Отчет по практике специальности «Химическая технология»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

Институт химии и энергетики

(институт)

Кафедра «Химическая технология и ресурсосбережение»

(кафедра)

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКА

по направлению подготовки «18.03.02 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»

Студент

(И.О. Фамилия)

Группа

(И.О. Фамилия)

Преподаватель 

(И.О. Фамилия)

Тольятти 2020

Содержание

Введение. 3

Глава 1 Анализ технологического регламента. 4

Глава 2 Анализ утилизации осадка чистных сооружений г. Тольятти. 14

Глава 3 Анализ альтернативных технологий подобных производств. 21

Заключение………………………………………………………………………..25

Список используемых источников………………………………………………26

Введение

Целями производственной практики являются: — углубление и закрепление знаний, полученных при изучении естественнонаучных, общеинженерных и частично специальных дисциплин; — подготовка к изучению основных спецдисциплин; — изучение структуры и организации работ по защите окружающей среды предприятия; — ознакомление с природоохранной документацией и статистической отчетностью; — приобретение организаторских навыков работы.

Задачами производственной практики являются:

• -закрепление понимания глубокой взаимосвязи и единства теории и практики и преемственности теоретического обучения в вузе и производственной деятельности выпускника;
• -изучение структуры производства и основных технологических процессов;
• -изучение принципов действия, назначения, конструктивного исполнения основного и вспомогательного природоохранного оборудования, условий и режимов его эксплуатации, технического обслуживания, составление принципиальной технологической схемы газоочистных сооружений, очистки сточных вод промышленного производства, образование различных видов отходов, их переработка и утилизация (проработка основных аппаратурнотехнологических решений, которые следует включить в основу выпускной квалификационной работы);
• -освоение приемов работы и обслуживания современных измерительных приборов и средозащитного оборудования, порядка учета и оценки результатов производственной деятельности;
• -сбор материалов для подготовки отчета по практике в соответствии с заданием на практику, для выполнения предстоящих курсовых работ и ВКР.

1 Анализ технологического регламента

Изучив технологический регламент предприятия, мы можем провести анализ технологического процесса очистки сточных вод [17].

Стоки двумя погружными центробежными насосами (P010l АФ) подаются на вращающееся барабанное сито (фильтр) (RS060l ). Насосы работают по следующей схеме: один в рабочем, второй в резервном режиме. Работа насосов контролируются датчиком уровня (LC0l0l ), установленном в резервуаре T0l0l [17].

Сито (фильтр) (RS060l ) представляет собой барабан с клиновидными отверстиями, ширина прозора составляет l мм. Внутри вращающегося сита сток равномерно распределяется по боковым стенкам фильтрующего барабана. Частицы больше 1 мм удерживаются на поверхности сита, в то время как вода вытекает через прозоры. Вода направляется в центральное  дренажное отверстие. Твердые вещества плавно транспортируются к открытому краю барабана, пocлe чего они поступают в контейнер (T060l ) [17].

Сито (фильтр) (RS0601) представляет собой самопромывающуюся систему. Поля промывки остановка подачи стоков не требуется. Сито оснащсно насадками (спринклерная система), которые промывают всю фильтрующую поверхность в режиме импульс/пауза [17].

Профильтрованный сток из вращающегося сита (фильтра) направляется в усреднитель (T020I). В усреднитель перекачиваются фильтраты из барабанного обезвоживания (DS560l ) и декантирующей центрифуги (DC330l ) [17].

Усреднитель используется для выравнивания колебаний потока, нагрузки загрязнения и pH и создания более постоянного потока сточных вoд и  нагрузки на флотационную установку DAF и сооружения биологической очистки. Усреднитель оснащается миксером  (MY020l )  Для  перемешивания  сточных  вод и фильтратов [17].

Из усреднителя сток подается двумя погружными центробежными насосами (P0201 А/В) на флокулятор (PF080l) и флотационную установку DAF(FU25П01 ). Работа нacocoв контролируется датчиком уровня  (LC0201)  в T0201, который позволяет насосам работать попеременно (один в рабочем режиме, один в  резервном  режиме).  На  напорных  трубопроводах  насосов  (P020l А/В) установлена запорная арматура и обратные клапана (V020l А/В и V0102A/B) [17].

Флокулятор, применяемый в системе очистки является реактором идеального вытеснения, трубного типа. Перемешивание стоков  с  реагентами для интенсификации процесса флокуляции получается посредством создания режима турбулентности в трубах смешивания и трубе флокулятора. Необходимая турбулентность для оптимального смешивания создается посредством выбора диаметpa трубы и создания отсеков смешивания. Необходимое время  удерживания  создается  установленной  длинной флокулятора. Необходимые химические реагенты (коагулянт, нейтрализатор, флокулянт) дозируются непосредственно в сток, в отceкe смешивания флокулятора через сопла-форсунки [17].

Коагулянт дозируется в неочищенныи сток в первом отсеке смешивания. В процессе коагуляции формируются мелкие частицы загрязнений, для сепарации которых необходимо добавление флокулянта с целью получения разделимых частиц [17].

Так как процесс очистки зависит от реакции стоков (pH), то требуется дозирование нейтрализатора для поддержаиил постоянного оптимального значения pH. Для подачи нейтрализатора используется устройство дозирования NaOH (P1 501), работа которого контролируется датчиком pH (QIC080 1 ), установлснного на флокуляторе. После нейтрализации во втором отсеке смешивания в сток дозируется флокулянт. Рост флоккул завершится в требе, следующей за отсеком смешивания. Таким образом, во флокуляторе формируются однородные флоккулы для сепарации твердых частиц воды во флотационной установке DAF (FU250l ) [17].

Р1401 — устройство дозирования коагулянта РАС. Количество дозируемого коагулянта регулируется на насосе или на устройстве  управлеиия и контроля панели управления. Устройство работает в  автоматическом режиме. Скорость дозирования регулируется в зависимости от объема стоков и степени загрязнения стока для обеспечения надлежащей коагуляции [17].

Р1501 — устройство дозирования NaOH. Количество дозируемой каустической соды для нейтрализации pH автоматически контролируется датчиком pH (ф1С080l ) с ПИД-регулятором, регулируемым устройством управления и контроля панели управления [17].

T180l и Р180 — станция автоматического приготовления и дозирования флокулянта с насосом. Состоит из устройства дозирования флокулянта  (Р1801) и автоматической станции приготовления флокулянта (Т1501). Количество дозируемого полимера может  peгулироваться частотой  вращения насоса на HMI панели управлении. Скорость дозирования регулируется по потоку и нагрузке загрязнения стока для обеспечения надлежащей флокуляции [17].

Количество химических реагентов, которое необходимо дозировать, периодически корректируется и зависит от характеристики стока. Для обеспечеиия непрерывной работы дозирующих насосов создается резерв очистки химических реагентов в резервуаре-накопителе реагентного  хозяйства системы очистки [17].

Стоки, прошедшие смешивание с реагентами во флокуляторе направляются во флотационную установку (FU150l). Флотационная установка – компактный открытый резервуар-сепаратор, спроектированный для сепарации   нефтепродуктов, твердых частиц и стока посредством флотации растворенным воздухом [17].

Сточная вода, смешанная с реагентами, поступает во впускную камеру флотационной установки, в котором тяжелые твердые  частицы  (песок)  оседают. Во впускную камеру дозируется аэрированный сток, загрязнения стока присоединяются к  маленьким  воздушным  пузырям  и  всплывают на поверхность. Быстро поднимающиеся частицы сразу же всплывают к иловому слою. Частицы, которые поднимаются медленнее, сепарируются в пакете гофрированных пластин. Тяжелые частицы (ил) собираются иа дне и транспортируются  системой  донного  скиммера  к  дренажным  трубопроводам ила. Слой флотошлама/пены снимается  системой  верхнего  скиммера  и собирается в иловых отсеках флотационной установки. Ил подается из иловых отсеков на илонакопитель шламовыми насосами (P2501 A/B/C). Насосы оснащены защитой от cyxoro хода PT100. Каждыи иловый отсек соединен с иловым насосом. Насосы контролируются датчиком уровня (LC2502AФ), установленным в соответствующих иловых отсеках [17].

Осветленная вода выходит из блока пластин через отсек сброса выходящего стока и под действием гравитации стекает  в  селектор  (T301 )  и  далее на биологическую очистку. Система работает по принципу сепарации встречным  потоком.  Благодаря  расстоянию  между  пластинами  и  режиму потока, поддержпвается ламинарный поток между пластинами [17].

Регулярный дренаж песчаного осадка и системы  донного  скиммера вызывает регулярное удаление осевающих веществ. Быстрое открытие дренажных клапанов имеет еще одно преимущество: частицы, которые могут прилипнуть к пластинам, отсоединятся благодаря внезапному увеличению потока. После песколовки (SG3701) дренированная вода течет в селектор (T230l). Осадок остается в песколовке. Песколовку периодически нужно чистить и удалять накопившийся осадок [17].

В конструкции флотатора прсдусмотрена система рециркуляции. Часть у очищенной     воды    повторно    используется    для    дополнительной    аэрации. Рециркуляционный   насос   (P51501)   забирает    воду    из    стороны    выпуска флотационной установки  и  под  давлением   воды   до   5-7   бар   направляет   в сатypaтop, смонтированный на одной платформе с флотатором. В сатуратор компрессором (K450l ) нагнетается сжатый воздух. Вода под повышенным давлением смешивается со сжатым воздухом в верхней части сатурационной трубы, где воздух растворяется в воде. В верхней части сатурационной трубы монтируется выпускной предохранительный клапан для стравиливания избыточного воздуха. Аэрированная вода направляется во флокулятор и флотационную установку DAF с применением особо спроектированых аэрационных     деталей.      Сброс      давления      происходит      до смешивания aэpиpoвaннoй воды с неочищенной водой. Благодаря cбpocy давления практически до атмосферного, воздух в очищаемый сток попадает в виде воздушных пузырей микроразмера. Размер воздушных пузырей (30-50  микрон), что имеет важное значение для эффективности флотационной установки. Маленькие пузыри легко приклеиваются к частицам такого же или большего размера [17].

Осветленная вода из флотационной установки самотеком поступает в селектор  (T130l),  где  начинается  процесс  биологической  очистки.  В  селекторе сток смешивается с рециркуляционным потоком ила из аэротенка, для чего предусмотрен миксер (МХ230І ). В этом потоке содержатся кoнцентрированные культуры микроорганизмов. В селектор двумя дозирующими насосами подаются химические peareнты. Мочевина подается от установки дозирования мочевины (Р1301) станции приготовления  мочевины (Tl 301), фосфорная кислота подается от установки дозирования фосфорной кислоты (P170l). Скорость дозирования может регулироваться устройством управления и контроля панели управления. Скорость дозирования зависит от содержания питательных веществ в стоке. Соотношение между XПK, азотом и фосфором для обеспечения оптимальной эффективности роста бактерий и здоровой биомассы должно составлять 100:5: l. Если количество азота или фосфора  недостаточное,  то  оно  регулируется  дозированием  фосфорной кислоты и/или мочевины [17].

Из peзepвyapa селектора по датчику уровня (LC30 1) смесь воды, микроорганизмов и питательных веществ перекачивается насосами подачи на систему биологической очистки (P230l А/В) в двухсекционный аэротенк, где она подвергастся аэрации воздухом. Подача контролируется автоматическими клапанами подачи стоков в биореактор (V39l4A/B, V39l 3) [17].

Двухсекционный аэротенк имеет определенный объем, который позволяет удерживать стоки определенное время, за которое вода очищается до требуемого расчетного уровня. Для обеспечения разложения ХПК бактерии активного ила должны снабжаться кислородом. Подачу кислорода обеспечивают две донные воздуходувки, двигатели которых оснащены частотными преобразователями, работа которых контролируется устройствами измерения и контроля уровня кислорода, а также датчиками уровня, размещенными в аэротенке [17].

Воздуходувки подают воздух на погружную систему аэрации (AG31 А/В),  которая  монтируется  на дне аэротенка. Дисковые диффузоры погружной системы аэрации создают небольшие пузыри для обеспечения оптимального переноса кислорода в воду [17].

За счет аэрации решается двойная задача: подача кислорода, необходимого микроорганизмам ила и сохранение достаточной степени смешивания активного ила и стока [17].

Механизм биологического окисления в аэробньх условиях (в присутствии растворенного кислорода) гетеротрофными бактериями можно представить следующей схемой [17]:

Органические  вещества  + O2  +  N + Р   —›     микроорганизмы + СО2 + Н2О +биологически окисляемые растворенные вещества;                            (1)

Микроорганизмы + O2 + СО2 + Н2О + N + Р + биологически неразрушимая часть клеточного вещества;                                                        (2)

Реакция (1) символизирует окисление исходных органических загрязнений сточных вод и образование  новой  биомассы. В очищенных сточных водах остаются биологически не окисляемые вещества, преимущественно в растворенном состоянии, так как коллоидные и нерастворенные вещества удаляются из сточной воды методом сорбции [17].

Процесс окисления клеточного вещества, который происходит после использования внешнего источника питания, описывает реакция (2). Примером окисления автотрофами может быть процесс нитрификации:

55NH4+ + 5CO2 + 76O2  +C5H7NO2 + 54NO-2 + 52H2O;                     (3)

400NO-2 + 5СО + NH+4 +  l 95O2 + Н2О  +  C2H7NO2 + 400NO + Н; (4)

где C2H7NO2 символ состава органического вещества образующихся клеток микроорганизмов.

Реакцию (3) осуществляют бактерии рода Nitrosomonas, при этом они переводят азот аммонийных солей в азот нитритов, а реакцию (4) окисление азота нитритов в aзoт нитратов проводят бактерии рода Nitrobacter [17].

Окисление органических загрязнений в аэротенках происходит за счет жиsнедеятельности ааробных микроорганизмов, образующих хлопьевидные скопления — активный ил. Активный ил — это биоценоз организмов минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и ферментативно окислять в присутствии кислорода органические вещества в сточных водах. Часть органического вещества, непрерывно поступающего со сточными водами, окисляется, а другая обеспечивает  прирост  бактериальной массы — активного ила. Биомасса активного ила преобразует opганические вещества, растворенные в сточной воде в минеральные соединения: воду, диоксид углерода и ионую биомассу. Диоксид углерода хорошо растворяется в воде, выделения в виде выбросов отсутствуют. На стадии биологичсской очистки возможны незначительные испарения и уносы в воздух воды из аэротенка [17].

Подача воздуха в аэротенки осуществляется донными воздуходувками, которые запроектированы так, чтобы обеспечить аэрацию на различных уровнях. Подача регулируется с помощью частотных преобразователей и пневматических клапанов (V30l 6A/B, V30l7) [17].

Из двухсекционного аэротенка смесь очищенной воды  и  активного  ила через резервуар-дегазатор поступает в осветлитель (ГLЗ90 1), в котором ил отделяют от очищенной воды за счет разности веса, после чего ил оседает в иловый стакан осветлителя.  В  ocвeтлитeлe  установлен  мост  осветлителя (скребок) (CB390 1) для равномерного распределения ила и его перемешивания. Осевший ил возвращается в двухсекционный аэротенк и селектор для поддержания уровня ила в системе. Осевший ил частично перекачивается в двухсекционный аэротенк и селектор для поддержания уровня ила в системе. Часть ила выводится из системы в виде избыточного ила [17].

Возвратный/циркуляционный ил подается из (T3911) двумя погружными центробежными насосами  (P39l 1 А/В) на селектор  и аэротенк.  Насосы  работают в рабочем/ резервном режиме и  контролируются  датчиком  уровня  (I-С391 1). Три электрических клапана (V39l 3 и V39l4A/B) настроены на заранее определенную позицию клапана, регулируемую  на  электрической  панели. Данные позиции клапанов обеспечивают подачу необходимого количества ила на селектор и аэротенк соответственно [18].

Флотопена осветлителя из приямка (T394l ) по датчику уровня (LC394l ) сливным насосом (P394l ) откачивается в резервуар (T0l01). Избыточный ил подается из T391 l двумя эксцентрико-шнековыми насосами на илонакопитель (T200l ) [18].

Чистая осветленная вода из верхней части осветлителя через затвор сливного отверстия поступает в промежуточный резервуар (T393 l). Из резервуара ТЗ31 сток под действием гравитации поступает  в  буферный резервуар 1 (T3551 ), откуда по датчику уровня (LC355 l ) насосами (P355 1 A-D) вода подае гся на дальнейшую очистку пористыми фильтрами (FF355 1AND) и обеззараживание системой УЮ фильтра (UV5401) [6].

Биологически очищенная вода из  буферного  резервуара  1  (T355 1) перекачивается через четыре фаззи-фильтра (FF3551 A-D), после чего отфильтрованная вода самотеком поступает в буферный резервуар (T030 1 ). Каждый фаззи-фильтр имеет отдельный насос подачи (РЗ 55 i AND). Все твердые частицы в подаваемом стоке удерживаются в фильтрующей насадке, представляющей собой порисгые полимерные шарики. Подвижная пластина сжимает фильтрующую среду. Чем больше степень сжатия, тем выше качествo фильтрации [2].

   Для эффективной работы фильтров тонкой очистки в фильтр подается поздух,  перемешивающий  фильтрующую  среду.  Воздух   подается воздуходувкой пористых фильтров (В W3551 ). Перемешивание обеспечивает очищение фильтрующей среды.  После цикла  очистки  подвижная  пластина опускается вниз, фильтрующая среда сжимается. После промывания выпускные клапаны открываются, и процесс фильтрации продолжается [18].

Отфильтрованный сток после фаази-фильтров подается на установку обеззараживания (УФ фильтр UV540l ) [17].

Процесс обеззараживания очищенной воды обеспечивается УФ-излучением. Для этой цели применяются УФ-лампы. Вода от УФ-установки сбрасывается в коллектор распределитель [15].

Доочистка биологически очищенной воды и обеззараживание завершают процесс очистки исходной смеси производственных стоков [11].

2 Анализ утилизации осадка чистных сооружений г.    Тольятти

В наше время очень остро стоит проблема экологии, она достигает мировых масштабов. С учетом развития мировой экономики в условиях роста потребления с каждым годом открывается все больше предприятий, запускаются новые производства, каждое из которых тем или иным образом оказывает негативное влияние на состояние экологической обстановки. Одним из аспектов такого влияния является загрязнение водоемов сточными водами. Однако сейчас наблюдается тенденция ответственного отношения крупных предприятий к защите окружающей среды, в частности к очистке сточных вод [18].

Город Тольятти является крупным центром химической промышленности, в нем сосредоточено большое количество предприятий нефтегазового и химического комплекса. К сточным водам города относятся не только хозяйственнобытовые, но и промышленные стоки, что требует повышенного внимания к качеству их очистки [6].

Система водоотведения города Тольятти состоит из нескольких централизованных систем водоотведения (ЦСВ) в соответствии с районами города [11].

ЦСВ №1 и ЦСВ №2 – централизованные районные общесплавные системы водоотведения с собственными очистными сооружениями Автозаводского, Центрального и Комсомольского районов, которые принадлежат крупным предприятиям города [3].

ЦСВ №№ 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 – централизованные системы водоотведения дождевых сточных вод (ливневые) [10].

Централизованные системы водоотведения охватывают около 98% всей территории города Тольятти. Также есть несколько нецентрализованных систем водоотведения, охватывающих территории, на которые не распространяются централизованные системы [2].

Проблемы очистки сточных вод города будут рассмотрены на примере очистных сооружений Центрального района ЦСВ №2, принадлежащих предприятию ООО «СИБУР Тольятти», являющегося одним из крупнейших предприятий нефтехимического комплекса Российской Федерации [11].

На очистные сооружения ООО «СИБУР Тольятти» для очистки и обеззараживания помимо собственных химически загрязненных сточных вод поступают хозяйственно-бытовые сточные воды Центрального района города Тольятти и промышленные стоки предприятий Северного промышленного узла [18].

Все поступающие на предприятие сточные воды проходят несколько стадий очистки [1].

Первая стадия – механическая очистка сточных вод. Она заключается в поступлении хозяйственно-бытовых сточных вод на вертикальные механические грабли для очистки от крупного грубого мусора, а затем в песколовки для оседания мелких частиц и песка диаметром более 0,25 мм. Промышленные стоки поступают в полимерловушки, где задерживаются полимеры в виде крошки каучука. Перед следующей стадией как промышленные, так и хозяйственнобытовые сточные воды поступают в первичные отстойники, где происходит их осветление, путем оседания взвешенных веществ на дно отстойника [7].

Вторая стадия – биологическая очистка. На данной стадии осветленные в первичных отстойниках стоки направляются в аэротенки, где происходит их дальнейшее очищение за счет воздействия поступающих из регенератора микроорганизмов активного ила. Она заключается в том, что данные микроорганизмы потребляют вредные вещества, содержащиеся в сточных водах, и в процессе своей жизнедеятельности перерабатывают их в безопасные вещества – воду и углекислый газа. Весь этот процесс занимает не менее 12 часов. Из аэротенков стоки поступают во вторичные отстойники, где активный ил оседает и возвращается обратно в регенераторы, а осветленные сточные воды направляются на следующую стадию доочистки [7].

Третья стадия – доочистка очищенных на первых двух стадиях сточных вод. Сточные воды проходят сначала через барабанные сетки, где задерживаются взвешенные вещества диаметром более 1 мм, а затем через песчаные фильтры, которые удерживают более мелкие частицы диаметром менее 1 мм [7].

Четвертая стадия – обеззараживание. Условно-чистые стоки обеззараживаются гипохлоритом натрия, поступающим с хлораторной станции [7].

Очищенные и обеззараженные сточные воды направляются на очистные сооружения предприятия ОАО «Тольяттиазот», где смешиваются с очищенными стоками данного предприятия, через очистные сооружения которого также проходят сточные воды Комсомольского района (ЦСВ №2) и сбрасываются в реку Волга [6].

Пятая стадия – механическое обезвоживание сырого первичного осадка и уплотненного избыточного активного ила. Весь шлам и сырой осадок с первичных отстойников, а также предварительно уплотненный излишний ил утилизируются на иловых площадках [13].

Через очистные сооружения ООО «СИБУР Тольятти» проходит колоссальный объем сточных вод, он составляет порядка 100 тыс. м 3 в сутки, а во время паводков и ливней данный объем увеличивается до 130 тыс. м 3. Данные очистные сооружения предприятия являются высокопроизводительными, однако существует ряд проблем, решение которых могло бы значительно повысить качество и эффективность очистки сточных вод [18].

Ввод в эксплуатацию очистных сооружений производился несколькими очередями, функционирующими в настоящее время. Первая очередь была введена в 1960 году, вторая и третья – в 1967 и 1974 годах соответственно, а блок доочистки был введен в эксплуатацию в 1978 году. Средний срок службы таких очистных сооружений составляет от 30 до 50 лет. На настоящий момент срок службы сооружений первой и второй очередей составляет 59 и 52 года соответственно, что полностью превышает нормативное значение эксплуатационных сроков. Не смотря на свою высокую производительность очистные сооружения ООО «СИБУР Тольятти» морально и физически устарели, практически все оборудование требует капитального ремонта либо реконструкции. Данные факторы негативно сказываются на надежности и безопасности функционирования очистных сооружений предприятия [3].

На период с 2015 по 2017 год был разработан проект реконструкции водных очистных сооружений ООО «СИБУР Тольятти». В 2015 году предприятие воплотило в жизнь первый этап данной реконструкции, на котором произвелось новое строительство блока вторичных отстойников, иловой насосной и приемных камер [16].

В 2017 году были произведены работы по реконструкции регенератора, в котором происходит восстановление микроорганизмов активного ила, а также капитальный ремонт блока доочистки – песчаных фильтров и барабанных сеток [14].

Следующий этап реконструкции воплотился в жизнь только в конце 2018 года, он включил в себя замену 5 механических грабель и решеток на новые и более современные, имеющие меньший просвет и способные удерживать более мелкий бытовой мусор. Такое решение значительно повышает качество механической очистки. Новое оборудование имеет функцию самоочищения и позволяет производить его ремонт без остановки процесса очистки сточных вод, что повышает эффективность и надежность его работы [11].

Также значительной проблемой предприятия в очистке сточных вод является проблема избытка активного ила. Его концентрация в аэротенке должна поддерживаться на уровне 200-500 мг/дм3, однако в настоящее время она достигает уровня 900 мг/дм3. Причина роста массы активного ила заключается в постоянно растущей на него нагрузке. За счет его роста существенно снижается качество очистки сточных вод, ил плохо отстаивается во вторичных отстойниках и выносится со взвешенными веществами на дальнейшие стадии очистки [7].

Замена оборудования цеха механической очистки позволила существенно снизить нагрузку на активный ил, тем не менее, с учетом вышеизложенной ситуации необходима реконструкция системы илоуплотнения. Мероприятия по данной реконструкции запланированы на 2019 год, уже есть проект строительства узла гравитационного сгущения избыточного ила, предусматривающий работу илоуплотнителей как в автоматическом, так и в ручном режимах [2].

Также на 2019 год запланированы мероприятия по модернизации и автоматизации системы обеззараживания условно-чистых стоков и автоматизации песчаных фильтров [16].

Еще одна проблема очистных сооружений предприятия ООО «СИБУР Тольятти» заключается в том, что коридоры аэротенков не разделены на оксидные и аноксидные зоны. Такое разделение зон позволит эффективнее очищать сточные воды от таких загрязнений, как, например, соединения фосфора, углерода и азота. Однако разработка проекта по разделению аэротенков на зоны целесообразна только после реализации проекта по строительству илоуплотнителей и снижении нагрузки на активный ил [9].

Также следует отметить проблему очистки сточных вод от меди. В настоящее время на предприятии такое очищение происходит только за счет разбавления стоков, однако данная проблема требует более серьезного решения, так как медь, являясь тяжелым металлом, обладает канцерогенными и токсичными свойствами. Необходимо разрабатывать инновационные проекты на реконструкцию сооружений и установку дополнительного оборудования, предназначенного непосредственно для очистки сточных вод от меди [15].

Хотелось бы отдельно выделить проблему избытка и размещения уплотненного ила. Данная проблема затрагивает не только само предприятие ООО «СИБУР Тольятти», но и экологическую обстановку города Тольятти в целом. Ежеквартально предприятием на иловые карты вывозится около 180 т уплотненного излишнего ила. Один из иловых полигонов города уже полностью заполнен. Дальнейшее использование такого ила невозможно, так как после прохождения через него химических стоков, ил приобретает канцерогенные свойства. Существуют методы использования отработанного активного ила в сельском хозяйстве в качестве удобрений, однако необходимо лабораторно исследовать безопасность таких методов, с учетом специфики состава промышленных сточных вод химических предприятий, либо искать иные способы вторичного использования ила. Данную проблему необходимо решать на уровне города Тольятти, разрабатывать оборудование и сооружения для утилизации или сокращения количества избыточного ила на иловых картах города и на предприятиях, сокращая нагрузку на активный ил, что в свою очередь сократит рост его массы. Реконструкция очистных сооружений является шагом со стороны предприятия ООО «СИБУР Тольятти» на пути решения этой масштабной проблемы [1].

Таким образом, можно сделать выводы, что, не смотря на высокое качество работы водных очистных сооружений, на предприятии ООО «СИБУР Тольятти» существует ряд проблем, решение которых позволит повысить эффективность очистки сточных вод [18].

Также хотелось бы заметить, что моральное и физическое устаревание касается не только очистных сооружений рассматриваемого предприятия ООО «СИБУР Тольятти», но и других водных очистных сооружений города. Необходима модернизация системы очистки сточных вод, реконструкция и капитальный ремонт имеющегося оборудования, ввод новых проектов с более современными методами очистки стоков, так как от качества воды, сбрасываемой в реку Волга зависит экологическая обстановка не только города Тольятти, но и Поволжья в целом, а также непосредственно состояние здоровья населения [12].

3 Анализ альтернативных технологий подобных производств

В результате водоочистки и водоподготовки образуется большой объем отходов, среди них самыми крупнотоннажными и опасными будут являться осадки сточных вод (ОСВ), к которым относятся избыточный активный ил и биошлам. Городские и производственные ОСВ – суспензии, выделяемые из сточных вод в процессе их механической, биологической, физико-химической и реагентной очистки [8].

На современном этапе развития человеческого общества из-за роста населения и индустриализации наблюдается тенденция увеличения объемов данного отхода. Это негативно влияет на окружающую среду, здоровье и жизнь человека и животных в районах, где накапливаются и размещаются ОСВ. В связи с этим актуален вопрос с выбором наиболее экологически безопасной, энерго- и материалосберегающей – «зеленой» технологии его переработки [5].

Вопросы обработки и утилизации осадков городских очистных сооружений актуальны для всех крупных водоканалов России и представляют серьезную проблему, так как значительная часть их концентрируется на иловых площадках. Условия размещения ОСВ во многих случаях не соответствуют современным экологическим требованиям и мировым стандартам. Так как их проектирование, строительство и размещение отходов на них велось задолго до введения мировых стандартов и требований для данного рода деятельности [9].

ОСВ, как и большинство промышленных и бытовых отходов, имеют свои достоинства и недостатки. Положительным свойством осадков является тот факт, что в нем содержатся большие запасы микроэлементов и ценных питательных элементов, таких как фосфор, калий, азот. При этом из-за техногенной деятельности человека, негативно влияющей на плодородие почв, потребность в данных элементах ежегодно увеличивается [4].

Минусы ОСВ [11]:

• – крупнотоннажный отход, объем которого из года в год будет только расти;
• – для размещения данного отхода необходим отвод больших площадей и строительство специализируемых полигонов;
• – являются источником плохого запаха, болезнетворных микроорганизмов и аллергенов (иловые карты часто зарастают сорной травой, которая является источником аллергенов);
• – в состав отхода могут входить нефтепродукты и растворимые формы солей тяжелых металлов (ТМ)

С учетом вышеуказанных положительных и отрицательных свойствах ОСВ можно сгруппировать существующие способы их утилизации в несколько направлений [16].

К первому направлению утилизации осадков относятся деструктивные методы в прямом и переносном смысле. То есть при использовании данных методов единственное преимущество ОСВ будет потеряно. Так, при термическом обезвреживании осадков уменьшается объем и опасность отхода по отношению к окружающей среде, но при этом все питательные компоненты теряются безвозвратно. К тому же для такого процесса необходимы большие затраты энергии, так как влажность ОСВ зачастую превышает 80% [1].

К этому же деструктивному, но уже в переносном смысле, методу, можно отнести размещение ОСВ в геосфере (размещение на полигонах, сброс в Мировой океан), так как происходит концентрация ценных питательных компонентов без их дальнейшей возможности попасть в биогеоценоз. Что в свою очередь приведет к бессмысленной растрате питательных элементов [17].

Ко второму, конструктивному направлению утилизации ОСВ, относятся все технологии и методы позволяющие получить из отхода продукт, подлежащий дальнейшей реализации [13].

Существуют методы и технологии, позволяющие получать из ОСВ такие продукты, как биогаз, углеводороды, керамзит, кормовые добавки для сельскохозяйственных животных, рекультивационный почво-грунт [15].

Получение биогаза путем сбраживания ОСВ является одним из перспективных методов переработки осадков во всем мире. При брожении 1 т сухого органического вещества стоков можно получить 350–500 м3 биогаза, который на 50-80% состоит из метана. Однако, к примеру, для такой большой страны, как Россия, этот метод не целесообразен по ряду технологических и экономических причин. Так для получения биогаза используется дорогостоящее оборудование для его концентрации и очистки. Российская Федерация является мировым лидером по запасу природного газа, то есть экономическая эффективность от получения и реализации биогаза, по сравнению с добычей и продажей природного газа, будет крайне мола [1].

Технология получения углеводородов с помощью пиролиза ОСВ, также будет не актуальна для таких крупных экспортеров и импортеров нефти как Россия, Китай, США, Саудовская Аравия и т.д. Из 1 тонны сухого осадка может быть получено в среднем 300 л углеводородов, но так как зачастую ОСВ имеют высокую влажность, то необходимо принимать ряд технологических мер для подготовки осадка и доведения его до сухого состояния для дальнейшей переработки. Этот фактор существенно повышает себестоимость готовой продукции то есть полученных из отходов углеводородов, по сравнению со стоимостью добытой природной нефти [18].

Получение керамзита из ОСВ так же финансово нецелесообразно, так как эта технология подразумевает низкую влажность применяемого осадка [2].

Наиболее оптимальными, с экономической и экологической точки зрения, и действительно «зелеными» технологиями по утилизации ОСВ будут являться методы переработки отхода в кормовые добавки для сельскохозяйственных животных и получение рекультивационного почво-грунта. Данные направления по обращению с отходом позволяют полностью его утилизировать с минимальными финансовыми и энергетическими затратами. Широкое применение данных «зеленых» технологий по утилизации ОСВ ограниченно тем, что в отходе могут присутствовать превышающие предельно допустимые концентрации нефтепродукты и растворимые соли тяжелых металлов [11].

С развитием наилучших доступных и существующих технологий возможность утилизации ОСВ с получением рекультивационного почво-грунта возросла. Так, существует способ утилизации осадка, основанный на процессе биодеструкции, за счет которой концентрации растворимых форм солей тяжелых металлов и нефтепродуктов заметно уменьшаются, что позволяет применять полученный продукт, как рекультивационный почво-грунт, так как он будет соответствовать всем нормам и правилам предъявляемым к такому роду продукции [16].

Заключение

В процессе прохождения производственной практики, мной были изучены компетенции по учебной программе. Я получила профессиональные умения и навыки, которые понадобятся мне в процессе дальнейшей деятельности.

Таким образом, можно сделать выводы, что, не смотря на высокое качество работы водных очистных сооружений, на предприятии ООО «СИБУР Тольятти» существует ряд проблем, решение которых позволит повысить эффективность очистки сточных вод.

Также хотелось бы заметить, что моральное и физическое устаревание касается не только очистных сооружений рассматриваемого предприятия ООО «СИБУР Тольятти», но и других водных очистных сооружений города. Необходима модернизация системы очистки сточных вод, реконструкция и капитальный ремонт имеющегося оборудования, ввод новых проектов с более современными методами очистки стоков, так как от качества воды, сбрасываемой в реку Волга зависит экологическая обстановка не только города Тольятти, но и Поволжья в целом, а также непосредственно состояние здоровья населения.

Список используемых источников

1.  Алексеев, Е. В. Основы технологии очистки сточных вод флотацией / Е.В. Алексеев. — М.: АСВ, 2016. 407 c.
2. Алексеев, Е.В. Основы технологии очистки сточных вод флотацией. Монография, научное издание / Е.В. Алексеев. — М.: Ассоциация строительных вузов (АСВ), 2019. 786 c.
3. Афанасьев Р. А. Методические рекомендации по изучению эффективности нетрадиционных органических и органоминеральных удобрений / Р. А. Афанасьев, Г. Е. Мерзлая. – Москва : Агроконсалт, 2018. 40 с.
4. Благоразумова А. М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод: учебное пособие. Ч. 1 / А. М. Благоразумова. – Новокузнецк : Сиб-ГИУ, 2020. 139 с.
5. Бурлака В. А. Обезвреживание замазученных грунтов и нефтешламов / В. А. Бурлака, Н. В. Бурлака, Е. П. Ищенко, Е. П. Коцюбинская // Научно-практическая конференция «Инновационные решения проблем вторичных ресурсов». – Самара : Сам. гос. тех. университет, 2017.
6. Воронов, Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод / Ю.В. Воронов. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2018. 704 c
7. Гаврилов М. М. Метод снижения концентрации растворимых форм тяжелых металлов в осадках сточных вод – вторичного материального ресурса для производства оригинального органического удобрения / М. М. Гаврилов, П. Е. Красников, А. А. Пименов // Приоритетные направления развития науки и технологий, доклады XX международной научно-технической конференции. – Тула: Изд-во «Инновационные технологии», 2016. 158 с.
8. Гаврилов М. М. Выбор наиболее оптимального и актуального для сельского хозяйства метода переработки осадков сточных вод / М. М. Гаврилов, П. Е. Красников, А. А. Пименов // Научно-практический журнал Природообустройство, 2017. № 5. С. 63-69
9. Замиховский В.Т. «Схема водоснабжения и водоотведения городского округа Тольятти на период с 2014 до 2028 года» Система водоотведения : в 4-х т. / В.Т. Замиховский, Р.А. Мацегоров, А.П. Зубишина. – Ростов-на-Дону: ЗАО «УК «ДонГИС», 2019. 253 с. – 2 т.
10. Картушина Ю. Н. Определение оптимального соотношения исходных компонентов в сырьевой смеси для производства керамзита с использованием осадка после биологической очистки сточных вод / Ю. Н. Картушина, И. А. Полозова, Д. С. Ананьев // Инженерный вестник Дона. 2019. № 4. С. 1-7.
11. Кочуров Б. И. География экологических ситуаций: экодиагностики территорий / Б. И. Кочуров; ин-т географии РАН. Независимый центр экологической безопасности потребителей. – Москва. 2017. 131 с.
12. Мерзлая Г. Е. Экологическая оценка осадка сточных вод / Г. Е. Мерзлая // Химия в сельском хозяйстве. 2015. № 4. С. 38-42.
13. Попкович Г.С, Гордеев М.А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения: учеб. для вузов — М.: Высшая школа. 2016. 392 с.
14. Седнин В. А. Анализ факторов, влияющих на производство биогаза при сбраживании осадка сточных вод / В. А. Седнин, А. В. Седнин, И. Н. Прокопеня, А. А. Шимукович // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. № 5. С. 49-58.
15. Хенце М. Очистка сточных вод. Биологические и химические процессы / Хенце М. [и др.]. – Москва : Мир. 2016. 471 с.
16. Янин Е. П. Сжигание осадков городских сточных вод (проблемы и способы) / Е. П. Янин // Ресурсосберегающие технологии. 2016. № 24. С. 3-29.
17. Технологический регламент цеха водоснабжения и водоочистки участка БОС на эксплуатацию сооружений по очистке сточных вод. АО «Тольяттисинтез» [текст]: нормативно-технический материал. – Тольятти: [б.и.], 2015. 107 с.
18. ПРЕСС-ЦЕНТР: [Электронный ресурс] // СИБУР Тольятти. URL: https://www.sibur.ru/togliatti/press-center/ (дата обращения: 15.06.2020)