Биологическая очистка высококонцентрированных сточных вод спиртовых заводов
![]() |
Рис. 14. Зависимость суммарного объема аэротенка и вторичного отстойника от дозы активного ила в аэротенке II ступени |
Оптимальная концентрация активного ила в аэротенке I ступени составляет 4,5 г/л (рис. 13), во II ступени – 2,8 г/л (рис. 14).
Согласно полученным данным, с увеличением дозы активного ила окислительная мощность возрастает. При этом объем аэротенка уменьшается, но увеличивается объем вторичного отстойника, что приводит к увеличению суммарного времени обработки сточных вод.
Полученные величины оптимальной дозы ила по ступеням очистки позволяют произвести оптимизацию аэротенков. С этой целью произведен ряд последовательных расчетов сооружений первой и второй ступени, при которых качество исходной и очищенной воды остаются без изменений, а качество очистки после первой ступени последовательно изменяется с определенным шагом. При этом на второй ступени качество очистки регламентируется величиной установленных нормативов.
Технологические параметры работы сооружений при различном соотношении ступеней (при варьировании объемов аэротенков I и II ступеней) представлены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
Технологический расчет (схема 1 – предварительная очистка до сброса в горколлектор)
Вариант | Len, мгБПК/л | I ступень | II ступень | T,час | ||||
Lex, мгБПК/л | , _мгБПК_ г.ила*час | Т, час | Lex, мгБПК/л | , _мгБПК_ г.ила*час | Т, час | |||
1 | 6000 | 500 | 38,14 | 37,26 | 250 | 30,41 | 3,67 | 40,93 |
2 | 6000 | 600 | 40,57 | 34,40 | 250 | 30,41 | 5,14 | 39,53 |
3 | 6000 | 650 | 41,59 | 33,24 | 250 | 30,41 | 5,87 | 39,11 |
4 | 6000 | 800 | 44,07 | 30,49 | 250 | 30,41 | 8,07 | 38,56 |
5 | 6000 | 900 | 45,38 | 29,04 | 250 | 30,41 | 9,54 | 38,58 |
6 | 6000 | 1000 | 46,48 | 27,79 | 250 | 30,41 | 11,01 | 38,80 |
7 | 6000 | 1250 | 48,61 | 25,25 | 250 | 30,41 | 14,68 | 39,93 |
8 | 6000 | 1500 | 50,14 | 23,19 | 250 | 30,41 | 18,35 | 41,54 |
Таблица 4
Технологический расчет (схема 2 – полная биологическая очистка до БПК 15 мг/л)
Вариант | Len, мгБПК/л | I ступень | II ступень | T,час | ||||
Lex, мгБПК/л | , _мгБПК_ г.ила*час | Т, час | Lex, мгБПК/л | , _мгБПК_ г.ила*час | Т, час | |||
1 | 6000 | 200 | 24,79 | 60,45 | 15 | 15,89 | 5,20 | 65,65 |
2 | 6000 | 250 | 28,07 | 52,94 | 15 | 15,89 | 6,60 | 59,54 |
3 | 6000 | 500 | 38,14 | 37,26 | 15 | 15,89 | 13,63 | 50,89 |
4 | 6000 | 750 | 43,33 | 31,31 | 15 | 15,89 | 20,66 | 51,97 |
5 | 6000 | 1000 | 46,48 | 27,79 | 15 | 15,89 | 27,68 | 55,48 |
6 | 6000 | 1250 | 48,61 | 25,25 | 15 | 15,89 | 34,71 | 59,96 |
7 | 6000 | 1500 | 50,14 | 23,19 | 15 | 15,89 | 41,73 | 64,92 |
Вследствие того, что концентрация субстрата в аэротенке II ступени принята как постоянная величина, окислительная мощность во всех вариантах для разных режимов очистки не изменяется. Полученные данные можно представить графически зависимостью величины времени аэрации в двухступенчатом аэротенке от качества очистки по БПК после каждой ступени Т=f(Lex) (рис. 15).
![]() |
Рис. 15. Зависимость суммарного времени пребывания сточных вод в системе очистки от качества очистки на I ступени |
Из рис. 15 следует, что оптимальная степень очистки на I ступени при полной биологической очистке по БПК составляет 500 мг/л. При эксплуатации сооружений в режиме предварительной очистки, оптимальная степень очистки после аэротенка I ступени составляет 800 мг/л. Полученные результаты подтверждают, что в многоступенчатых аэротенках происходит перераспределение скоростей окисления по ступеням. На первой ступени очистка протекает с поддержанием высоких концентраций субстрата, обеспечивающих максимальную скорость биохимической реакции, на второй – происходит процесс глубокого окисления органических веществ с низкими скоростями окисления. Перераспределение скоростей позволяет снизить время пребывания воды в аэротенках, что отражается на снижении общего объема очистных сооружений.
Проведенные оптимизационные расчеты позволяют определить не только оптимальное соотношение ступеней и соответствующее качество очистки на первой ступени по всем нормируемым компонентам, но и произвести расчет технико-экономического обоснования схемы очистки.
В разделе 4.3 произведена технико – экономическая оценка двухступенчатой биологической очистки сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих зерно-картофельное сырье. Технико – экономический расчет представлен для схемы, приведенной на рис. 16.
![]() |
Рис. 16. Схема очистки сточных вод |
1-подающий насос, 2-циркуляционные насосы, 3 – дозатор хлористого аммония, 4 – дозатор натрия фосфорнокислого, 5 - емкость исходной воды, 6 – аэротенк I ступени, 7,9 – вторичные отстойники, 8 - аэротенк II ступени, 10 – емкость очищенной воды, 11 – компрессорная установка для подачи воздуха, 12 – выпуск очищенных стоков, 13 – выпуск избыточного активного ила, 14 – илоуплотнитель |
Обобщенные технологические параметры для расчета очистных сооружений при полной биологической очистке приведены в таблице 5. Расчет экономических показателей произведен на основании технико-экономического сравнения двух вариантов.
Критерием сравнительной экономической эффективности является годовой экономический эффект, рассчитанный через показатель приведенных затрат. Расчёт-обоснование необходимого объёма инвестиций для реализации схемы двухступенчатой биологической очистки произведен на основании сметно – финансового расчета (в текущих ценах), составленного по территориальным единичным расценкам на строительные и монтажные работы в Астраханской области, и представлен в таблице 6.
Расчет эксплуатационных затрат произведен укрупнено и по элементам представлен в таблице 7.
В качестве альтернативного варианта очистки производственных сточных вод рассмотрена установка упаривания фугата послеспиртовой барды, предложенная ООО «Фирма ПромСтрой» (г. Новочебоксарск). Технические характеристики установки в номинальном режиме работы приведены в таблице 8.
Таблица 5
Данные технологического расчета сооружений
Показатель | I ступень | II ступень |
БПКполн очищенной воды, мг/л | 500 | 15 |
Удельная скорость окисления, мгБПК/г.без.ч.ила *час | 38,14 | 15,89 |
Окислительная мощность, г/м3*сут | 3542 | 854 |
Концентрация ила, г/л | 4,5 | 2,8 |
Иловый индекс, мл/г | до 140 | до 100 |
Зольность, доли ед. | 0,14 | 0,2 |
Степень рециркуляции активного ила в аэротенках, доли ед. | 0,82 | 0,39 |
Удельный расход воздуха, м3/м 3 сточной воды | 135,9 | 21,8 |
Гидравлическая нагрузка на вторичные отстойники после аэротенков, м3/м2*час | 0,8 | 1,2 |
Требуемое время обработки в аэротенке, час | 37,3 | 13,6 |
Объем аэротенков, м3 | 252 | 92 |
Требуемая площадь отстойника, м2 | 8,4 | 5,6 |
Диаметр отстойников, м | 3 | 3 |
Циркуляционный расход, м3/час | 5,5 | 2,6 |
Таблица 6
Объем капиталовложений
№ п/п | Наименование затрат | Сумма, тыс.руб. |
1 | Оборудование и материалы, в том числе:
| 7708,74 |
2 | Эксплуатация машин и механизмов | 338,75 |
3 | Накладные расходы | 1235,3 |
4 | Фонд оплаты труда | 1291,89 |
5 | Сметная прибыль | 832,6 |
6 | Непредвиденные затраты (2%) | 228,15 |
ИТОГО (с НДС 18%) | 13501,73 |
Таблица 7
Расчет стоимости эксплуатационных затрат
Наименование эксплуатационных затрат | Стоимость ежегодных эксплуатационных затрат, тыс. руб. |
Содержание обслуживающего персонала | 299,1 |
Амортизационные отчисления на полное восстановление | 270,04 |
Отчисления на текущий ремонт | 54,01 |
Стоимость электроэнергии | 4250,18 |
Стоимость реагентов | 2305,65 |
Прочие расходы | 93,47 |
ИТОГО: | 7275,45 |
В таблице 9 приведены общие данные по капитальным, эксплуатационным, приведенным затратам для сравниваемых вариантов. Технико-экономическая оценка предлагаемой технологии очистки производственных сточных вод спиртзавода, по сравнению с технологией упаривания фугата послеспиртовой барды, показала, что размер капиталовложений по первому варианту в 2 раза ниже, чем по второму варианту.
Экономический эффект в размере 7541,35 тыс. руб. достигается также за счет снижения ежегодных эксплуатационных затрат.
Таблица 8
Технические характеристики установки упаривания фугата
Параметр | Номинальное значение |
Фугат послеспиртовой барды: - производительность по исходному фугату | 5 т/час |
Дистиллят: - производительность - показатель БПК5 - температура на выходе | 4,6 т/час не более 180,0 мг/л 40-45 °С |
Греющая среда: - требуемое давление на входе - расход | пар не менее 3 bar (абс.) ~1,2 т/ч |
Охлаждающая вода: - расход (температура на входе до 30 С, t=8 °C, сброс в канализацию) | ~100 м/ч |
Потребляемая электрическая мощность | ~ 20 кВт |
Режим работы | постоянный |
Необходимое количество установок | 3 ед. ( 2 рабочие, 1 резервная) |
Таблица 9
Основные технико-экономические показатели по сравниваемым вариантам
Показатели | Двухступенчатая биологическая очистка | Установка упаривания фугата послеспиртовой барды |
Капитальные затраты, тыс. руб. | 13501,73 | 27000 |
Капитальные вложения, приведенные к годовой размерности (En= 0,12), тыс.руб. | 1620,2 | 3240 |
Эксплуатационные затраты, тыс. руб. | 7275,45 | 13197 |
Приведенные затраты, тыс.руб. | 8895,65 | 16437 |
Экономический эффект | 7541,35 |