянутый в сторону движения воды резервуар, в котором осветляемая вода движется вдоль отстойника в направлении, близком к горизонтальному. Различают одно- и двухэтажные горизонтальные отстойники. Горизонтальные отстойники следует применять для задержания естественной (некоагулированной) взвеси, так как ни вертикальные отстойники, ни осветлители естественную взвесь практически не задерживают.

Первичные отстойники служат для выделения взвесей на этапе механической очистки, вторичные - для отделения активного ила при биологической очистке.

Илоуплотнители

Активный ил из вторичных отстойников поступает в илоуплотнители, где обезвоживается, а затем совместно с осадком из первичных отстойников сбраживается в метантенке. Предусматриваются илоуплотнители диаметром 18 м и метантенки полезным объемом 5000. Весь обработанный осадок удаляется для обезвоживания и сушки в естественных условиях на иловые поля.

Активным илом называют биологическую массу (флокулированные осадки), образовавшуюся во время очистки сточных вод в результате роста бактерий и других микроорганизмов в присутствии растворенного кислорода

Метантенки

Продукты деструкции органики, получаемые в первой фазе, являются субстратом для микроорганизмов второй фазы.

Состав промежуточных продуктов, образующихся при анаэробном сбраживании, зависит от состава исходных загрязнений. На рисунке приводится схема разложения основных органических примесей бытовых сточных вод: жиров, белков и углеводов. Наиболее сложен ход многоступенчатой деструкции белков. Жиры окисляются до менее устойчивого состояния жирных кислот.

Схема аэробного разложения органики

Расчет метантенков сводится к тому, что, задаваясь степенью распада, определяется продолжительность процесса, а по ней и вместимость метантенка:

W_mt=Q_wt, м³,

где W_mt - вместимость метантенка, м³; Q_w -суточная производительность метантенка в м³/сут.

Уплотнители сброженного осадка

Уплотнение осадка сточных вод можно рассматривать как технологический процесс снижения содержания воды в осадке сточных вод для увеличения его плотности

Вакуум-фильтры и барабанные сушилки

Предназначены для полного или частичного разделения жидких неоднородных систем типа суспензий на жидкую фазу - фильтрат и твердую фазу - осадок методом фильтрования через пористую фильтровальную перегородку.

Аэротенки, вторичные отстойники

Аэротенк для очистки сточных вод - сооружение для биологической очистки сточных вод с аэрацией (Аэрация - введение воздуха в жидкость) воздухом.

1 - взвешенные частицы; 2 - реактор; 3 - отведение газа; 4 - отведение биологически очищенной воды; 5 - вторичный отстойник; 6 - осветленная после биологической очистки вода; 7 - отведение осадка; 8 - пузырек воздуха; 9 - рециркулирующая вода; 10 - подача воздуха; 11 - подача сточной воды

Экономичное и, в то же время, достаточное обеспечение кислородом протекающих в активационных станциях очистки сточных вод биологических и других процессов требует точных знаний методов определения размеров аэрационных систем, оптимального распределения аэрационных элементов в аэротенках и подбора оборудования, а также систем управления при постоянно изменяющихся условиях эксплуатации аэротенка.

Определение необходимого объема кислорода - окислительной мощности для нормального протекания биологических процессов очистки сточных вод при активационном процессе основано на определении расхода кислорода, необходимого для эндогенной респирации ила, экзогенного окисления органических веществ, для процессов нитрификации и, в случае необходимости, для процессов окисления, с учетом влияния денитрификационных процессов

Для таких малых станций очистки сточных вод, как станция г. Нерюнгри, применяются малые ротационные воздуходувки, управляемые с помощью временной программы, которая реагирует на изменение загрузки станции в течение дня.

В схеме используется также сетчатые улавливатели, которые являются частью установок предварительной очистки и предназначены для задержания крупных частиц грязи, мусора. Устанавливаются сетчатые улавливатели в подводящем канале приемных резервуаров очистных сооружений или в подводящем канале между аэротенком и вторичным отстойником, чем предотвращают проникновение и последующее накопление неразлагаемых крупных частиц ила. Используются сетчатые улавливатели на очистных сооружениях сточных вод до 5000 условных жителей.

В качестве вторичных отстойников после аэротенков обычно используются радиальные отстойники с илососами. Длительность пребывания сточных вод в отстойниках 1,5-2 ч.

Хлораторная установка

Сточная вода из вторичных отстойников поступает на установку для обеззараживания, состоящую из хлораторной и смесителя, в котором газообразный хлор перемешивается со сточной водой. Далее вода контактирует с хлором в течение 30 минут по мере продвижения по трубопроводу к месту выпуска.

Контроль состояния водоёма

Вода, прошедшая очистку на разработанной станции по показателям соответствует нормативам качества для выпуска в водоем любого класса.

Отбор проб при технологическом контроле

Отбор пробы. Оценка работы сооружений основывается на анализе средних проб за определённый промежуток времени. Для определения состава сточных вод пробы отбирают в отдельные склянки с широким горлом (не менее 35 мм.) вместимостью 1 литр. Используемую посуду тщательно моют. Стеклянные и полиэтиленовые бутыли - концентрированной соляной кислотой и синтетическими моющими средствами (за исключением посуды, применяемой для анализа нефтепродуктов). Сильно загрязнённые стеклянные бутыли моют хромовой смесью.

Отбор проб воды, загрязнённой нефтепродуктами, имеет особенности, связанные с различными формами нахождения нефтепродуктов в воде (растворённые, эмульгированные, адсорбированные на нерастворимых взвесях и осадках, плавающие в виде плёнки или слоя). Если нефтепродукты находятся в виде плёнки, то для отбора пробы применяют специальный прибор с бумажным фильтром, и результаты анализа выражают в миллиграммах нефтепродуктов на 1м² поверхности.

Общей называют пробу с поверхностной плёнкой и прилегающими к ней слоем воды, высота которого равна высоте устройства для отбора пробы.

При анализе промышленных сточных вод пробы отбирают по предварительно разработанному плану, специфическому для каждого предприятия.

Отбросы с решёток собирают в тарированную металлическую ёмкость и взвешивают по мере её наполнения

Дозу активного ила в аэротенках отбирают в сборных каналах или распределительных чашах.

Виды определяемых показателей и количество исследуемых проб питьевой воды перед ее поступлением в распределительную сеть осуществлялись с учетом требований СанПиН 2.1.4.559-96, указанных в таблице.

Таблица 7

Примечания:

1. Принимается следующая периодичность отбора проб воды: 1) - еженедельно, 2) - три раза в неделю, 3) - ежедневно, 4) - один раз в сезон года, 5) - один раз в два месяца, 6) - ежемесячно, 7) -два раза в месяц.

2. При отсутствии обеззараживания воды на водопроводе из подземных источников, обеспечивающим водой население до 20 тыс. человек, отбор проб для исследований по микробиологическим и органолептическим показателя и проводится не реже одного раза в месяц.

3. На период паводков и чрезвычайных ситуаций должен устанавливаться усиленный режим контроля качества питьевой воды по согласованию с Центром Госсанэпиднадзора.

Транспортирование и хранение проб. Необходимо принимать меры для того, чтобы сократить время между отбором пробы и её анализом. транспортировать пробы следует быстро и осторожно. Время хранения проб 1 сутки, наилучший способ хранения воды, активного ила или осадка - при низкой температуре (3С). К анализу приступают после того, как температура воды сравняется с температурой помещения.

Заключение

Производственная практика оказалась очень интересной и познавательной с точки зрения непосредственного ознакомления с таким актуальным производственным объектом, как водоочистительная станция. В эпоху урбанизации значительно увеличили поступление промышленных и бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. Химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Рассмотрение схемы очистки сточных вод, исследование с главными установками и принципиальными ее узлами также являлись частью практической работы. Я применила полученные мной на факультете знания по химическому анализу природных объектов классическими методами (титриметрия и молекулярная спектрофотометрия) к сточной воде на разных стадиях очистке. В результате проведенного качественного и количественного химического анализа было выявлено: превышение ПДК некоторых соединений, в связи, с чем были приняты соответствующие меры. Также было интересна часть работы, связанная с изучением различных штамов микроорганизмов, обитающих в сточной воде. Рассмотрено влияние на них разных факторов, таких как температура, концентрация хлора, продолжительность хлорирования и т.д.

Выражаю благодарность руководству Нерюнгринский водоканал, МУП УГХ г. Нерюнгри, Республика Саха за предоставление места прохождения практики. Хочется особенно поблагодарить сотрудника Фридман Наталью Викторовну за контроль над практической работой и обучение методикам в стенах лаборатории.

Размещено на Allbest.ru