Очистка сточных вод птицефабрики

Постановка задачи (краткая)

Заказчику необходимо привести показатели сбрасываемой в природный водоем сточной воды в соответствие с установленными нормативами.

Описание задачи (подробное)

Продукция, выпускаемая заказчиком, представляет собой продукты убоя птицы и их переработки. Источниками поступающих на очистку сточных вод являются промывные воды и санитарно-бытовые стоки после обработки технологического оборудования и помещений производственных участков по убою и переработке птицы, а также хозяйственно-бытовые стоки поселка, являющегося местом проживания обслуживающего персонала.

Подготовительный этап

Перед составлением программы по очистке образующихся производственных и хозяйственно-бытовых вод, были проделаны предварительные исследования, касающиеся аудита основных, образующихся на предприятии основных потоков при отведении сточной воды. В их состав вошло изучение технологической документации, консультации со специалистами-технологами предприятия по аспектам работы оборудования и образования сточных вод, а также сведения по объемам, качественному и количественному составу стоков, поступающих на очистку с производственных участков содержания и убоя птицы, а также хозяйственно-бытовых вод, отводимых из близлежащего поселка. Кроме этого были использованы данные, предоставленные заводской лабораторией и службой экологического контроля сбрасываемых стоков и предоставленные данные по выделяемым под устройство комплекса очистных сооружений производственным площадям. Использование ранее применяемого способа очистки стоков в малонаселенной местности, в естественных условиях, в настоящее время не представляется возможным.

Предложенное решение

Основные превышения нормативов, установленных для сточных вод, сбрасываемых в природные водоемы, касаются показателей ХПК, БПК и содержания нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, общего азота, фосфора и фосфатов.

На основании анализа предоставленных данных по составу и основным показателям производственных сточных вод, а также поселковых хозяйственно-бытовых стоков, отводимых в общесплавную систему канализации, а также имеющихся производственных площадей для размещения комплекса по очистке сточной воды, было предложено соответствующее комплексное решение, включающее:

• Система механической очистки: барабанное сито;
• Система физико-механической очистки: установка напорной флотации;
• Система аэробной биологической очистки: установка двойного замеса;
• Система доочистки: песчаный и угольный фильтры;
• Система дезинфекции стоков после доочистки: установка обеззараживания ультрафиолетовым излучением;
• Система обезвоживания избытка активного ила: барабан обезвоживания, декантерная центрифуга.

Предложенная технологическая схема очистки сточных вод фабрики по убою и переработке птицы представлена на рисунке.

Объединенные стоки первого и второго производственных участков птицефабрики, а также хозяйственно-бытовые стоки прилежащего поселка городского типа, поступают при водоотведении и прохождении установленных решеток грубой механической очистки в общую селекторную емкость. Из нее, с помощью двух насосов центробежного типа сточная вода подается на систему механической фильтрации, состоящую из двух барабанных сит серии NRF. Они представляют собой полые перфорированные барабаны, с отверстиями в форме клина, суженного в верхней части. Сточная вода подается сверху на вращающийся барабан, при этом на его поверхности удерживается осадок, состоящий из крупнодисперсных механических включений, а очищенная от них сточная вода проходит вниз. Осадок, налипший на поверхность барабана, счищается с него специальным скребковым лезвием на желоб, откуда попадает в накопительную емкость и далее отправляется на утилизацию. Барабанные сита оборудованы специальной системой очистки горячей водой, установленной внутри вращающегося перфорированного барабана, предназначенной для устранения возможного заиливания клиновидных отверстий. Очищенная сточная вода, поступающая с обеих систем механической фильтрации, собирается в накопительной емкости, оборудованной миксером смешения с дополнительной системой аэрации, что способствует эффективному прохождению дельнейшей стадии физико-механической очистки.

Стадия физико-механической очистки усредненных стоков производится на установке напорной флотации, оснащенной модулем тонкослойного разделения фаз, представляющим собой пакет из параллельных пластиковых пластин особой формы. Очищенная на стадии механической очистки, усредненная в селекторной емкости сточная вода, подается с помощью насоса во флотатор, где в первом, входном отсеке, под действием сил гравитации, происходит осаждение частиц твердой фазы, имеющих плотность выше, чем у воды. Далее, в модуле тонкослойного разделения, состоящего из установленных под углом в 60^о параллельных пластин специальной формы, частицы жировой фазы и нефтепродуктов, благодаря подъемной силе микропузырьков, образующихся в результате насыщения воздухом под давлением части очищенной методами флотации сточной воды. А более плотные минеральные частицы, с меньшей скоростью осаждения, чем отделенные в первом отсеке, опускаются на дно. В используемой для безреагентного отделения стоков установке флотации серии NPF, подача сточной воды производится в направлении, поперечном пакету установленных параллельных пластин. Благодаря ламинарному характеру течения потока сточной воды в пространстве между пластинами, ускоряется отделение от водной среды частиц, имеющих как более высокую, так и более низкую плотность, в сравнении в водной средой. Более плотные частицы оседают в донной части установки напорной флотации, откуда они периодически удаляются с помощью специальной системы автоматически управляемых клапанов, а менее плотные – всплывают на поверхность очищаемой сточной воды, откуда удаляются непрерывно работающим скребковым механизмом. Специальная конструкция системы аэрации предохраняет ее от забивания и выхода из строя, при этом обеспечивая образование микропузырьков размером от 30 до 50 микрон, наиболее эффективным для удаления тонкодисперсных частиц. Входящие в ее состав аэрационные форсунки оборудованы специальной системой защиты от засорения. Нас этой стадии происходит реагентное разделение фаз, при котором происходит снижение соотношения БПК и ХПК до уровня, оптимального для проведения аэробной биологической очистки сточной воды.

Стадия биологической очистки сточной воды участков по убою птицы и переработке птицепродуктов птицефабрики, а так же хозяйственно-бытовых стоков прилежащего поселка заключается в использовании установок аэробной биологической очистки, с применением системы двойного замеса, при которой осуществляется последовательная загрузка емкостных реакторов аэробной биологической очистки сточной воды. При этом производится удаление растворенных органических соединений из сточных вод птицефабрики по убою и первичной переработке продуктов убойного цеха, а также разбавляющих их сточных вод прилежащего поселка городского типа. На эту стадию очистки направляются сточные воды, прошедшие стадию механической фильтрации и физико-механической очистки на установке напорной флотации, оборудованной пакетом параллельных пластин. Данная стадия аэробного биологического окисления сточных вод осуществляется с применением реакторов периодической аэробной биологической очистки. При этом используются аэробные биологические реакторы SBR, применяемые в технологии системы двойного замеса, в которой загрузка и рабочие циклы реакторов аэробной биологической очистки используются последовательно. При таком способе биологической очистки сточной воды все реакции биохимического окисления и последующего осаждения проходят последовательно в одном резервуаре биологической очистки.

Сточные воды после стадии физико-механической очистки подаются в общую селекторную емкость, куда происходит дозирование коагулирующего реагента, для перевода растворенных в воде фосфатов и гидрофосфатов в форму нерастворимого осадка. В качестве химического реагента используется хлорид трехвалентного железа, а корректирующего уровень кислотности щелочного реагента – раствор каустика, или гидрооксида натрия. Его начальная доза рассчитывается в соответствии с исходной щелочностью сточной воды, то есть концентрацией бикарбонатных солей, определяющих буферную емкость водной среды, а так же дозы коагулянта, понижающего уровень рН в результате гидролиза. В процессе эксплуатации доза раствора щелочи регулируется в соответствии с данными установленного датчика рН. После частичного удаления фосфора, стоки подаются в емкость реактора аэробной биологической очистки, где во время наполнения реактора производится насыщение воды растворенным кислородом, необходимым для проведения аэробного биологического окисления растворенной органики, с использованием систем донной и погружной аэрации. С помощью этих систем мелко- и крупнопузырчатой аэрации осуществляется перемешивание хлопка активного ила и обрабатываемой сточной воды, благодаря чему увеличивается поверхность их взаимодействия, в продолжение всего процесса биохимического окисления, включающего стадию нитрификации. За этим следует стадия отстаивания, во время которой хлопьевидная биомасса оседает на дно, после чего очищенная вода через специальную систему слива, а также избыток активного ила, удаляются из емкости реактора биологической очистки. Часть избыточного ила направляется в селекторную емкость, для того, чтобы активизировать развитие полезных бактерий и микроорганизмов, подавляя тем самым жизнедеятельность конкурирующих с ними нитчатых бактерий и грибов, вызывающих вспухание активного ила, и нарушение работы системы биологической очистки. Основная масса избытка активного ила отправляется на обезвоживание. Очищенная сточная вода поступает в расходный резервуар, на стадию ее доочистки. Осадок активного ила с помощью денитрификационных миксерных мешалок активно перемешивается, при этом в биомассе проходят реакции денитрификации, заключающиеся в переводе нитратов и нитритов, накопившихся в предыдущем цикле очистки сточной воды, в форму газообразного азота и его оксидов. В результате того, что два реактора системы биологической очистки загружаются последовательно, процесс обработки стоков производится в непрерывном режиме.

Стадия доочистки сточных вод птицефабрики состоит в удалении остаточных концентраций коллоидных и тонкодисперсных взвешенных веществ, и растворенных в воде органических соединений. В результате этой обработки показатели сточной воды по ХПК, БПК, концентрациям взвешенных веществ, нефтепродуктов, ПАВ, общего азота и фосфора приводятся в соответствии с нормативами, установленными для сточной воды, сбрасываемой в природные водоемы. Доочистка стоков после стадии аэробного биологического окисления проводится в две стадии фильтрации. На первой из них сточная вода, с введенным в нее раствором коагулянта, фильтруется через песчаную загрузку, удерживающую твердую фазу, состоящую тонкодисперсных взвесей и выделенных коллоидных веществ. На второй стадии фильтрация проводится через слой активированного угля, с закрепленной на нем пленкой, состоящей из аэробных бактерий, окисляющих адсорбированные на поверхности загрузки угольного фильтра органические вещества.

Расходная емкость, куда поступает сточная вода после стадии биологической очистки, оборудована миксерными мешалками, служащими для перемешивания и усреднения поступающей сточной воды. С помощью насосов погружного типа сточная вода подается на песчаные фильтры серии CSF, перед которыми в трубопроводы дозируется коагулянт, в качестве которого используется хлорид трехвалентного железа. С помощью этого коагулирующего реагента из сточной воды осаждаются фосфаты, оставшиеся в сточной воде после стадии биологического окисления. Вода в песчаных фильтрах подается снизу вверх, через слой песчаной загрузки, нижний слой которой постоянно подается на регенерацию в специальном лабиринте, после чего возвращается в верхнюю часть. Промывные воды направляются в селекторную емкость биологической очистки. Выделенный осадок и мелкодисперсные взвеси удерживаются фильтровальной загрузкой, а очищенная вода поступает в промежуточный расходный резервуар.

С помощью специальных насосов, оборудованных системой насыщения воды растворенным воздухом, стоки из расходной емкости подаются на угольные фильтры серии CarboPure, с системой биологической очистки. Адсорбирующиеся на поверхности загрузки из активированного угля, растворенные воде органические вещества окисляются аэробными бактериями и микроорганизмами, потребляющими растворенный в воде кислород. При этом происходит снижение показателей БПК и ХПК до значений, соответствующих нормативам, установленным для сточной воды, сбрасываемой в природные водоемы. Очищенная сточная вода с угольных фильтров направляется далее, на стадию дезинфекции, в расходную емкость. Промывка загрузки угольных фильтров осуществляется в автоматическом режиме, обратным током очищенной воды, после чего промывные воды отправляются в селекторную емкость, на стадию биологической очистки.

Так как очищенные сточные воды, сбрасываемые в природные водоемы, должны соответствовать и установленным санитарно-бактериологическим нормам, то после стадии доочистки они должны пройти стадию дезинфекции, для удаления патогенных микроорганизмов. Для этого используются установки ультрафиолетового излучения серии UV, воздействующие на бактерии и микроорганизмы, путем разрушения их внутриклеточного ДНК, не образуя при этом каких-либо побочных веществ и не изменяя при этом органолептические свойства очищенной воды, к которым относятся запах, вкус и цвет. После стадии дезинфекции очищенная вода имеет все показатели, необходимые для ее сброса в природные водоемы.

Обезвоживание полученного на стадии биологической очистки избытка активного ила производится в две стадии, первая из которых представляет собой его сгущение с использованием методов механической фильтрации, а вторая – удаление избыточной влаги под действием центробежных сил. Для сгущения используются барабаны обезвоживания серии NDF, представляющие собой перфорированные барабаны, состоящие из нескольких секций, с установленной внутри фильтровальной тканью. Подача осадка производится внутрь барабана, при этом под действием сил вращения он двигается вперед и выгружается с противоположного конца в специальную емкость для сбора шлама. Удаляемая при этом влага просачивается с наружной стороны, проходя через поры тканевого фильтра и барабанные ячейки, и собирается в накопительную емкость и направляется в селектор, на стадию биологической очистки. Для повышения эффекта удаления влаги в разные секции барабана обезвоживания может устанавливаться легко заменяемая фильтроткань с разными размерами пор. Очистка барабана обезвоживания осуществляется в автоматическом режиме, с помощью специального промывного насоса, промывные воды присоединяются к фильтрату, отправляемому в селекторную емкость, на стадию биологической очистки.

На второй стадии обезвоживания используются горизонтальные центрифуги декантерного типа, работающие с непрерывной подачей осадка. Для повышения эффективности обезвоживания и удаления связанной влаги перед подачей на декантер, в сгущенный на барабанах обезвоживания шлам, дозируется флокулянт. Он представляет собой полиэлектролит катионного типа, приготовляемый на автоматической станции приготовления флокулянта и дозируемый с помощью специального устройства. Под действием центробежных сил происходит разделение твердой и жидкой фаз, при этом обезвоженный осадок и отфильтрованная вода удаляются с противоположных сторон декантера. Полученный кек оправляется на утилизацию, вместе с осадками и флотационным шламом, отделенными на стадиях механической и физико-механической очистки

Контролируется работа установок по очистке сточной воды с помощью датчиков уровня, установленных во всех накопительных и расходных емкостях, а также в селекторе биологической очистки. Кроме того, в селекторе стадии биологической очистки установлен датчик измерения рН, с помощью которого контролируется уровень кислотности водной среды. Реакторы системы биологической очистки оборудованы датчиками-анализаторами концентрации кислорода, растворенного в воде, с помощью которых осуществляется автоматическое управление работой систем аэрации аэротенка. Непрерывная работа систем подачи сточной воды и шлама обеспечивается резервными насосами, заменяющими основные в случае их выхода из строя, ремонта, или проведения планового технического обслуживания. Все системы управления установками очистки сточной воды объединены в одну систему электронного управления, на сенсорную панель которой выводятся все данные о работе насосов, систем дозирования, аэрации и показания датчиков уровня, рН и концентрации кислорода. Данные о работе всего очистного комплекса отражаются также и на мониторе подключенного к электронной системе управления персонального компьютера, что позволяет осуществлять полноценный оперативный контроль и управление работой всех входящих в него установок очистки сточной воды и обезвоживания осадка. В качестве материала для изготовления металлических частей установок комплекса очистки сточной воды, служит коррозионно-стойкая сталь, что в дополнение к качеству изготовления также является гарантией их долгосрочной эксплуатации.

Предложенное комплексное решение по очистке сточной воды полностью обеспечивает требования заказчика:

В локальных очистных сооружениях используются следующие химические реагенты:

В состав локальных очистных сооружений входит следующее оборудование:

Реализованное решение

Комплексная программа по очистке объединенных производственных и хозяйственно-бытовых потоков сточной воды в полном объеме была принята Заказчиком. Все проектные параметры были достигнуты в процессе запуска комплекса сооружений.