 |
Минобрнауки России
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)»
УГС 18.00.00 “Химические технологии”
Направление подготовки 18.03.02 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
Профиль Химическая технология очистки и рационального использования водных ресурсов
Факультет Инженерно-технологический
Кафедра Химическая технология материалов и изделий сорбционной техники
Учебная дисциплина Основы научных исследований
Курс
1
Группа 557
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема: Использование септиков для биологической очистки воды
Студент _________________ Э. А. Геворков
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Руководитель,
доцент _________________ Е. А. Спиридонова
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Оценка за курсовую работу
___________ ____________________
(подпись руководителя)
Санкт-Петербург
2016
Минобрнауки России
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)»
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
УГС 18.00.00 “Химические технологии”
Направление подготовки 18.03.02 Энерго - и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
Профиль Химическая технология очистки и рационального использования водных ресурсов
Факультет Инженерно-технологический
Кафедра Химическая технология материалов и изделий сорбционной техники
Учебная дисциплина «Основы научных исследований»
Курс 1 Группа 557
Студент Геворков Эдуард Артурович
Тема: Использование септиков для биологической очистки воды
Исходные данные по проекту (источники)
1. Плотникова, Т.Ф. Септики, стоки, ливневка, дренаж / Т.Ф. Плотникова. – М.: РИПОЛ Классик, 2012. – 318с.
2. Крейс, В.А. Водоснабжение и канализация на участке / В.А. Крейс. – М.: Эксмо, 2014. – 252с.
3. Куликов, Н.И. Биологическая очистка воды : (теория и практика) / Н.И. Куликов, М.Г. Зубов, Е.Н. Куликова - Сочи : Дория, 2013. - 295с.
4. Павлинова, В.И. Водоснабжение и водоотведение : учебник для бакалавров / И.И. Павлинова, В.И. Баженов, И.Г. Губий. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Юрайт, 2013. - 472с.
Перечень вопросов, подлежащих разработке
1. Аналитический обзор
1.1. Что такое септик?
2. Основная часть
2.1. Классификация и характеристика септиков
2.2. Использование тонкослойного септика
2.3. Применение септиков в анаэробной очистке
Перечень графического материала
1. Презентация в Power Point
Требования к аппаратному и программному обеспечению
Требования к аппаратному обеспечению не предъявляются.
Программное обеспечение: операционная система Microsoft Windows, текстовый процессор Microsoft Office Word, табличный процессор Microsoft Office Excel
Дата выдачи задания 18.02.2016
Срок предоставления работы к защите
Заведующий кафедрой ______________________ В. В. Самонин
(подпись, дата) (Инициалы, Фамилия)
Лектор,
профессор ______________________ В. В. Самонин
(подпись, дата) (Инициалы, Фамилия)
Руководители,
доцент _____________________ Е. А. Спиридонова
(подпись, дата) (Инициалы, Фамилия)
аспирант _____________________ Е. В. Иванова
(подпись, дата) (Инициалы, Фамилия)
Задание принял
к выполнению ______________________ Э. А. Геворков
(подпись, дата) (Инициалы, Фамилия)
Содержание
Введение. ……………………………………………………………….5
1. Аналитический обзор………………………….……………………6
1.1Определение септика…………………………...……………....6
1.2Классификация и характеристика септиков.………………….8
1.3Применение тонкослойного септика………………………….13
1.4Использование септиков в анаэробной очистке……..……….15
2. Теоретическая часть………………………………………………...17
2.1 Гипотезы………………………………………………….……...17
3. Экспериментальная часть…………………………………………..18
Вывод……………………………………………………………………19
Список используемых источников…………………………………….20
УДК 622.276
Введение
Септики еще часто называют отстойниками. Септик, как правило, является очистным сооружением. Он имеет широкое применение в системе очистки бытовых и хозяйственных сточных вод. Иногда для полной работы септиков используют различные приборы, такие как биофильтры. Септик работает с биологической доочисткой, которая позволяет более насыщенно очистить воду.
1 Аналитическая часть
1.1 Определение септика
Септик (Отстойник) — элемент локального очистного сооружения; применяется на стадии проектирования и строительства комплексных систем локальной очистки бытовых и хозяйственных сточных вод. Септик, как таковой, не является законченным очистным сооружением и применяется согласно действующим нормам и правилам. При работе очистного сооружения необходимо использование методов почвенной доочистки.
Септик предназначен для сбора и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от индивидуальных жилых домов, объектов малоэтажной застройки, коттеджей при отсутствии центральной системы канализации. В работе септика заложен принцип гравитационного отстаивания и биологической доочистки с использованием биоферментных препаратов, а также почвенных естественных и принудительных методов доочистки. Такими могут выступать биофильтры или биозагрузка.
Рисунок 1- Септик (схематическое изображение)
Септик (Отстойник) — ёмкость, состоящая из единого герметичного корпуса (бетонного или пластикового), разделённого, как правило, на две или три секции (A, B, C), патрубка подачи исходной канализационной сточной воды (E), отвода очищенной воды (F), блокираторов между секциями.
Первая секция (зона А) септика напрямую соединяется с подводящей канализационной линией с одной стороны, а с другой - через систему блокиратора (гидрозатвора) со второй секцией (зона В). Далее через блокиратор с третьей секцией (зона С). Зона А выполняет роль первичного септического отстойника грубого осадка. В этой камере естественным образом осуществляется первостепенная, грубая очистка попадающих в септик бытовых стоков от взвешенных мелких и крупных частиц. На дне камеры оседает песок, мелкие картофельные очистки и т. д. (всё, что может пройти через раковину на кухне или в санузле).
Вторая секция очистного сооружения (зона В), метантенк, выполняет роль анаэробного реактора. Здесь происходит разложение химических соединений, образовавшихся в результате использования различных моющих средств, средств личной гигиены и разложение органических соединений естественного происхождения.
Третья часть очистного сооружений (зона С) выполняет роль конечного осветлителя бытовых канализационных стоков. Путём окончательного гравитационного отстаивания взвешенных частиц, осветлённые стоки достигают степени очистки до 65% от первоначального уровня загрязнения.
После прохождения септической части очистного сооружения сточные воды направляются на почвенную доочистку. В тех случаях, когда почвенная доочистка не может быть выполнена: уровень грунтовых вод слишком высок (≤0,4 м от уровня поверхности земли) или же требуется повышенное качество очистки сточных вод, — используется капельный биофильтр (биосептик).
1.2 Классификация и характеристика септиков
В зависимости от назначения септиков в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Первичными называются отстойники перед сооружениями для биологической очистки сточных вод; вторичными — отстойники, устраиваемые для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку.
По режиму работы различают отстойники периодического действия, Или контактные, в которые сточная вода поступает периодически, причем отстаивание ее происходит в покое, и отстойники непрерывного действия, или проточные, в которых отстаивание происходит при медленном движении жидкости. В практике очистки сточных вод осаждение Взвешенных веществ производится чаще всего в проточных отстойниках.
Динамические отстойники
Отличительная особенность динамических
отстойников заключается в отделении примеси, находящейся в воде, при движении
жидкости.
В динамических отстойниках или отстойниках непрерывного действия жидкость
движется в горизонтальном или вертикальном направлении, отсюда и отстойники
подразделяются на вертикальные и горизонтальные.
Горизонтальные септики
Рисунок 2 –горизонтальный септик
1 — трубопровод для отвода сырого осадка и опорожнения;2 и4— лотки площадью сечения соответственно 800X900 и 600X900 мм;3 и14 — дюкеры для подачи сырой сточной воды соответственно D=700 И D=1000 Мм;5—впускные отверстия;6 —- скребковая тележка; 7 — жиросборный хоток,й = =400 мм;8 — ребро водослива;9 — фронтальная тележка;10 — жиропровод, 5=200 мм11 — самотечный трубопровод для отвода сырого осадка и жира для опорожнения.12—аварийный дюкер площадью сечеиия 1200X1200 мм;13 — самотечный трубопровод для отвода сырого осадка и опорожнения, D—200 мм; /5 —шиберы 400ХЬ00 мм; /б — дюкер для отвода осветленной воды, D=700
Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный резервуар (в плане) высотой 1,5-4 м, шириной 3-6 м и длиной до 48 м. Выпавший на дне осадок специальными скребками передвигают к приямку, а из него гидроэлеватором, насосами или другими приспособлениями удаляют из отстойника. Всплывшие примеси выводят с помощью скребков и поперечных лотков, установленных на определенном уровне.
Вертикальные септики
Рис.3 Первичный вертикальный отстойник диаметром 9 ч из сборного железобетона 1—выпускила,2—выпуск корки,3—центральная труба с отражателем,4Водосборный ас юб,5 — отводящий лоток. 6 — подводящий лоток.
Вертикальный отстойник (рис. 3) представляет собой круглый в плане резервуар с коническим днищем.Сточная вода подводится к центральной трубе и спускается по ней вниз. При выходе из нижней части центральной трубы она меняет направление движения и медленно поднимается вверх к сливному желобу. При этом из сточной воды выпадают грубодисперсные примеси, плотность которых больше плотности сточной воды. Для лучшего распределения воды по всему сечению отстойника и предотвращения взмучивания осадка опускающейся водой центральную трубу делают с раструбом, ниже которого устанавливают отражательный щит.
Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический или квадратный (в плане) резервуар с коническим днищем для удобства сбора и откачки осаждающегося осадка. Движение воды в вертикальном отстойнике происходит снизу вверх (для осаждающихся частиц).
Рисунок 3 – схема вертикального септика
Статические отстойники
Буферные резервуары (резервуары-отстойники) не только сглаживают неравномерность подачи сточных вод на очистные сооружения, но и значительно снижают концентрацию нефти в воде. Большие преимущества этого вида резервуаров - герметичность и возможность строительства индустриальным методом, что приводит к резкому сокращению времени строительства.
При статическом (непроточном) режиме резервуары работают по трем циклам: наполнение, отстаивание, опорожнение. Поэтому для отстаивания воды число резервуаров должно быть более двух, а объем их несколько больше, чем объем резервуаров при динамическом режиме.
Резервуары должны быть оборудованы средствами автоматики, осуществляющими автоматическое переключение резервуаров, следящими за уровнем воды в резервуаре и не допускающими попадания нефти в отводящий трубопровод.
Перед откачкой отстоявшейся воды из резервуара сначала отводят всплывшую нефть и выпавший осадок, после чего откачивают осветленную воду. Для удаления осадка на дне резервуара устраивают дренаж из перфорированных труб.
Отстаивание -
наиболее простой и часто применяемый способ выделения из сточных вод грубо
дисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дне
отстойника или всплывают на его поверхности.
Для дополнительной очистки сточных вод часто используют пруды дополнительного
отстоя, представляющие собой водоемы глубиной до 4 м и площадью зеркала воды в
зависимости от пропускной способности сточных вод. Обычно такие пруды имеют
несколько секций, каждая из которых оборудована устройством для рассредоточенного
ввода и выпуска воды.
Пруды дополнительного отстаивания имеют следующие существенные недостатки: необходимость больших территорий, высокая стоимость, загрязнение атмосферы испаряющимися нефтепродуктами, влияние ветровой нагрузки на эффективность очистки, трудности при сборе нефти и осадка и др.
Тонкослойные отстойники
Чем больше высота отстойника, тем больше необходимо времени для всплытия частицы на поверхности воды. А это, в свою очередь, связано с увеличением длины отстойника. Следовательно, интенсифицировать процесс отстаивания в нефтеловушках обычных конструкций сложно. С увеличением размеров отстойников гидродинамические характеристики отстаивания ухудшаются. Чем тоньше слой жидкости, тем процесс всплытия (оседания) происходит быстрее при прочих равных условиях. Это положение привело к созданию тонкослойных отстойников, которые по конструкции можно разделить на трубчатые и пластинчатые.
Трубчатые отстойники
Рабочий элемент трубчатого отстойника - труба диаметром 2,5-5 см и длиной около 1 м. Длина зависит от характеристики загрязнения и гидродинамических параметров потока. Применяют трубчатые отстойники с малым (10°) и большим (до 60°) наклоном труб.
Отстойники с малым наклоном трубы работают по периодическому циклу: осветление воды и промывка трубок. Эти отстойники целесообразно применять для осветления сточных вод с небольшим количеством механических примесей. Эффективность осветления составляет 80-85%.
В круто наклонных трубчатых отстойниках расположение трубок приводит к сползанию осадка вниз по трубкам, и в связи с этим отпадает необходимость их промывки. Продолжительность работы отстойников практически не зависит от диаметра трубок, но возрастает с увеличением их длины.
Стандартные трубчатые блоки изготовляют из
поливинилового или полистирольного пластика. Обычно применяют блоки длиной
около 3 м, шириной 0,75 м и высотой 0,5 м. Размер трубчатого элемента в
поперечном сечении составляет 5х5 см. Конструкции этих блоков позволяют
монтировать из них секции на любую производительность; секции или отдельные
блоки легко можно устанавливать в вертикальных или горизонтальных отстойниках.
Пластинчатые отстойники
Пластинчатые отстойники состоят из ряда параллельно установленных пластин, между которыми движется жидкость. В зависимости от направления движения воды и выпавшего (всплывшего) осадка отстойники делятся на прямоточные, в которых направления движения воды и осадка совпадают; противоточные, в которых вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно к направлению движения осадка. Наиболее широкое распространение получили пластинчатые противоточные отстойники. Эффективность осветления воды в пластинчатых отстойниках повышается с уменьшением их высоты.
Достоинства трубчатых и пластинчатых отстойников - их экономичность вследствие небольшого строительного объема, возможность применения пластмасс, которые легче металла и не корродируют в агрессивных средах.
Общий недостаток тонкослойных отстойников - необходимость создания емкости для предварительного отделения легко отделимых нефтяных частиц и больших сгустков нефти, окалины, песка и др. Сгустки имеют нулевую плавучесть, их диаметр может достигать 10-15 см при глубине в несколько сантиметров. Такие сгустки очень быстро выводят из строя тонкослойные отстойники. Если часть пластин или труб будет забита подобными сгустками, то в остальных повысится расход жидкости. Такое положение приведет к ухудшению работы отстойника.
1.3 Применение тонкослойного септика
1. При очистке канализационных сточных вод — для удаления сырого осадка и излишнего активного ила.
2. В водоподготовке — для осветления воды в технических или питьевых целях.
3. Очистка оборотной технической воды в производстве или на автомойках.
4. В очистке производственных сточных вод — для разделения взвесей после обработки реагентами.
5. Очистка производственно-ливневых стоков — в качестве предварительного этапа очистки от взвешенных веществ.
6. В нефтепереработке — для отделения свободных нефтепродуктов.
Применение в биологической очисткеПроцессы тонкослойного отстаивания хорошо показали себя в процессах обработки биомассы в анаэробных и аэробных технологиях очистки сточных вод. В частности, процессы отстаивания нашли применение для разделения и концентрирования биомассы в тех агрегатах биологической очистки, которые работают несколько лет подряд без доступа для обслуживания. К ним относятся, например, очистные сооружения для сточных вод спиртовых и пивоваренных производств. Для регенерации пространства между полками отстойника используется еженедельная промывка сильной струей воды в течение 30 минут.
Для очистки производственных стоковНа мясных и птицеубойных производствах производственные сточные воды также проходят некоторые этапы очистки в тонкослойных отстойниках. Модули для отстаивания в этом случае располагают в отстойниках, флотаторах и фазовых сепараторах. Раз в двое суток включают водовоздушный режим регенерации. Те поверхности, которые соприкасаются с загрязненной сточной водой, подвергают обеззараживанию. Дезинфекция останавливает развитие анаэробных сульфатных бактерий, которые могут вторично загрязнить воды сульфидами.
Применение в очистке поверхностных водЕсли тонкослойные модули для отстаивания применить на очистных сооружениях поверхностных сточных вод, то такое решение более чем в треть сокращает объемы строительства, уменьшает затраты на эксплуатацию и облегчает обслуживание сооружений. Проблема заключаются в том, что осаждающиеся взвешенные вещества имеют высокую плотность, поэтому требуется возведение надежных опорных конструкций. В процессах осаждения происходит постепенное разрушение межполочного пространства и креплений отстойных сооружений.
В системах оборотного водоснабженияОборотные системы водоснабжения широко применяются во многих отраслях народного хозяйства — в металлургической и химической промышленности, в энергетической отрасли, для обогащения топлива. В цикле своего использования оборотная вода загрязняется сопутствующими продуктами производства, что влечет необходимость очистки воды между циклами. Основные загрязнители оборотных технических вод — взвешенные примеси и минеральные вещества, образующие отложения накипи.
1.4 Использование септиков в аэробной очистке воды
При очистке сточных вод выполняют четыре основные операции:
1. При первичной переработке происходит усреднение и осветление сточных вод от механических примесей (усреднители, песколовки, решетки, отстойники).
2. На втором этапе происходит разрушение растворенных органических веществ при участии аэробных микроорганизмов. Образующийся ил, состоящий главным образом из микробных клеток, либо удаляется, либо перекачивается в реактор. При технологии, использующей активный ил, часть его возвращается в аэрационный тенк.
3. На третьем (необязательном) этапе производится химическое осаждение и разделение азота и фосфора.
4. Для переработки ила, образующегося на первом и втором этапах, обычно используется процесс анаэробного разложения. При этом уменьшается объем осадка и количество патогенов, устраняется запах и образуется ценное органическое топливо - метан.
На практике применяются одноступенчатые и многоступенчатые системы очистки. Одноступенчатая схема очистки сточной воды представлена на рис. 6.
Рисунок 6 - Принципиальная схема очистных сооружений:
1 - пескоуловители; 2 - первичные отстойники; 3 - аэротенк; 4 - вторичные отстойники; 5 - биологические пруды; 6 - осветление; 7 - реагентная обработка; 8 - метатенк; АИ - активный ил
2.Теоритическая часть
2.1 Гипотеза
Использование септиков будет затруднено при наличии в воде тяжёлых металлов.
3.Экспериментальная часть
Был проведен эксперимент, в котором свойство септика в воде, содержащей тяжёлый металл (медь). Для наглядности эксперимента было проверено то же самое для воды, не содержащей металлы.
В связи с этим, было приготовлено два раствора (с металлом и без, соответственно). Далее, в ходе эксперимента мы добавили в каждый раствор 0,1г септика. Перед этим мы измерили количество содержащегося кислорода в обоих растворах. Спустя сутки после добавления септика, вновь измерили количество кислорода. Результаты эксперимента изложены в ниже представленной таблице 1.
Таблица 1 – содержание кислорода в экспериментальных растворах.
|
Раствор №1 (без металла) |
Раствор №2 (с металлом) |
|
|
1 показатель (изначальный) |
9,20 |
10,01 |
|
2 показатель (с добавлением септика и спустя сутки) |
2,4 |
8,5 |
По таблице 1 хорошо виден резкий спад показателя 1-ого раствора и незначительное изменение 2-ого раствора.
Вывод
Исходя из проделанного опыта, можно сделать вывод, что септик в присутствии тяжелого металла затруднительно справился с очисткой, так как металлы мешают полной работе септике. Гипотеза подтвердилась. Возможно, при более достаточном времени септик бы справился и с этой задачей.
В заключении хотелось сказать, что септик является неотъемлемой частью в плане очистки воды. Он имеет широко применение не только в биологической очистке воды, но и в ряде других отраслей.
Список используемых источников
1. Плотникова, Т.Ф. Септики, стоки, ливневка, дренаж / Т.Ф. Плотникова. – М.: РИПОЛ Классик, 2012. – 318с.
2. Крейс, В.А. Водоснабжение и канализация на участке / В.А. Крейс. – М.: Эксмо, 2014. – 252с.
3. Куликов, Н.И. Биологическая очистка воды : (теория и практика) / Н.И. Куликов, М.Г. Зубов, Е.Н. Куликова - Сочи : Дория, 2013. - 295с.
4. Павлинова, В.И. Водоснабжение и водоотведение : учебник для бакалавров / И.И. Павлинова, В.И. Баженов, И.Г. Губий. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Юрайт, 2013. - 472с.
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
