Главная  Материалы 

 

Теоретические основы надёжной работы водоотводящих систем

 

Существующие очистные сооружения в основном не обеспечивают нормативные требования к сбросу очищенных сточных вод, поэтому требуется их доочистка. Чаще всего полная биологическая очистка дополняется сооружениями фильтрации очищенных сточных вод, глубокой биологической очисткой от биогенных элементов в биологических окислителях и биопрудах, физико-химическими методами доочистки или комбинацией этих методов. В особых случаях необходимая степень глубокой очистки достигается только при использовании сорбции на активированном угле.

 

Все эти мероприятия направлены на получение минимальных допустимых концентраций органических соединений, азота, фосфора и других специфических компонентов (например, нефтепродуктов, СПАВ, эфирорастворимых веществ, тяжёлых металлов и других компонентов).

 

Глубокая очистка сточных вод необходима перед использованием их в системах повторного и оборотного водоснабжения промышленных предприятий, в сельском хозяйстве. В зависимости от требуемой степени глубокой очистки капитальные вложения на строительство сооружений глубокой очистки увеличивают общие затраты на 30-100% и требуют привлечения дополнительных материалов: реагентов, ионообменных смол, активированного угля.

 

Глубина доочистки сточных вод, используемых в замкнутых системах водоснабжения предприятий, зависит от технологических требований к её качественным показателям и в некоторых случаях эти требования могут быть менее жесткие, чем к качеству очищенной воды перед сбросом в водоемы.

 

Рассматриваемые методы глубокой очистки сточных вод можно разделить на: глубокую очистку сточных вод от органических загрязнений и взвешенных веществ; глубокую очистку сточных вод от биогенных элементов; глубокую очистку сточных вод от отдельных компонентов; удаление из очищенных сточных вод бактериальных загрязнений (дезинфекция или обеззараживание сточных вод); насыщение сточных вод кислородом.

 

Сооружения доочистки сточных вод от взвешенных веществ и органических загрязнений. Наиболее распространенными методами глубокой очистки биологически очищенных сточных вод являются процеживание и фильтрование.

 

Процеживание сточных вод. Для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ широкое распространение получил метод процеживания сточных вод на микрофильтрах ( 14. .

 

1 Схема устройства микрофильтров:

 

1 сточная вода на доочистку; 2 впускная труба; 3 барабан микрофильтра; 4 сетчатые стенки; 5 промывные трубы; 6 промывная вода; 7 очищенная сточная вода

 

Принцип работы микрофильтров заключается в следующем. Сточная вода из подводящего канала по впускной трубе поступает внутрь барабана микрофильтра, фильтруется через сетчатые стенки и поступает в резервуар, в котором расположен барабан фильтра. Затем из резервуара через водослив изливается в отводящий канал фильтрата. Хлопья активного ила, водоросли и другие плавающие загрязнения задерживаются на сетке с размерами отверстий 35 мкм. При вращении барабана сетка с прилипшими к ней загрязнениями поступает в зону действия промывных труб, промывается и вновь погружается в воду.

 

Фильтрация сточных вод. При фильтровании биологически очищенной сточной жидкости происходит снижение содержания взвешенных веществ путем изъятия частиц активного ила и накопления их в фильтрующей загрузке. Этот процесс близок к тем процессам, которые характерны для фильтров систем водоснабжения.

 

Теоретические закономерности процесса фильтрования малоконцентрированных суспензий рассматривались многими авторами. Наибольшее признание и применение получила теория, разработанная проф. Д.М. Минцем, рассматривающая очистку воды при фильтровании как результат двух одновременно протекающих процессов: адсорбции частиц взвеси к поверхности зерен фильтрующего материала и ранее адсорбированным загрязнениям, и их отрыва под действием гидродинамического давления потока жидкости.

 

В результате действия этих двух факторов происходит продвижение фронта загрязнений в глубь фильтрующего слоя. Накопление загрязнений в толще фильтра приводит к уменьшению размера пор, увеличению истинной скорости фильтрации и росту гидравлического сопротивления фильтрующей среды. Вместе с тем увеличение истинной скорости фильтрации приводит к повышению сил гидродинамического давления потока воды на скопления загрязнений, их отрыву и переносу в последующие по ходу движения воды слои загрузки. По мере заиливания фильтрующего слоя наступает момент, когда вследствие разрушения осадка в толще загрузки и выноса вторичных частиц происходит ухудшение качества фильтрата.

 

Необходимый напор на применяемых в практике самотечных фильтрах характеризуется сравнительно небольшими величинами (порядка 3 м), определяемыми высотной схемой расположения фильтровальных сооружений. Поэтому наряду со временем защитного действия загрузки t3 необходимо учитывать также время работы фильтра до достижения предельной потери напора tH. Оптимальными считаются условия, при которых t3 = tH.

 

В зависимости от способа подачи сточной воды на фильтрацию различают: фильтры с нисходящим потоком жидкости; фильтры с восходящим потоком жидкости.

 

На 14.2 приведены схемы фильтрации очищенных сточных вод.

 

1 Схемы фильтрации сточных вод:

 

1 фильтры с неподвижной загрузкой и нисходящим потоком воды; II фильтры с неподвижной загрузкой и восходящим потоком воды; 7 подача сточной воды;

 

2 выпуск очищенной воды; 3 вода на промывку; 4 воздух на промывку

 

При ухудшении качества фильтрата или достижении предельной потери напора фильтр следует промыть; промывка подразделяется на текущую и профилактическую. В зависимости от применяемого сорбционно-го материала в фильтрах промывка может быть водной или водовоздушной и зависит от концентрации взвешенных веществ в промывной воде и грязе-ёмкости загрузки.

 

Глубокая очистка сточных вод от биогенных элементов. Традиционная биологическая очистка позволяет изъять основную массу органически загрязняющих веществ, но не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота и фосфора, а также органических веществ. В процессе очистки происходит трансформация и частичное (до 20-40%) изъятие аммонийного азота и фосфора. При этом в ходе очистки протекают процессы аммонификации и последующей нитрификации азота, а также гидролиз соединений фосфора.

 

Соединения азота и фосфора, находящиеся в сточных водах, получили название биогенных элементов.

 

Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванного эвтро-фикацией, которая обуславливается наличием избыточного количества питательных элементов в поверхностных слоях воды. Это, в свою очередь, вызывает усиленный рост водорослей и макрофитов. Водная растительность мешает прохождению света вглубь водоема, потребляет растворенный кислород и приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных организмов и, таким образом, к исчезновению фауны водоемов.

 

Среди методов очистки сточных вод от соединений азота известны следующие: биологические, физико-химические, электрохимические, методы отдувки, ионного обмена.

 

Глубокая очистка от отдельных компонентов. К наиболее эффективным методам глубокой очистки сточных вод от отдельных компонентов относится адсорбция, позволяющая добиться их снижения до норм ПДК с одновременной утилизацией или деструкцией извлеченных веществ.

 

Достоинствами метода являются возможность удаления токсичных и биохимически неразрушаемых веществ, отсутствие вторичного загрязнения воды, надежность в условиях колебания расхода и состава сточных вод, независимость от климатических факторов, компактное аппаратурное оформление, возможность полной автоматизации процесса.

 

Отсутствие вторичного загрязнения сточной воды при адсорбции сближает ее с такими методами, как фильтрование или гиперфильтрование. Для глубокой очистки от токсичных веществ использование этих методов предпочтительней, чем химическая очистка, так как в результате химических преобразований в сточной воде могут образовываться более токсичные продукты неполной реакции, по сравнению с начальными загрязнениями. Адсорбционный метод также применяется для очистки производственных сточных вод, особенно в случаях резких колебаний состава и расхода сточных вод, при наличии токсичных веществ и отсутствии земельных площадей для размещения сооружений биологической очистки.

 

Кроме того, этим методом можно достичь такой глубины очистки, которая невозможна при использовании биологических и ряда химических или физико-химических методов. Адсорбция это изменение (обычно повышение) концентрации вещества вблизи поверхности раздела фаз (поглощение на поверхности).

 

Молекулы загрязнений сточных вод образуют соединения, которые имеют значительно большую энергию поглощения, чем гидроксильные группы. В этом случае основное значение имеет величина работающих пор, а не химический состав сорбента. Поэтому становится возможным использование природных и искусственных крупнопористых сорбентов для очистки сточных вод от углеводородов, находящихся в эммульгированном виде, от высокомолекулярных веществ и т.д.

 

В качестве сорбентов применяют различные пористые материалы: активные угли, силикагели, алюмогели, активные глины и земли. Сорбенты характеризуются пористостью, структурой пор и химическим составом.

 

Наибольшее распространение в глубокой очистке сточных вод от различных трудноизвлекаемых примесей (особенно органического происхождения) получили углеродные сорбенты (активированные угли), ионоак-тивные смолы и клиноптилолиты естественные неорганические цеолито-вые материалы.

 

Удаление из очищенных сточных вод бактериальных загрязнений (дезинфекция или обеззараживание сточных вод). Обеззараживание очищенных сточных вод производится с целью уничтожения оставшихся в них патогенных бактерий и устранения опасности заражения водоема. При биологической очистке сточных вод на искусственных сооружениях (на биофильтрах или аэротенках) общее содержание бактерий уменьшается на 95%, при очистке на полях орошения на 99%. Однако полностью уничтожить болезнетворные бактерии можно только обеззараживанием сточных вод различными дополнительными способами.

 

Способы обеззараживания сточных вод можно разделить на четыре основные группы: термические; химические с помощью сильных окислителей; олигодинамические (воздействие ионов благородных металлов); физические (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей).

 

Широко применяется в качестве окислителя хлор, однако существуют и другие окислители: диоксид хлора; озон; марганцевокйслый калий; пероксид водорода; гипохлорит натрия и кальция.

 

В практике могут использоваться хлор-газ СЬ; диоксид хлора СЮг; гипохлорит натрия NaCIO и гипохлорит кальция Са(С1 Хлорная известь в настоящее время применяется незначительно и только для обеззараживания малых количеств сточных вод.

 

При растворении в воде хлор образует быстро распадающуюся хлорноватистую кислоту.

 

Согласно принятой технической терминологии надежность есть свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования... .

 

Надежность является внутренним свойством системы или ее элемента, определить которое можно только на основании опыта эксплуатации с помощью приемов теории и практики надежности и методов математической статистики и включает несколько единичных свойств: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, режимная управляемость и безопасность и др.

 

Надежность и экологическая безопасность являются основными требованиями, которые предъявляются к современным системам водоотведения.

 

Такой отказ приводит к нарушению работы системы водоотведения, к материальному ущербу, а в ряде случаев возможны и аварийные ситуации, приводящие к нарушению существующих нормативов по охране окружающей среды.

 

В этом определении под объектом может пониматься как система водоотведения в целом, так и отдельные ее сооружения, насосные станции, очистные сооружения, самотечные сети и напорные канализационные трубопроводы.

 

Вероятность безотказной работы и вероятность отказа выражаются в долях единицы или процентах.

 

Отказ в работе системы водоотведения событие, заключающееся в нарушении работоспособности её или составляющих элементов (самотечных сетей, насосных станций, напорных трубопроводов или очистных сооружений), для восстановления которых необходим ремонт того или иного элемента системы и сооружений.

 

Для определения интенсивности отказов элементов водоотведе-ния проводится сбор и статистическая обработка данных об авариях, которая может быть выражена следующей зависимостью:

 

Показатель надежности элементов водоотведения количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих её надежность. К основным показателям надежности могут быть отнесены: w(t) интенсивность отказов; te среднее время восстановления (ликвидации аварии), ч, Т- наработка на отказ (или время работы между отказами), год; P(t) уровень надежности- вероятность безотказной работы в пределах заданного времени эксплуатации t; Q(t) — 1 Pt вероятность отказа.

 

При достаточно больших значениях я,-и t можно получить среднее численное значение интенсивности отказов wcp(t).

 

Интенсивность отказов wt характеризует плотность вероятности возникновения отказа в рассматриваемый момент времени (то есть риск появления отказа).

 

Поэтому для оценки показателей надежности в процессе обработки исходных статистических данных по эксплуатации сетей и сооружений водоотведения необходимо найти опытные статистические закономерности распределения рассматриваемых случайных величин и установить, какому из теоретических законов распределения они ближе всего соответствуют.

 

где n,-(t) количество отказов (аварий), зарегистрированных за определенный срок наблюдений t (годы); ZMi суммарная количество сооружений элементов, например, участков самотечных или напорных трубопроводов (каждого диаметра и материала).

 

Вероятно, что некоторые вышеприведённые зависимости могут быть использованы для оценки надёжности самотечных коллекторов и очистных сооружений. При этом следует учитывать, что обеспечение надёжной работы самотечной сети и очистных сооружений представляется более сложными и многофакторными критическими системами, для которых до настоящего времени не определены многие зависимости обеспечения надёжности, наиболее полно изучена лишь надёжность работы напорных трубопроводов.

 

В практике эксплуатации систем и сооружений водоотведения после периода восстановления (ремонта) может произойти его следующий отказ и т.д., то есть отказы происходят во времени совершенно случайно, образуя поток случайных событий. Вид потока отказов определяет показатели надежности самотечных и напорных трубопроводов, насосных станций и методы их расчета.

 

Определение объема статистических определительных испытаний.

 

Использование законов распределения позволит применять известные аналитические методы определения показателей надежности.

 

Оценка полученной информации по критериям ее полноты, достоверности и представительности.

 

Методика оценки показателей надежности во всех случаях опирается на современный аппарат теории вероятностей и математической статистики и состоит из последовательного выполнения четырех основных этапов статистических исследований:

 

Сбор и систематизация данных по отказам (авариям).

 

Статистическая обработка информации по отказам и восстановлениям классификация причин отказов, составление вариационных рядов числа отказов, определение законов распределения рассматриваемых случайных величин, оценка их параметров и определение численных значений показателей надежности с установлением факторов, формирующих законы их изменения.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.0057