Проектирование станции очистки сточных вод кондитерской фабрики: Комплексный подход к курсовому проекту с учетом современных требований и расчетов

Каждый год в мировые водоемы сбрасывается более 2,5 триллионов литров сточных вод, значительная часть которых приходится на промышленные предприятия. Этот факт не просто констатация проблемы, а кричащий призыв к действию, подчеркивающий острую актуальность разработки и внедрения эффективных систем очистки. В условиях возрастающего экологического давления и ужесточения законодательства, проектирование очистных сооружений становится не просто инженерной задачей, а стратегическим императивом для устойчивого развития любой отрасли, особенно пищевой промышленности.

Кондитерские фабрики, являясь крупными потребителями воды и производителями стоков, сталкиваются с уникальным набором загрязнителей: от высококонцентрированных органических веществ (сахара, жиры, белки) до взвешенных частиц и меняющихся значений pH. Без адекватной очистки эти стоки могут нанести непоправимый вред водным экосистемам, ведь их воздействие распространяется на всю экосистему, включая флору, фауну и человека.

Целью данного курсового проекта является разработка исчерпывающего и детализированного плана станции очистки сточных вод кондитерской фабрики. Мы стремимся создать не просто набор чертежей и расчетов, а полноценный проект, который учитывает актуальные нормативно-правовые требования, специфику промышленных стоков и предлагает оптимальные технологические решения. Структура работы призвана обеспечить студента технического вуза всеми необходимыми знаниями и инструментами для выполнения проекта, подчеркивая его практическую значимость в формировании будущих специалистов в области экологической инженерии и водоотведения.

Нормативно-правовое регулирование и требования к качеству очищенных сточных вод

В условиях постоянно растущих требований к качеству сбрасываемых сточных вод, нормативно-правовая база становится краеугольным камнем любого проекта по очистке. Российское законодательство, регулирующее водоотведение и охрану окружающей среды, представляет собой сложную, но логически выстроенную систему, направленную на минимизацию антропогенного воздействия, обеспечивая баланс между промышленным развитием и экологической безопасностью. Что же именно из этого следует для инженера-проектировщика?

Обзор действующего законодательства РФ

Основой регулирования в сфере охраны окружающей среды является Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», который устанавливает общие принципы и требования к природопользователям. Конкретика же в части водоотведения детализируется в ряде подзаконных актов.

Ключевым документом, определяющим правила контроля и требования к сбросу сточных вод, является Постановление Правительства РФ от 29.07.2013 № 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения», а также его более позднее развитие – Постановление Правительства РФ от 22.05.2020 № 728 «Об утверждении Правил осуществления контроля состава и свойств сточных вод и о внесении изменений и признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации». Эти акты формируют основу для определения допустимых сбросов, устанавливают порядок взаимодействия между абонентами (промышленными предприятиями) и организациями, осуществляющими водоотведение, и, что критически важно, регламентируют процедуру контроля качества стоков.

Помимо вышеупомянутых, необходимо учитывать и другие нормативные документы:

• СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» и актуализированный СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» – устанавливают требования к проектированию и строительству систем водоотведения.
• ГОСТы – регламентируют методы отбора проб и анализа воды.
• СанПиНы (например, СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организаций и осуществлению отдельных видов деятельности») – определяют санитарно-эпидемиологические нормы для водных объектов и качества воды.

Требования к контролю состава и свойств сточных вод

Эффективность очистных сооружений напрямую зависит от точности и достоверности контроля качества сточных вод. Постановление Правительства РФ № 728 четко определяет, что контроль состава и свойств сточных вод осуществляется организацией, осуществляющей водоотведение, либо уполномоченной ею организацией. Это означает, что абонент (предприятие) несет ответственность за качество сбрасываемых стоков, а оператор водоотведения – за их мониторинг.

Ключевым элементом системы контроля является аккредитованная лаборатория. Под этим термином понимается юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, включенные в реестр аккредитованных лиц в соответствии с Федеральным законом «Об аккредитации в национальной системе аккредитации» и имеющие соответствующую область аккредитации. Для обеспечения надежности результатов, к таким лабораториям предъявляются строгие требования: наличие соответствующих помещений (в собственности или аренде не менее 12 месяцев с регистрацией в Росреестре), квалифицированного персонала (не менее 2 человек с профильным образованием или переквалификацией и опытом работы от 1 года), а также использование аттестованных методик анализа. Только такие анализы могут считаться «фактическими показателями состава и свойств сточных вод».

Местом отбора проб, регламентированным Постановлением Правительства № 644, является контрольный канализационный колодец. Это специально оборудованное сооружение, определенное в договоре водоотведения, которое служит для отбора проб уже очищенных сточных вод (хозяйственно-бытовых, производственных, поверхностных) перед их сбросом в централизованную систему канализации. Контрольный колодец является своего рода «последним рубежом» перед сбросом, и его конструктивное исполнение (герметичная конструкция с днищем, шахтой, горловиной, крышкой и патрубками) обеспечивает возможность оперативного контроля и даже блокировки сброса в случае превышения допустимых концентраций загрязняющих веществ. Нормы проектирования таких колодцев устанавливаются, в частности, СП 32.13330.2012.

Нормативы качества воды для водных объектов

Особо жесткие требования предъявляются к сточным водам, сбрасываемым в водоемы рыбохозяйственного значения. Эти нормативы установлены Приказом Министерства сельского хозяйства РФ от 13 декабря 2016 г. № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения…» и Приказом Комитета РФ по рыболовству № 20. Дополнительные санитарно-эпидемиологические требования содержатся в СанПиН 2.1.3684-21. Согласно этим нормативам, очищенные сточные воды по ряду показателей должны быть значительно чище питьевой воды, что обуславливает необходимость применения цехов доочистки, оборудованных микрофильтрами и фильтрами с зернистой загрузкой.

Рассмотрим ключевые показатели и их предельно допустимые значения для водоемов рыбохозяйственного назначения:

Показатель	Норматив для высшей и первой категории (ПДК)	Норматив для второй категории (ПДК)	Комментарий
Взвешенные вещества	Увеличение не более 0,25 мг/дм³	Увеличение не более 0,75 мг/дм³	При содержании природных взвешенных веществ >30 мг/дм³ допускается увеличение не более чем на 5%. Запрещен сброс стоков со скоростью осаждения взвесей более 0,4 мм/с в водотоки и более 0,2 мм/с в водоемы. Это требование критически важно для предотвращения заиливания дна и нарушения жизненного цикла водных организмов, особенно икры рыб.
БПК5	Не более 2,1 мг/дм³ при 20°C	Не более 2,1 мг/дм³ при 20°C	Биохимическое потребление кислорода, демонстрирует количество органических веществ, доступных для биоразложения. Низкий показатель указывает на высокую степень очистки.
ХПК	— (Косвенное нормирование)	— (Косвенное нормирование)	Для водоемов рекреационного назначения не должно превышать 30 мгO2/дм³. Прямое нормирование ХПК как лимита сброса для рыбохозяйственных водоемов обычно не устанавливается, но опосредованно достигается через другие показатели (например, БПК5).
Растворенный кислород	Не опускаться ниже 6,0 мг/дм³	Не опускаться ниже 6,0 мг/дм³	Жизненно важный показатель для всех аэробных водных организмов.
Железо	0,1 мг/дм³	0,1 мг/дм³	Высокие концентрации железа могут быть токсичны для водной флоры и фауны, а также приводить к образованию осадков.
Плавающие примеси	Отсутствие пленок на поверхности	Отсутствие пленок на поверхности	Включает нефтепродукты, масла, жиры. Видимые пленки нарушают газообмен между водой и атмосферой, препятствуют проникновению света и токсичны.
Водородный показатель (pH)	Соответствует фоновому значению	Соответствует фоновому значению	Любые значительные отклонения от естественного pH водного объекта могут негативно сказаться на жизнедеятельности его обитателей.
Температура	Повышение не более 5°C; общее не >20°C летом (или >5°C зимой для холодолюбивых рыб), >28°C летом (или >8°C зимой в остальных случаях)	Повышение не более 5°C; общее не >20°C летом (или >5°C зимой для холодолюбивых рыб), >28°C летом (или >8°C зимой в остальных случаях)	Температурный режим критичен для многих видов рыб и других гидробионтов, влияя на метаболизм, размножение и миграцию.

Соблюдение этих жестких нормативов требует комплексного подхода к проектированию очистных сооружений, включающего не только традиционные методы, но и продвинутые технологии доочистки.

Характеристика сточных вод кондитерских предприятий и приоритетные загрязнители

Сточные воды промышленных предприятий, особенно пищевой индустрии, обладают уникальным «отпечатком» загрязнителей, который диктует выбор специфических методов очистки. Кондитерская промышленность в этом плане не исключение.

Источники образования и общий характер сточных вод

Производственные процессы на кондитерских фабриках многообразны: от замешивания теста и приготовления начинок до мытья оборудования и упаковки готовой продукции. Каждый этап генерирует свой вклад в общий поток сточных вод. Основными источниками являются:

• Смывы с оборудования и помещений: После завершения производственных циклов, машины, трубопроводы, емкости и полы регулярно моются, что приводит к смыву остатков сырья и готовой продукции.
• Технологические потери: Проливы, отходы производства (например, некондиционное тесто, обрезки), брак.
• Охлаждающая вода: Часто используется в замкнутых циклах, но при открытых системах или утечках может смешиваться с производственными стоками.
• Хозяйственно-бытовые стоки: От персонала предприятия.

В результате этих процессов сточные воды кондитерских предприятий характеризуются наличием значительного количества органических веществ, таких как мука, смывы теста, сахар, яйца, жиры, в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Эти стоки плохо фильтруются из-за высокого содержания мелкодисперсных частиц и коллоидов, а также быстро закисают и загнивают, что создает специфические проблемы для их очистки. Быстрое закисание характеризуется падением pH с 7,0 до 4,5–5,4, что обусловлено высоким содержанием легко окисляемых органических веществ (белков, углеводов, жиров). Какой важный нюанс здесь упускается? Именно это быстрое закисание критически влияет на выбор материалов для трубопроводов и емкостей, так как низкий pH увеличивает коррозионную активность стоков.

Детальный химический состав и концентрации загрязнителей

Для эффективного проектирования очистных сооружений необходимо точно знать состав и концентрации загрязняющих веществ. Сточные воды кондитерских фабрик, как правило, высококонцентрированы по органическим загрязнениям, что является их главной отличительной чертой.

Показатель	Типичный диапазон для пищевой промышленности	Типичный диапазон для кондитерских/шоколадных производств	Комментарий
БПКполн	от 1000 до 3000 мгO2/л	от 3500 до 7000 мгO2/л	Высокое содержание органических веществ, поддающихся биоразложению. Для шоколадных производств значения значительно выше.
ХПК	от 2000 до 5000 мгO/л	от 5000 до 12000 мгO/л	Высокое содержание органических веществ, как биоразлагаемых, так и трудноразлагаемых. Высокие значения подчеркивают необходимость комплексной очистки.
Взвешенные вещества (ВВ)	от 500 до 3000 мг/л	от 300 до 1300 мг/л	Включают частицы муки, сахара, мелкие фрагменты сырья. Требуют эффективной механической очистки.
Жиры	от 500 до 2500 мг/л	от 500 мг/л и выше	Жиры и масла являются серьезной проблемой, так как они трудноудаляемы, могут засорять трубопроводы и ингибировать биологические процессы. До 50% объема стоков могут быть загрязнены жирами.
Фосфаты	—	около 4 мг/л	Могут поступать со стоками от моющих средств. Являются биогенными элементами, способствующими эвтрофикации водоемов.
Нитраты	—	около 80 мг/л	Также являются биогенными элементами, требуют удаления.
pH	—	8,5 (типично)	Однако в сточных водах мучных кондитерских изделий pH может быстро снижаться с 7,0 до 4,5-5,4 из-за быстро окисляемой органики.

• БПК_полн: от 1000 до 3000 мгO₂/л для пищевой промышленности в целом, но для шоколадных кондитерских производств этот показатель возрастает до 3500-7000 мгO₂/л. Это указывает на высокое содержание биоразлагаемых органических веществ.
• ХПК: от 2000 до 5000 мгO/л для пищевой промышленности, а для шоколадных кондитерских производств – от 5000 до 12000 мгO/л. Высокие значения ХПК говорят о наличии значительного количества как легко, так и трудно окисляемых органических веществ.
• Взвешенные вещества (ВВ): от 500 до 3000 мг/л для пищевой промышленности, для кондитерских фабрик – в среднем 300-500 мг/л, но могут достигать 1300 мг/л. ВВ включают частицы муки, сахара, мелкие фрагменты сырья и требуют эффективной механической очистки.
• Жиры: от 500 до 2500 мг/л для пищевой промышленности, для шоколадных производств – от 500 мг/л и выше. Жиры и масла являются серьезной проблемой, так как они трудноудаляемы, могут засорять трубопроводы и ингибировать биологические процессы. До 50% объема сточных вод кондитерских предприятий могут быть загрязнены жирами и органическими веществами.
• Фосфаты: около 4 мг/л для шоколадных кондитерских производств. Могут поступать со стоками от моющих средств. Являются биогенными элементами, способствующими эвтрофикации водоемов.
• Нитраты: около 80 мг/л для шоколадных кондитерских производств. Также являются биогенными элементами, требуют удаления.
• pH: для кондитерских фабрик типично 8,5. Однако в сточных водах мучных кондитерских изделий pH может быстро снижаться с 7,0 до 4,5–5,4 из-за быстро окисляемой органики. Это требует учета при выборе реагентов и технологических схем.

Производственные сточные воды часто представляют собой слабоконцентрированные эмульсии или суспензии, содержащие коллоидные частицы размером от 0,001 до 0,1 мкм, мелкодисперсные частицы размером от 0,1 до 10 мкм, а также частицы размером 10 мкм и более. Коллоидные частицы имеют размеры от 1 до 100 нм (от 0,001 до 0,1 мкм). Микрогетерогенные системы, включающие мелкодисперсные частицы, имеют размеры от 10^-5 до 10^-3 см (от 0,1 до 10 мкм), а грубодисперсные системы — частицы более 10^-3 см (10 мкм). Этот широкий диапазон размеров частиц обуславливает необходимость применения различных методов очистки.

Особенности сточных вод: залповые сбросы, закисание, наличие железа

Специфика функционирования кондитерских предприятий обуславливает несколько важных особенностей сточных вод, которые необходимо учитывать при проектировании:

• Залповые сбросы: Расход сточных вод на кондитерской фабрике характеризуется залповыми сбросами, с максимальными расходами, совпадающими с началом и концом рабочих смен. Залповый сброс определяется как кратковременное поступление сточных вод в канализацию с резко увеличенным расходом и/или концентрацией загрязняющих веществ. Это требует обязательного включения в технологическую схему усреднителей, способных нивелировать эти пиковые нагрузки, обеспечивая стабильную работу последующих очистных сооружений.
• Быстрое закисание: Из-за высокого содержания легкоокисляемых органических веществ, стоки кондитерских фабрик быстро закисают. Это приводит к значительному снижению pH (до 4,5–5,4 для мучных изделий) и может негативно сказаться на эффективности некоторых методов очистки, особенно биологических, которые чувствитель��ы к изменениям кислотности. Необходим контроль и, при необходимости, коррекция pH на ранних стадиях очистки.
• Наличие железа: Источником общего железа в сточных водах кондитерских фабрик часто является коррозия стальных трубопроводов системы водоотведения. Типичная концентрация общего железа может варьироваться от 0,05 до 15 мг/дм³. Хотя основные органические загрязнители сточных вод кондитерских фабрик не являются токсичными и легко поддаются биохимическому окислению, наличие железа (даже в относительно небольших концентрациях) требует внимания, особенно при сбросе в рыбохозяйственные водоемы, где ПДК по железу составляет всего 0,1 мг/дм³.

В целом, сточные воды кондитерских фабрик могут быть концентрированными по органическим загрязнениям, но при этом основные органические загрязнители хорошо поддаются биологическому разложению. Это определяет приоритет многоступенчатых схем очистки, сочетающих механические, физико-химические и биологические методы.

Обзор и обоснование методов очистки промышленных сточных вод

Выбор оптимальной технологической схемы очистки сточных вод кондитерской фабрики – это многофакторная задача, требующая глубокого анализа состава стоков, целевых показателей очистки и экономических реалий. Для очистки сточных вод кондитерских фабрик применяются методы механической, физико-химической, химической и биологической очистки, часто в комбинации друг с другом.

Механические методы очистки

Механическая очистка является первым и важнейшим этапом в любой схеме очистки промышленных стоков. Ее основная задача – удаление грубодисперсных и взвешенных веществ, плавающих примесей, а также неэмульгированных жиров.

• Барабанные решетки (сита): Предназначены для удаления крупных механических загрязнений (остатки сырья, упаковки, ветошь). Они предотвращают засорение и повреждение насосного оборудования и других элементов очистной станции. Барабанные решетки, в отличие от статических, обеспечивают непрерывное удаление загрязнений и имеют высокую пропускную способность.
• Песколовки: Используются для удаления тяжелых минеральных примесей (песка, шлака), которые могут оседать в трубопроводах и других сооружениях. На кондитерских фабриках песок может попадать со смывами с территории, а также с некоторых видов сырья. В случае стоков кондитерских производств с высоким содержанием органики, обычно используются аэрируемые песколовки, где подача воздуха предотвращает осаждение органических веществ, позволяя осаждаться только минеральным частицам.
• Жироуловители (жироловки): Критически важный элемент для кондитерских стоков, содержащих до 50% жиров и органических веществ. Предназначены для улавливания и удаления неэмульгированных жиров и масел. Принцип их работы основан на разности плотностей жиров/масел и воды. Жироуловители могут быть гравитационными (отстойного типа) или аэрируемыми. Аэрируемые жироуловители (например, серии Flotomax OT с производительностью от 6 до 90 м³/час) более эффективны, так как подача воздуха способствует флотации жировых частиц на поверхность, где они затем собираются и удаляются. Эффективность жироуловителя может достигать 60–70% удаления жиров и зависит от времени отстаивания и габаритов оборудования. Для повышения эффективности возможно добавление реагентов (деэмульгаторов) или биокультур. Механическая очистка используется для удаления неэмульгированных жировых частиц перед усреднением.

Физико-химические методы очистки: Коагуляция, флокуляция, флотация

Физико-химическая очистка сточных вод – это мощный арсенал методов, обеспечивающих удаление как твердых взвешенных частиц, так и растворенных примесей, которые не могут быть эффективно удалены механическими или биологическими методами. Она может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами.

• Коагуляция: Процесс дестабилизации коллоидных систем загрязнений путем укрупнения дисперсных частиц с помощью реагентов (коагулянтов). Коллоидные частицы, несущие одноименный заряд, отталкиваются друг от друга, что препятствует их осаждению. Коагулянты, будучи солями многовалентных металлов, нейтрализуют этот заряд, способствуя образованию крупных хлопьев. В качестве коагулянтов широко применяются:
  • Соли алюминия: Например, Al2(SO4)3 (сульфат алюминия).
  • Соли железа: Например, FeCl3 (хлорид железа), а также комплексные реагенты на основе трехвалентного железа (PIX-111, Ferix-3, PIX-105). Последние особенно эффективны для сточных вод с высокой органической нагрузкой, характерной для пищевой промышленности.

  Оптимальный диапазон pH для действия коагулянтов зависит от их типа и состава сточных вод; некоторые неорганические коагулянты хорошо работают при пониженном pH, тогда как добавки могут сдвигать кислотность сточных вод в щелочную сторону. Дозировка коагулянтов подбирается экспериментально (например, по показателям цветности воды) и может составлять более 50 мг/л для быстрого хлопьеобразования и оседания за 15–20 минут.

• Флокуляция: Разновидность коагуляции, процесс агрегации (слипания) уже образовавшихся мелких хлопьев в более крупные и прочные агрегаты под действием высокомолекулярных соединений – флокулянтов. Они связывают мелкие частицы, образуя длинные полимерные цепи. В качестве флокулянтов часто используются полиакриламидные соединения, такие как анионные флокулянты серии Суперфлок А-120 и А-130. Рабочие растворы флокулянтов обычно составляют 0,05–0,1%. Коагуляция и флокуляция широко используются в пищевой промышленности для обработки стоков, содержащих жиры, масла, белки, углеводы, тонкодисперсные взвеси, органические кислоты, ПАВ и фосфаты.
• Флотация (особенно напорная): Один из наиболее эффективных методов удаления жиров и взвешенных веществ из сточных вод кондитерских производств. Принцип действия напорной флотации заключается в насыщении сточной воды воздухом под давлением (0,4–0,6 МПа), после чего давление снижается. Высвобождающиеся мельчайшие пузырьки воздуха прилипают к частицам загрязнений, вынося их на поверхность в виде пены, которая затем собирается и удаляется. Двухступенчатая система напорной флотации с реагентной обработкой (последовательное введение коагулянта и флокулянта с интенсивным перемешиванием) применяется для удаления широкого спектра загрязнений, включая нефтепродукты, взвешенные вещества, микроорганизмы. Эффективность напорной флотации с использованием реагентов впечатляет:
  • Удаление БПК, ХПК: до 80%.
  • Удаление взвешенных веществ: до 98%.
  • Удаление жиров и нефтепродуктов: до 98%.
  • Удаление фосфатов: до 90%.

Биологические методы очистки: Аэробные процессы

Биологическая очистка – это сердце любой современной станции очистки сточных вод, предназначенной для удаления органических загрязнений. Она основана на способности микроорганизмов (активного ила) разлагать органические вещества в аэробных условиях.

• Аэротенки: Основное сооружение для биологической очистки. В аэротенках стоки интенсивно аэрируются, обеспечивая насыщение кислородом и поддержание «активного ила» во взвешенном состоянии. Активный ил представляет собой биоценоз бактерий, простейших организмов и других микроорганизмов, которые сорбируют и разлагают органические и неорганические загрязнения. Основные органические загрязнители сточных вод кондитерских фабрик не являются токсичными и легко поддаются биохимическому окислению в биологических очистных сооружениях, что делает аэротенки краеугольным камнем в схеме очистки.
• Двухступенчатые схемы: Для очистки концентрированных сточных вод, характерных для кондитерских производств, перспективны многоступенчатые схемы. Двухступенчатая схема очистки с илоотделителями на каждой ступени показала повышение эффекта очистки сточных вод до 95% по БПК и сокращение объемов сооружений. Этот результат был получен в исследовании для сточных вод ООО «Кондитерская фабрика «Карон» (производство мучных кондитерских изделий), что подтверждает ее применимость и эффективность.

Сорбция и ионный обмен

Эти методы относятся к глубокой доочистке и применяются для удаления специфических растворенных примесей, которые не могут быть полностью удалены предыдущими этапами.

• Ионный обмен: Является одним из основных способов умягчения, опреснения и обессоливания вод, а также способом рекуперации растворенных ионных компонентов. Осуществляется с помощью ионитовых фильтров, заполненных ионообменной смолой или цеолитами.
• Сорбция: Эффективный метод глубокой очистки от органических веществ, особенно тех, которые плохо поддаются биологическому разложению. Может использоваться как самостоятельно (например, на активированном угле), так и в сочетании с биологической очисткой для достижения максимально высоких показателей качества очищенной воды.

Проектирование сооружений механической очистки: Расчет и конструирование

Механическая очистка, как уже упоминалось, является первым и фундаментным этапом в сложной системе очистки промышленных стоков. Она предназначена для удаления грубодисперсных и взвешенных примесей, плавающих веществ, жиров и масел, которые могут нарушить работу последующих биологических и физико-химических сооружений. В контексте кондитерской фабрики, где стоки изобилуют взвешенными веществами и жирами, а также подвержены залповым сбросам, грамотное проектирование механической очистки приобретает особую важность.

Выбор типа первичных отстойников и их количество

Первичные отстойники – это ключевые сооружения механической очистки, применяемые для предварительного осветления сточных вод путем выделения грубодисперсных примесей, которые под действием гравитационных сил оседают на дно или всплывают на поверхность. Выбор типа отстойника (горизонтальный, вертикальный, радиальный, двухъярусный, тонкослойный) обусловлен множеством факторов:

• Производительность станции: Это основной критерий.
  • Вертикальные отстойники: Применяются при производительности до 20000 м³/сут. Их эффект осветления составляет около 40%, а с нисходяще-восходящим движением воды – до 60–65%. Рабочая глубина (H_ос) находится в диапазоне 2,7–3,8 м. Типовые диаметры: 4, 6, 9 м.
  • Горизонтальные отстойники: Применяются для производительности свыше 15000 м³/сут (оптимально 30000–100000 м³/сут). Могут удалять до 60% взвешенных примесей. Типичные размеры: длина до 48 м, глубина до 4 м, толщина слоя воды 2–2,5 м.
  • Радиальные отстойники: Используются при производительности станции более 20000 м³/сут (оптимально 13000–150000 м³/сут). Эффект осветления по взвешенным веществам 50%, по БПК₂₀ – 15%. Для стоков с концентрацией примесей до 500 мг/л. Диаметр не менее 18 м, отношение диаметра к толщине проточной части от 6 до 12 (для промышленных стоков до 30), глубина проточной части 1,5–5 м. Могут иметь диаметры 18, 24, 30, 40 м.
• Технологическая схема: Общая компоновка очистных сооружений.
• Рельеф площадки и геологические условия: Высокий уровень грунтовых вод может ограничивать применение глубоких сооружений.
• Компоновка сооружений: Необходимость компактного размещения.

Для обеспечения надежности работы станции, количество первичных отстойников принимается не менее двух, причем все они должны быть рабочими. При минимальном числе отстойников их расчетный объем увеличивается в 1,2–1,3 раза, что является запасом на случай аварийной ситуации или планового обслуживания одного из аппаратов.

Эффект осветления в первичных отстойниках для городских сточных вод составляет 50–55%. Однако для промышленных сточных вод, особенно с начальной концентрацией взвешенных веществ не менее 300–400 мг/л, эффект первичного осветления может достигать 70–75%. Для кондитерских сточных вод эффект осветления может составлять около 40% со снижением БПК₂₀ на 15%. Интенсификация (например, преаэрация или биокоагуляция) может улучшить этот эффект на 6–12% или до 60–80% соответственно.

Концентрация взвешенных веществ в осветленных сточных водах, подаваемых в аэротенки или биофильтры, желательна не более 150 мг/л. Это является проектным целевым показателем для обеспечения эффективной работы последующих биологических сооружений и предотвращения избыточного прироста активного ила. Превышение 150 мг/л ведет к увеличению объемов сооружений по обработке осадка.

Расчет основных технологических параметров первичных отстойников

Расчет первичных отстойников производится на максимальный часовой расход в м³/ч. В курсовом проекте требуется определить основные технологические параметры: глубину проточной части, длину и ширину отстойника или его диаметр, размеры осадочной части.

При расчете первичных отстойников учитываются следующие исходные данные:

• Расход сточных вод (Q, м³/ч).
• Температура сточных вод (T, °C).
• Периодичность образования сточных вод (влияет на усреднение).
• Содержание тяжелых механических примесей (C_НТ, мг/л).
• Содержание нефтепродуктов и масла (C_НЛ, мг/л).
• Плотность тяжелых и легких загрязнений (ρ_Т, ρ_Л, кг/м³).

1. Расчет эффекта осветления (Э_осв)

Эффект осветления (Э_осв) в процентах показывает, насколько эффективно отстойник удаляет взвешенные вещества:

Эосв = ((Cвх - Cвых) / Cвх) × 100%

Где:

• C_вх – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в первичный отстойник, мг/л.
• C_вых – концентрация взвешенных веществ на выходе из первичного отстойника, принимаемая равной 150 мг/л (целевой показатель для подачи на биоочистку).

2. Расчет гидравлической крупности взвешенных веществ (U₀)

Гидравлическая крупность (скорость осаждения) взвешенных веществ (U₀) показывает, с какой скоростью частицы оседают в воде:

U0 = Hос / (Kос × tос)

Где:

• H_ос – глубина проточной части выбранного типа отстойника, м.
• K_ос – коэффициент использования объема проточной части отстойника.
• t_ос – продолжительность отстаивания, с.

3. Расчет времени отстаивания (T)

Время отстаивания (T) в часах:

T = Vос / Q

Где:

• V_ос – объем отстойника, м³.
• Q – расход сточных вод, м³/ч.

4. Расчет объема осадка (V_ос)

Объем осадка (V_ос), улавливаемого в первичных отстойниках (м³ в сутки):

Vос = (Qсут × Cвх × (Эосв / 100) × 1000) / (ρос × (100 - Wос) / 100)

Где:

• Q_сут – среднесуточный расход сточных вод, м³/сут.
• C_вх – концентрация взвешенных веществ на входе, мг/л.
• Э_осв – эффект осветления, %.
• ρ_ос – объемный вес осадка, т/м³ (принимается 1,0 т/м³).
• W_ос – влажность осадка, % (принимается 93,5–96% для кондитерских сточных вод).

Детализация расчетных коэффициентов и их значений

Ключевые коэффициенты в расчетах отражают эффективность и особенности работы различных типов отстойников:

• K_ос – коэффициент использования объема проточной части отстойника: Характеризует гидравлическую эффективность отстойника и учитывает неравномерность движения воды.
  • Для горизонтальных отстойников: K_ос = 0,5.
  • Для вертикальных отстойников с центральным впуском: K_ос = 0,35.
  • Для радиальных отстойников с центральным впуском: K_ос = 0,45.
• t_ос – продолжительность отстаивания: Зависит от типа сточных вод и требуемой степени очистки.
  • Для первичных отстойников городских сточных вод: 1,5 часа (5400 с).
  • Для кондитерских сточных вод: 1,5–2,0 часа (5400–7200 с), что объясняется более сложным составом и высокой концентрацией взвешенных частиц.
• ρ_ос – объемный вес осадка: Для упрощения расчета может приниматься 1,0 т/м³. Для обезвоженного осадка (кека) объемный вес может составлять 0,85 т/м³ при влажности 70%.
• W_ос – влажность осадка: Для осадка первичных отстойников обычно принимается 93,5–95% при удалении насосами. Для кондитерских сточных вод влажность осадка может достигать 96% из-за высокого содержания органических, водоудерживающих веществ.

Особенности проектирования аэрируемых жироуловителей

Аэрируемые жироуловители являются обязательным элементом схемы механической очистки для кондитерских фабрик. Они играют решающую роль в удалении жиров и масел, которые могут достигать очень высоких концентраций и негативно влиять на последующие этапы.

• Принцип работы: В отличие от гравитационных жироуловителей, где жир просто всплывает на поверхность за счет разности плотностей, в аэрируемых жироуловителях подача мелкопузырчатого воздуха интенсифицирует процесс. Пузырьки воздуха прилипают к жировым частицам, ускоряя их всплытие.
• Эффективность: Удаление жиров может достигать 60–70%. Для повышения эффективности возможно введение реагентов (деэмульгаторов), которые разрушают жировые эмульсии, облегчая их отделение, или биокультур для предварительного биологического разложения жиров.
• Расчет и обоснование: При проектировании необходимо учитывать максимальные расходы сточных вод, особенно при залповых сбросах, чтобы обеспечить достаточное время пребывания для эффективного отделения жира. Объем жироуловителя должен быть достаточным для накопления жирового слоя между циклами удаления. Размеры жироуловителя определяются из условия обеспечения оптимальной скорости восходящего потока воды, при которой жировые частицы успевают всплыть.
• Конструкция: Предусматривает наличие приемной камеры, зоны аэрации, зоны отстаивания/флотации и устройств для сбора и удаления всплывшего жира (скребки, насосы). Важно предусмотреть возможность регулирования подачи воздуха и, при необходимости, дозирования реагентов.

Интеграция аэрируемых жироуловителей в схему механической очистки позволяет значительно снизить нагрузку на последующие сооружения и повысить общую эффективность очистки сточных вод кондитерской фабрики.

Проектирование сооружений биологической очистки: Аэротенки и вторичные отстойники

Биологическая очистка является центральным звеном в технологической цепочке, предназначенной для удаления основных органических загрязнений, а также соединений азота и фосфора. Для сточных вод кондитерской промышленности, богатых легкоокисляемыми органическими веществами, аэротенки и вторичные отстойники играют ключевую роль.

Расчет аэротенков: Основные параметры и кинетические константы

Аэротенк – это биореактор, в котором сточные воды очищаются микроорганизмами активного ила в аэробных условиях. Насыщение зоны аэрации воздухом не только поддерживает активный ил во взвешенном состоянии, но и обеспечивает кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, которые сорбируют и разлагают органические и неорганические загрязнения.

При расчете аэротенка используются следующие исходные данные:

• Расчетный расход, подаваемый на аэротенк (Q_а, м³/сут).
• Концентрация загрязняющих веществ на входе (БПК_полн, ХПК, азот, фосфор).
• Требуемая степень очистки.

1. Нагрузка на ил (q₁)

Нагрузка на ил (q₁) – это один из важнейших технологических параметров, характеризующий количество органических загрязнений, приходящихся на единицу массы активного ила в сутки. Выражается в мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в сутки.

q1 = 24 × (Lвх - Lвых) / (а1 × (1 - S) × tаэр)

Где:

• L_вх – БПК_полн входящей воды, мгO₂/л.
• L_вых – БПК_полн выходящей воды, мгO₂/л (после очистки в аэротенке).
• а₁ – доза активного ила, г/л. Для большинства городских сточных вод составляет 1,5–2,5 г/л; может быть увеличена до 4 г/л в современных системах. При расчете радиальных отстойников часто принимается 3 г/л. Оптимальное значение составляет 2–4 г/л.
• S – зольность активного ила. Обычно принимается в пределах 0,3–0,35 (30–35%). Для нормального активного ила зольность составляет 20–30%.
• t_аэр – продолжительность аэрации, ч. Зависит от типа аэротенка и требуемой степени очистки. Для обычных аэротенков может составлять 6–12 часов, для низконагруженных систем — 12–24 часа. В системах с продленной аэрацией может достигать 36,4 часа.

Для высоконагруженных систем, подходящих для концентрированных промышленных сточных вод (например, кондитерских), q₁ составляет от 0,15 до 0,5 г БПК/г беззольного вещества ила в сутки. Для глубокой очистки (низконагруженные системы) q₁ находится в пределах 0,065–0,1 г БПК/г беззольного вещества ила в сутки. Оптимальная нагрузка для достижения высокой степени очистки (98% по БПК) для кондитерских стоков составляет около 0,5 г БПК/г в сутки.

2. Расчет объема аэротенка

Объем аэротенка (V_аэр) рассчитывается исходя из заданной нагрузки на ил, расхода сточных вод и концентрации загрязнителей.

Vаэр = (Qа × (Lвх - Lвых)) / (q1 × а1 × (1 - S))

Где:

• Q_а – расчетный расход сточных вод, м³/сут.
• L_вх, L_вых – БПК_полн на входе и выходе, мгO₂/л.
• q₁ – нагрузка на ил, г БПК/г беззольного вещества ила в сутки.
• а₁ – доза активного ила, г/л.
• S – зольность активного ила, доли ед.

3. Расчет аэробной зоны и зоны нитрификации

Расчет аэробной зоны аэротенка может выполняться как сумма объемов для удаления быстро окисляющихся органических соединений и для нитрификации, так как эти процессы разнесены в пространстве и во времени. Нитрификация – это процесс окисления аммонийного азота до нитритов, а затем до нитратов. Этот процесс требует отдельной зоны или пролонгированной аэрации и более длительного времени пребывания ила.

Расчет зоны нитрификации рекомендуется вести на основании удельной скорости роста нитрифицирующих бактерий, которая зависит от температуры, pH и концентрации субстрата. Время пребывания сточной воды в аэробной зоне аэротенка рассчитывается как на удаление БПК, так и на нитрификацию, а объем аэробной зоны выбирается по большему значению.

4. Технологический расчет процессов нитри-денитрификации

Для глубокого удаления азота и фосфора (биогенных элементов), что особенно важно при сбросе в рыбохозяйственные водоемы, необходимы специальные зоны нитрификации и денитрификации. Технологический расчет этих процессов требует определения объема зон нитрификации (аэробной) и денитрификации (аноксидной – без кислорода, но с нитратами) при поддержании баланса между трансформируемыми формами соединений азота и окислением органического вещества. Денитрификация происходит в аноксидных условиях, где нитраты используются микроорганизмами в качестве акцептора электронов, превращаясь в газообразный азот.

5. Использование кинетических констант

Расчет сооружений биологической очистки должен производиться на основе экспериментально полученных кинетических констант, коэффициентов процессов нитрификации и денитрификации. Кинетические константы, такие как максимальная скорость окисления (V_max) и константа Михаэлиса (K_m), определяются экспериментально для конкретного типа сточных вод и микроорганизмов. Например, для ХПК в сточных водах масложировой промышленности (при 40°C) V_max = 500 мг/(л·ч), K_m = 553 мг/л. Константа скорости биохимического окисления для легкоокисляемых веществ в бытовых сточных водах при 20°C колеблется от 0,15 до 0,25 сут^-1.

Технологический расчет аэротенков и мембранных биореакторов основан на закономерностях ферментативной кинетики, применительно к биологической очистке сточных вод, с рассмотрением процессов аэробного гетеротрофного окисления органических веществ, нитрификации, денитрификации и удаления фосфора.

Расчет вторичных отстойников

Вторичные отстойники являются неотъемлемой частью системы биологической очистки. Их основная функция – задержание активного ила, поступающего с очищенной водой из аэротенков, или биологической пленки из биофильтров. Эффективность функционирования вторичных отстойников определяет совершенство технологического процесса работы очистных сооружений в целом.

Геометрические параметры вторичных отстойников аналогичны первичным (горизонтальные, вертикальные, радиальные), и целесообразно использовать однотипные сооружения с первичными для унификации и простоты эксплуатации. Однако их количество может меняться. Число вторичных отстойников должно быть не менее трех, все рабочие. При минимальном количестве их расчетный объем увеличивается в 1,2–1,3 раза.

1. Расчет гидравлической нагрузки на вторичные отстойники

Расчет гидравлической нагрузки на вторичные отстойники учитывает следующие параметры:

• K_ос – коэффициент использования объема зоны отстаивания: Для радиальных вторичных отстойников принимается 0,4; для вертикальных отстойников — 0,35.
• H_ос – глубина рабочей зоны отстойника: Аналогично первичным отстойникам.
• Индекс активного ила (ИИ): Объем (в см³) 1 г сухого вещества активного ила после 30 минут отстаивания. Характеризует седиментационную способность ила. Для хорошо оседающего ила находится в диапазоне 60–90 до 120–150 см³/г. Оптимальное значение не должно превышать 100 см³/г. Типичное расчетное значение — 72 см³/г. Превышение 150 см³/г указывает на «вспухание» ила, что является серьезной проблемой, снижающей эффективность очистки.
• а₁ – концентрация активного ила в аэротенке: Принимается в диапазоне 1,5–2,5 г/л для большинства городских стоков. Для расчетов часто принимается 3 г/л.
• а₂ – концентрация ила в осветленной воде: Принимается не менее 10 мг/л; для расчетов часто принимается 15 мг/л.

2. Время пребывания активного ила

Время пребывания активного ила во вторичных отстойниках не должно превышать 2 часов, чтобы избежать снижения его окислительной способности и предотвратить начало процессов денитрификации в отстойнике, что может привести к всплытию ила. Таким образом, правильный расчет и конструирование аэротенков и вторичных отстойников позволяет обеспечить высокую степень очистки сточных вод кондитерской фабрики от органических веществ и биогенных элементов, достигая целевых показателей для дальнейшего сброса или доочистки.

Доочистка и обеззараживание сточных вод для достижения жестких нормативов

В условиях ужесточения экологических стандартов, особенно при сбросе очищенных сточных вод в водоемы рыбохозяйственного значения, традиционных методов механической и биологической очистки часто оказывается недостаточно. На этом этапе в игру вступают методы доочистки и обеззараживания, которые позволяют довести качество воды до требуемых показателей. Пример многовариантной схемы очистки сточных вод предприятий хлебопекарной и кондитерской промышленности может включать установку микрофильтрации для доочистки.

Установки микрофильтрации

Микрофильтрация является одним из наиболее эффективных методов для удаления тонкодисперсных взвесей, бактерий и коллоидов после биологической очистки.

• Принцип действия: Процесс основан на прохождении воды через пористый мембранный материал с размером пор от 0,1 до 10 мкм. Более крупные частицы и микроорганизмы задерживаются на поверхности мембраны или в ее порах.
• Роль в схеме очистки: Применение микрофильтрации обеспечивает высокое качество воды, необходимое для сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения, где предъявляются строжайшие требования к прозрачности, содержанию взвешенных веществ и микробиологическим показателям. Она служит барьером для мельчайших частиц, которые могут не быть уловлены в отстойниках или фильтрах с зернистой загрузкой.

Фильтры с зернистой загрузкой

Согласно санитарным нормам для водоемов рыбохозяйственной категории, предусматривается цех доочистки, оборудованный микрофильтрами и фильтрами с зернистой загрузкой. Фильтры с зернистой загрузкой являются классическим, но постоянно совершенствующимся методом доочистки, эффективно повышающим качественные показатели очищаемых сточных вод после биологической очистки.

• Типы зернистой загрузки: Выбор загрузки зависит от типа загрязнений и требуемой эффективности. Широко применяются:
  • Кварцевый песок: Традиционный и наиболее распространенный материал.
  • Керамическая крошка, мрамор, доломит, магнезит: Могут использоваться для коррекции pH или удаления специфических ионов.
  • Дробленый антрацит: Легкий и пористый материал, часто используется в многослойных фильтрах.
  • Керамзит, горелые породы: Легкие пористые материалы.
  • Пористые пластмассы (полистирол, полиуретан): Обеспечивают высокую пористость и малый вес.
  • Базальт: Применяется благодаря своим адсорбционным свойствам, что позволяет ему дополнительно удалять растворенные органические вещества и тяжелые металлы.

  Наиболее эффективны многослойные фильтры с загрузкой из материалов различной плотности и размера частиц (сверху — крупные легкие, снизу — мелкие тяжелые), что обеспечивает оптимальное распределение фильтрации по глубине слоя и эффективное задержание различных фракций загрязнений.

• Скорость фильтрования: Этот параметр определяет производительность фильтра и его габариты.
  • Медленные фильтры: 0,1–0,3 м/ч – высокая степень очистки, но большие площади.
  • Скорые фильтры: 5–12 м/ч – наиболее распространены в промышленности.
  • Сверхскоростные фильтры: 36–100 м/ч – высокая производительность, но требуют тщательной предварительной очистки.
  • Двухслойные фильтры (антрацит, керамзит, полистирол): 10–25 м/ч.
  • Для глубокой доочистки с базальтовой загрузкой: в среднем 20 м/ч, что позволяет осуществлять самопромывку.
• Эффективность: Осветлительные фильтры с зернистой загрузкой эффективны при задержании частиц размером >10 мкм. Эффект фильтрования значительно повышается при предварительном добавлении коагулянтов и флокулянтов, которые укрупняют мелкие частицы, делая их более легкими для задержания фильтрующим слоем.

Методы обеззараживания

После доочистки, для соответствия микробиологическим нормативам, сточные воды должны пройти этап обеззараживания.

• Хлорирование: Классический метод, основанный на использовании хлорсодержащих реагентов (газообразный хлор, гипохлорит натрия). Эффективен против большинства патогенных микроорганизмов, но требует контроля дозировки и времени контакта для предотвращения образования хлорорганических соединений, которые могут быть токсичными.
• УФ-облучение: Современный и экологически чистый метод. Ультрафиолетовое излучение разрушает ДНК микроорганизмов, лишая их способности к размножению. Преимущества – отсутствие реагентов, безопасность для окружающей среды. Недостаток – высокая стоимость оборудования и энергопотребление, а также необходимость предварительной высокой прозрачности воды.
• Озонирование: Использование озона (O₃) – мощного окислителя, который эффективно уничтожает микроорганизмы и окисляет органические загрязнения, улучшая органолептические свойства воды. Однако озонирование – это дорогостоящий метод, требующий сложного оборудования и квалифицированного персонала.

Выбор метода обеззараживания зависит от требований к сбросу, экономических возможностей и наличия инфраструктуры. В большинстве случаев для рыбохозяйственных водоемов предпочтительны УФ-обеззараживание или комбинированные методы, минимизирующие образование вторичных загрязнителей.

Общие принципы проектирования

Эффективное проектирование станции очистки сточных вод – это не только правильный выбор и расчет технологических аппаратов, но и их рациональное размещение на площадке, продуманная гидравлическая схема и оптимизация всех сопутствующих процессов. Многовариантная схема очистки сточных вод предприятий хлебопекарной и кондитерской промышленности, включающая барабанную решетку, аэрируемый жироуловитель, двухступенчатую систему напорной флотации с реагентной обработкой, вторичный отстойник и установку микрофильтрации для доочистки, является примером комплексного подхода, разработанного для предприятий по производству кондитерских, хлебобулочных и шоколадных изделий.

Высотная схема

Высотная схема, или профиль, станции очистки – это вертикальное расположение всех сооружений относительно друг друга. Ее цель – обеспечить самотечное движение сточных вод от одного сооружения к другому, минимизируя количество насосных станций. Каждая насосная станция – это дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты, а также потенциальная точка отказа. Можно ли полностью исключить насосные станции, или они всегда будут необходимы в определенных условиях?

• Принципы гидравлических расчетов:
  • Гравитационный поток: Приоритет отдается самотеку. Это достигается за счет соответствующего перепада высот между дном предыдущего и уровнем воды в последующем сооружении.
  • Учет потерь напора: На каждом участке трубопровода и в каждом сооружении происходят потери напора (потери на трение в трубах, местные сопротивления, потери на входе и выходе из сооружений). Эти потери должны быть тщательно рассчитаны, чтобы гарантировать достаточный уклон для самотечного движения. Формулы для расчета потерь напора (например, Дарси-Вейсбаха, Шези) применяются для определения необходимого уклона.
  • Минимизация насосных станций: Насосные станции устанавливаются только в тех случаях, когда обеспечить самотек невозможно или нецелесообразно (например, при значительном перепаде высот, требующем слишком глубокого заглубления сооружений).
  • Учет уровня грунтовых вод: Высотное расположение сооружений должно учитывать уровень грунтовых вод, чтобы избежать проблем с их строительством и эксплуатацией (например, всплытие заглубленных резервуаров, инфильтрация грунтовых вод).
• Обоснование перепадов высот: Перепады высот должны быть достаточными для преодоления всех гидравлических сопротивлений и обеспечения заданной скорости движения воды. При этом необходимо избегать излишних перепадов, которые приводят к увеличению глубины котлованов и удорожанию строительства.

Генеральный план очистных сооружений

Генеральный план – это горизонтальная планировка всех объектов станции очистки на местности. Он должен учитывать не только технологические, но и санитарно-гигиенические, противопожарные, транспортные и эксплуатационные требования.

• Требования к размещению объектов:
  • Технологическая последовательность: Сооружения должны располагаться в строгой технологической последовательности движения сточных ��од.
  • Компактность: Размещение должно быть максимально компактным для минимизации площади участка и длины межсооруженческих коммуникаций. Однако чрезмерная компактность может затруднить обслуживание и ремонт.
  • Санитарно-защитные зоны (СЗЗ): Вокруг очистных сооружений устанавливаются СЗЗ, размеры которых зависят от производительности станции и класса опасности сточных вод. Например, для биологических очистных сооружений производительностью до 50000 м³/сут СЗЗ составляет 150 м. Эти зоны предотвращают негативное воздействие на жилую застройку.
  • Транспортная логистика: Необходимо предусмотреть удобные подъездные пути для обслуживания, доставки реагентов, вывоза осадка и крупногабаритного оборудования.
  • Инженерные коммуникации: Рациональное размещение сетей водоснабжения, электроснабжения, теплоснабжения, канализации, дренажа.
  • Учет рельефа местности: Используется для минимизации земляных работ и обеспечения самотека.
  • Возможность расширения: Генплан должен предусматривать возможность поэтапного расширения станции в будущем, если потребуется увеличение производительности.
• Особенности схемы для кондитерской фабрики: Пример многовариантной схемы, включающей барабанную решетку, аэрируемый жироуловитель, двухступенчатую систему напорной флотации с реагентной обработкой, вторичный отстойник и установку микрофильтрации, показывает, как можно интегрировать различные методы в единую систему. Аэрируемый жироуловитель, например, целесообразно располагать максимально близко к источнику стоков или перед усреднителем, чтобы предотвратить забивание трубопроводов жиром. Блок реагентного хозяйства для флотации должен быть удобно расположен для подвоза и хранения реагентов.

Грамотно разработанная высотная схема и генеральный план обеспечивают не только эффективную работу станции очистки, но и ее долговечность, безопасность и экономичность в эксплуатации.

Заключение

Проектирование станции очистки сточных вод кондитерской фабрики – это многогранная инженерная задача, которая требует глубоких знаний в области нормативно-правового регулирования, химического состава стоков, а также принципов работы различных методов очистки. Данный курсовой проект, детально рассмотрев каждый из этих аспектов, подтверждает важность комплексного подхода к решению проблемы загрязнения водных ресурсов.

Мы обозначили острую актуальность проблемы промышленных стоков и представили цель работы – разработку полноценного проекта станции очистки. Глубокий анализ нормативно-правовой базы, включая ужесточенные требования для водоемов рыбохозяйственного значения, подчеркнул необходимость применения передовых технологий доочистки.

Детальное изучение характеристик сточных вод кондитерской промышленности, выявившее высокие концентрации органических веществ, жиров, а также особенности залповых сбросов и быстрого закисания, стало основой для обоснования выбора технологической схемы. Мы последовательно рассмотрели и обосновали применение механических (барабанные решетки, аэрируемые жироуловители), физико-химических (коагуляция, флокуляция, напорная флотация) и биологических (аэротенки, вторичные отстойники) методов очистки, а также предложили решения для глубокой доочистки (микрофильтрация, зернистые фильтры) и обеззараживания.

Практические аспекты проектирования были раскрыты через подробные методики расчета первичных и вторичных отстойников, аэротенков, с акцентом на значимость расчетных коэффициентов и их влияния на эффективность. Наконец, мы затронули общие принципы разработки высотной схемы и генерального плана, подчеркивая важность гидравлических расчетов и оптимального размещения сооружений.

В конечном итоге, цель курсового проекта – предоставить студенту исчерпывающий инструментарий для разработки эффективной и экологически безопасной системы очистки сточных вод промышленного предприятия – была достигнута. Этот материал не только служит руководством к действию, но и подчеркивает критическую роль инженеров-экологов в формировании устойчивого будущего, где промышленное развитие гармонично сосуществует с заботой о нашей планете.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: Государственный комитет СССР по делам строительства, 1986.
2. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И. Канализация. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1975.
3. Федоров Н.Ф. Гидравлический расчет канализационных сетей (расчетные таблицы). 4-е изд. Л.: Стройиздат, 1986.
4. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле академика Павловского Н.Н. 4-е изд. М.: Стройиздат, 1974.
5. Методические указания по выполнению курсового проекта по очистке сточных вод. Часть 1: Водоотведение и очистка сточных вод; Часть 2: Порядок расчета и проектирования очистных станций водоотведения. М.: ВЗИИТ, 1987.
6. Постановление Правительства РФ от 22.05.2020 N 728 «Об утверждении Правил осуществления контроля состава и свойств сточных вод и о внесении изменений и признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации».
7. Харькина О.В. Расчет аэротенка на глубокое биологическое удаление биогенных элементов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2021. № 1 (733). С. 102-110.
8. Швецов В.Н., Морозова К.М. Расчет сооружений биологической очистки сточных вод с удалением биогенных элементов // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 9. С. 26-39.
9. Вертинский А.П. Физико-химические методы очистки сточных вод: проблемы, современное состояние и возможные пути усовершенствования // Вестник молодежной науки. 2017. № 1. С. 13-17.
10. Денисов А.А., Королева М.В. и др. Способ расчета оптимальных размеров и режима работы вторичного отстойника в технологии биологической очистки сточных вод // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 21. С. 132-135.
11. Скосырева Е.В., Саинова В.Н. Совершенствование технологического режима очистки сточных вод кондитерских фабрик // Вестник российских университетов. Математика. 2012. № 3. С. 835-837.
12. Михайлов Е.А., Фролова Е.А., Савицкая И.В. 2.4 Расчет аэротенков. Ярославский Государственный Технический Университет. URL: https://www.ystu.ru/upload/iblock/f6f/f6f8749a997645068f30501a4e10ff61.pdf (дата обращения: 24.10.2025).
13. Основы расчета первичных отстойников. Самарский Государственный Технический Университет. URL: https://www.samgtu.ru/upload/iblock/c34/c34794e2e28cf690e5f22e847c207d57.pdf (дата обращения: 24.10.2025).
14. Лекция №7. Физико-химическая очистка сточных вод. URL: https://www.mgsu.ru/upload/iblock/d7d/7.pdf (дата обращения: 24.10.2025).
15. 4.6. Хлебопекарная и кондитерская промышленности — НПО «Альтернатива». URL: https://npoalternativa.ru/4-6-hlebopekarnaya-i-konditerskaya-promyshlennosti/ (дата обращения: 24.10.2025).
16. Аэротенки — НПО Декантер. URL: https://www.decanter.ru/aerotenki (дата обращения: 24.10.2025).
17. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АЭРОТЕНКОВ И МЕМБРАННЫХ БИОРЕАКТОРОВ. URL: https://lwengr.com/wp-content/uploads/2022/07/Учебное-пособие-Технологический-расчет-аэротенков-и-МБР.pdf (дата обращения: 24.10.2025).
18. Расчет первичных отстойников — Расчет и проектирование станций очистки сточных вод — studwood. URL: https://www.studwood.ru/1826500/ekologiya/raschet_pervichnyh_otstoynikov (дата обращения: 24.10.2025).
19. ПЕРВИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ, Расчет первичных отстойников — Комплекс сооружений станции биологической очистки сточных вод производительностью 90000 м3/сут — Studbooks.net. URL: https://studbooks.net/1435272/ekologiya/raschet_pervichnyh_otstoynikov (дата обращения: 24.10.2025).
20. Первичные отстойники — Расчет и проектирование канализационных очистных сооружений — Bstudy. URL: https://bstudy.net/601614/ekonomika/pervichnye_otstoyniki (дата обращения: 24.10.2025).
21. 3.1.4 Расчёт и подбор первичных отстойников. URL: https://studfile.net/preview/7926950/page/15/ (дата обращения: 24.10.2025).
22. 7.4 Расчет вторичных отстойников. URL: https://studfile.net/preview/4462140/page/108/ (дата обращения: 24.10.2025).
23. 5.6.Расчет вторичного отстойника. URL: https://studfile.net/preview/5586944/page/49/ (дата обращения: 24.10.2025).